الرئيسية
مقدمة
مدير المركز
غاري ايمي
أستاذ علوم وهندسة البيئة
الرؤية
تتمثل الرؤية في تسليط الضوء على المركز على الصعيدين العالمي والإقليمي في المجالات الاستراتيجية لتحلية المياه وإعادة استخدام مياه الصرف الصحي ولزيادة الوعي بالتقنيات والممارسات / الاتجاهات القائمة والناشئة ، وتوفير بيئة خصبة متعددة التخصصات للعلماء والمهندسين التطبيقيين في كل من البحوث التجريبية ونمذجة العمليات.
المهمة
تتمثل مهمة مركز جامعة الملك عبدالله لبحوث تحلية المياه وإعادة استخدامها في المساهمة بالبحوث والتطوير في اتجاه الاستغلال المتكامل والمستدام لمصادر مياه الشرب المنخفضة الجودة مع التقليل من استخدام الطاقة ، واستخدام المواد الكيميائية ، والمخلفات من النفايات ، والأثر البيئي وانبعاثات الكربون. هذه المهمة تخدم المملكة العربية السعودية ، التي لا تتوفر فيها امدادات كافية من المياه العذبة والتي تعتمد اعتمادًا شديدًا على تحلية مياه البحر ، وكذلك المنطقة القريبة التي تشمل منطقة الخليج العربي / شبه الجزيرة والشرق الأوسط وشمال / شرق أفريقيا ، وجنوب آسيا. سوف يساعد المركز في دفع المملكة العربية السعودية إلى طليعة دول العالم في مجال بحوث تقنية تحلية المياه / إعادة استخدامها وتطويرها وتكييفها ونشرها .
أهداف المركز وأساليبه
يجري تنظيم المركز في فريقين (متفاعلين):
فريق مياه البحر والمياه المائلة للملوحة
يركز على تحلية المياه التي تعتمد على الأغشية ، مع التركيز على اقتران المعالجة باعتبارات الطاقة.
فريق معالجة مياه الصرف وإعادة استخدامها
يركز على الأغشية ، وغيرها من العمليات المتقدمة ، ونظم المعالجة الطبيعية ، والأنظمة الهجين ، مع التركيز على تشجيع إعادة الاستخدام غير المباشر لمياه الشرب.
المجالات المتعددة التخصصات لمحور البحوث والتطوير
تتراوح العوامل التي تقيد استخدام مصادر المياه المنخفضة الجودة وما يقابلها من تحديات معالجة المياه بين ارتفاع نسبة الملوحة (مياه البحر ، ومياه مصبات الأنهار والمياه الجوفية المالحة) والملوثات المجهرية العضوية ومسببات الأمراض الناشئة (فضلات مياه المجاري) إلى آثار المعادن والمواد الكيميائية الاصطناعية (جريان مياه الأمطار في المناطق الحضرية). وتشمل عمليات معالجة مياه الشرب التي يمكن أن تستهدف هذه الملوثات وغيرها كلا من عمليات الفصل (على سبيل المثال ، الترشيح واحتجاز المواد الصلبة الدقيقة باستخدام الأغشية) وعمليات التحول (على سبيل المثال ، الأكسدة والتحول الأحيائي) ، مع كون انتقائية العمليات هي السمة الرئيسية.
تحسين التقنيات القائمة (الأداء ، والطاقة ، والمواد الكيميائية ، والبيئة ، والتكاليف) ؛
تهجين التقنيات القائمة (الاقتران المتكامل بين عمليات المعالجة واعتبارات الطاقة).
تطوير تقنيات انتقائية جديدة (بما في ذلك تقنية النانو)
تكييف ومرونة التقنيات مع الظروف المحلية والمتغيرة (على سبيل المثال ، تغير المناخ).
نشر المعرفة (بما في ذلك نقل التقنية).
المساهمات في التنمية الاقتصادية العالمية وأهداف الأمم المتحدة للتنمية الألفية في مجال المياه والصرف الصحي (التي تركز على التقنيات التكيفية منخفضة التكلفة لتحلية المياه وإعادة استخدامها).
ويتطلب مثل هذا البرنامج الطموح للبحوث نهجًا متعدد التخصصات يضم مختلف التخصصات الهندسية والعلمية.
وظيفة المركز
مما له أهمية خاصة العمليات متعددة الأهداف (الملوثات)؛ والعمليات الفردية التي تؤدي وظيفة الحاجز القوي في الحد من المخاطر الكيميائية والجرثومية ؛ ومزيج العمليات التي تؤدي عمل الحواجز المتعددة التكاملية ؛ وموثوقية العمليات. ويكمن التحدي في كل هذه الأعمال في توسيع نطاق المعرفة إلى كل من التطبيقات (اللامركزية) واسعة النطاق ومحدودة النطاق ، وخفض تكلفة الوحدة من المياه من خلال التقنيات المحَسّنة والجديدة ، وهجائن الطاقة (على سبيل المثال ، تعمل بالطاقة الشمسية).
تقنية الأغشية
في تحديد وظيفة فريدة للمركز ، يجري التركيز على تحلية المياه وإعادة استخدامها من خلال تقنية الأغشية. ومن خصائص مياه البحر أنها مصدر مقاوم للجفاف (وغير محدود) وتتصف بثبات جودة المياه (الملوحة والحرارة) ، ونسبة احتمال تلوثها منخفضة. ولزيادة استغلال هذه المورد ، يحتاج الأمر إلى تحقيق اكتشافات تقنية هامة في العديد من مجالات تقنية الأغشية. ويشمل ذلك تقييم تراكم الأوساخ والتحكم فيه ، والمعالجة القبلية والبعدية ، والتنظيف ، ومعالجة المواد المركزة / المياه المالحة والتخلص منها بما في ذلك انتفاء الحاجة إلى تصريف السوائل. ومما سيكون له أيضا دور هام زيادة تطوير تقنيات جديدة تستند إلى الأغشية ، مثل التقطير الغشائي والتناضح الأمامي. وفي مجال تحلية المياه ، يركز المركز على تحلية مياه البحر القائمة على الأغشية أكثر من العمليات الحرارية ، وهو القرار الذي تدعمه التقنية الحديثة واتجاهات السوق.
معالجة مياه الصرف / إعادة استخدامها
يركز المركز على تطوير التقنية لتشجيع إعادة استخدام مياه الشرب ، سواء مباشرة (أنبوب إلى أنبوب) وغير مباشرة (من خلال استخدام المواد العازلة بالنظم الطبيعية) ؛ وسيتناول المركز أيضًا مسألة إعادة استخدام المياه المستعملة للصناعة.
إدارة مياه العواصف في المناطق الحضرية
يركز المركز على الممتزات الانتقائية (التي تستهدف المعادن النزرة) ، ونظم التسرب الطبيعي لمعالجة وزيادة التخزين تحت سطح الأرض. ومما له أهمية خاصة العمليات متعددة الأهداف (الملوثات)؛ والعمليات الفردية التي تقوم بعمل حاجز قوي للحد من المخاطر الكيميائية والجرثومية ؛ والجمع بين العمليات التي تقوم بعمل الحواجز المتعددة التكاملية ؛ وموثوقية العمليات. ويكمن التحدي في كل هذه الأعمال في توسيع نطاق المعرفة إلى كل من التطبيقات (اللامركزية) واسعة النطاق ومحدودة النطاق ، وخفض تكلفة وحدة المياه من خلال التقنيات المحَسّنة والجديدة ، وهجائن الطاقة (على سبيل المثال ، التي تعمل بالطاقة الشمسية).
الأبحاث الدولية التي تدعمها الشراكة
الشراكات الدولية
يدعم مركز تحلية المياه وإعادة استخدامها العلاقات مع الشركاء الدوليين لجامعة الملك عبد الله ويسعى لإقامة علاقات مع شركاء دوليين محتملين جدد. ويجري تطوير وتعزيز هذه العلاقات على أساس تضافر الجهود والاستفادة المتوخاة من الأموال المخصصة للبحوث. وتشمل الشراكات المحددة التي أنشئت بالفعل أعضاء من شراكات جامعة الملك عبدالله التالية:
تحالف التميز الأكاديمي: جامعة إلينوي في أوربانا-تشامبين.
الشراكات الأكاديمية الخاصة: جامعة سنغافورة الوطنية.
شراكات الأبحاث العالمية: جامعة ولاية بنسلفانيا.
برنامج جامعة الملك عبدالله للتعاون الصناعي: داو وشركة شلمبرجير.
شراكات المركز
تطوير العلاقات مع المؤسسة العامة لتحلية المياه المالحة وشركة جنرال إلكتريك.
بحث إقامة علاقات مع شركات استشارية هندسية عالمية ، شركات خدمات المياه ، وغيرها من مراكز البحوث الرائدة في مجال تحلية المياه و / أو إعادة استخدامها في سنغافورة ، وكوريا ، وقطر ، وسلطنة عمان.
السعي لإقامة شراكات لتحقيق مسؤولية المركز للإسهام في الأهداف الإنمائية الألفية للأمم المتحدة
التفاعل مع غيره من مراكز الأبحاث في جامعة الملك عبدالله
يعتزم مركز تحلية المياه وإعادة استخدامها التعاون الوثيق ويستهدف إقامة علاقات تعاون تكاملية مع مركز أبحاث الأغشية ومركز أبحاث الطاقة الشمسية.
مركز أبحاث الأغشية
التركيز على إمكانية تطبيق مواد / وحدات غشائية جديدة في معالجة المياه (الأغشية التي تؤدي إلى انخفاض تراكم الوسخ ، وتحسين الرفض ، وارتفاع النفاذية ، وانخفاض الطاقة).
مركز أبحاث الطاقة الشمسية
التركيز على اقتران المعالجة مع متطلبات الطاقة في النظم الهجين مثل الأغشية التي تعمل بالطاقة الشمسية وطاقة الرياح ، أو أشكال أخرى من الطاقة المتجددة (التقليل من الطاقة المستمدة من الشبكة ومن خارج الشبكة مع خفض انبعاثات الكربون).
المرافق والمعدات
سوف يَشْغل المركز في البداية مختبرًا متعدد الوظائف مساحته 1000 متر مربع ، يجري زيادتها في وقت لاحق إلى 2000 متر مربع. وسيضم مختبر المركز وحدات مختبرية ووحدات تجريبية (أصغر) لإجراء الاختبارات بالإضافة إلى أحدث المعدات التحليلية (GC-MS, LC-MS, ICP-MS, LC-OCD, DOC, DON, IC, ATP, ، والتحليل بالمطيافية الفلورية ، وعداد الومضات ، وتحليل الصور ، FTIR, XRD, XRF, NMR, AFM, SEM/TEM ESCA ، zeta/potential/streaming current ، ومقياس المسامية ، والعديد من التقنيات الأخرى) المتاحة من خلال مرافق المركز والمرافق الأساسية المشتركة في جامعة الملك عبد الله. وتتوفر مرافق تجريبية (أكبر) للأغشية المنخفضة الضغط والعالية الضغط لتحلية مياه البحر وإعادة استخدام مياه الصرف الصحي وكذلك التمرير خلال التربة
مدير المركز
غاري ايمي
أستاذ علوم وهندسة البيئة
الرؤية
تتمثل الرؤية في تسليط الضوء على المركز على الصعيدين العالمي والإقليمي في المجالات الاستراتيجية لتحلية المياه وإعادة استخدام مياه الصرف الصحي ولزيادة الوعي بالتقنيات والممارسات / الاتجاهات القائمة والناشئة ، وتوفير بيئة خصبة متعددة التخصصات للعلماء والمهندسين التطبيقيين في كل من البحوث التجريبية ونمذجة العمليات.
المهمة
تتمثل مهمة مركز جامعة الملك عبدالله لبحوث تحلية المياه وإعادة استخدامها في المساهمة بالبحوث والتطوير في اتجاه الاستغلال المتكامل والمستدام لمصادر مياه الشرب المنخفضة الجودة مع التقليل من استخدام الطاقة ، واستخدام المواد الكيميائية ، والمخلفات من النفايات ، والأثر البيئي وانبعاثات الكربون. هذه المهمة تخدم المملكة العربية السعودية ، التي لا تتوفر فيها امدادات كافية من المياه العذبة والتي تعتمد اعتمادًا شديدًا على تحلية مياه البحر ، وكذلك المنطقة القريبة التي تشمل منطقة الخليج العربي / شبه الجزيرة والشرق الأوسط وشمال / شرق أفريقيا ، وجنوب آسيا. سوف يساعد المركز في دفع المملكة العربية السعودية إلى طليعة دول العالم في مجال بحوث تقنية تحلية المياه / إعادة استخدامها وتطويرها وتكييفها ونشرها .
أهداف المركز وأساليبه
يجري تنظيم المركز في فريقين (متفاعلين):
فريق مياه البحر والمياه المائلة للملوحة
يركز على تحلية المياه التي تعتمد على الأغشية ، مع التركيز على اقتران المعالجة باعتبارات الطاقة.
فريق معالجة مياه الصرف وإعادة استخدامها
يركز على الأغشية ، وغيرها من العمليات المتقدمة ، ونظم المعالجة الطبيعية ، والأنظمة الهجين ، مع التركيز على تشجيع إعادة الاستخدام غير المباشر لمياه الشرب.
المجالات المتعددة التخصصات لمحور البحوث والتطوير
تتراوح العوامل التي تقيد استخدام مصادر المياه المنخفضة الجودة وما يقابلها من تحديات معالجة المياه بين ارتفاع نسبة الملوحة (مياه البحر ، ومياه مصبات الأنهار والمياه الجوفية المالحة) والملوثات المجهرية العضوية ومسببات الأمراض الناشئة (فضلات مياه المجاري) إلى آثار المعادن والمواد الكيميائية الاصطناعية (جريان مياه الأمطار في المناطق الحضرية). وتشمل عمليات معالجة مياه الشرب التي يمكن أن تستهدف هذه الملوثات وغيرها كلا من عمليات الفصل (على سبيل المثال ، الترشيح واحتجاز المواد الصلبة الدقيقة باستخدام الأغشية) وعمليات التحول (على سبيل المثال ، الأكسدة والتحول الأحيائي) ، مع كون انتقائية العمليات هي السمة الرئيسية.
تحسين التقنيات القائمة (الأداء ، والطاقة ، والمواد الكيميائية ، والبيئة ، والتكاليف) ؛
تهجين التقنيات القائمة (الاقتران المتكامل بين عمليات المعالجة واعتبارات الطاقة).
تطوير تقنيات انتقائية جديدة (بما في ذلك تقنية النانو)
تكييف ومرونة التقنيات مع الظروف المحلية والمتغيرة (على سبيل المثال ، تغير المناخ).
نشر المعرفة (بما في ذلك نقل التقنية).
المساهمات في التنمية الاقتصادية العالمية وأهداف الأمم المتحدة للتنمية الألفية في مجال المياه والصرف الصحي (التي تركز على التقنيات التكيفية منخفضة التكلفة لتحلية المياه وإعادة استخدامها).
ويتطلب مثل هذا البرنامج الطموح للبحوث نهجًا متعدد التخصصات يضم مختلف التخصصات الهندسية والعلمية.
وظيفة المركز
مما له أهمية خاصة العمليات متعددة الأهداف (الملوثات)؛ والعمليات الفردية التي تؤدي وظيفة الحاجز القوي في الحد من المخاطر الكيميائية والجرثومية ؛ ومزيج العمليات التي تؤدي عمل الحواجز المتعددة التكاملية ؛ وموثوقية العمليات. ويكمن التحدي في كل هذه الأعمال في توسيع نطاق المعرفة إلى كل من التطبيقات (اللامركزية) واسعة النطاق ومحدودة النطاق ، وخفض تكلفة الوحدة من المياه من خلال التقنيات المحَسّنة والجديدة ، وهجائن الطاقة (على سبيل المثال ، تعمل بالطاقة الشمسية).
تقنية الأغشية
في تحديد وظيفة فريدة للمركز ، يجري التركيز على تحلية المياه وإعادة استخدامها من خلال تقنية الأغشية. ومن خصائص مياه البحر أنها مصدر مقاوم للجفاف (وغير محدود) وتتصف بثبات جودة المياه (الملوحة والحرارة) ، ونسبة احتمال تلوثها منخفضة. ولزيادة استغلال هذه المورد ، يحتاج الأمر إلى تحقيق اكتشافات تقنية هامة في العديد من مجالات تقنية الأغشية. ويشمل ذلك تقييم تراكم الأوساخ والتحكم فيه ، والمعالجة القبلية والبعدية ، والتنظيف ، ومعالجة المواد المركزة / المياه المالحة والتخلص منها بما في ذلك انتفاء الحاجة إلى تصريف السوائل. ومما سيكون له أيضا دور هام زيادة تطوير تقنيات جديدة تستند إلى الأغشية ، مثل التقطير الغشائي والتناضح الأمامي. وفي مجال تحلية المياه ، يركز المركز على تحلية مياه البحر القائمة على الأغشية أكثر من العمليات الحرارية ، وهو القرار الذي تدعمه التقنية الحديثة واتجاهات السوق.
معالجة مياه الصرف / إعادة استخدامها
يركز المركز على تطوير التقنية لتشجيع إعادة استخدام مياه الشرب ، سواء مباشرة (أنبوب إلى أنبوب) وغير مباشرة (من خلال استخدام المواد العازلة بالنظم الطبيعية) ؛ وسيتناول المركز أيضًا مسألة إعادة استخدام المياه المستعملة للصناعة.
إدارة مياه العواصف في المناطق الحضرية
يركز المركز على الممتزات الانتقائية (التي تستهدف المعادن النزرة) ، ونظم التسرب الطبيعي لمعالجة وزيادة التخزين تحت سطح الأرض. ومما له أهمية خاصة العمليات متعددة الأهداف (الملوثات)؛ والعمليات الفردية التي تقوم بعمل حاجز قوي للحد من المخاطر الكيميائية والجرثومية ؛ والجمع بين العمليات التي تقوم بعمل الحواجز المتعددة التكاملية ؛ وموثوقية العمليات. ويكمن التحدي في كل هذه الأعمال في توسيع نطاق المعرفة إلى كل من التطبيقات (اللامركزية) واسعة النطاق ومحدودة النطاق ، وخفض تكلفة وحدة المياه من خلال التقنيات المحَسّنة والجديدة ، وهجائن الطاقة (على سبيل المثال ، التي تعمل بالطاقة الشمسية).
الأبحاث الدولية التي تدعمها الشراكة
الشراكات الدولية
يدعم مركز تحلية المياه وإعادة استخدامها العلاقات مع الشركاء الدوليين لجامعة الملك عبد الله ويسعى لإقامة علاقات مع شركاء دوليين محتملين جدد. ويجري تطوير وتعزيز هذه العلاقات على أساس تضافر الجهود والاستفادة المتوخاة من الأموال المخصصة للبحوث. وتشمل الشراكات المحددة التي أنشئت بالفعل أعضاء من شراكات جامعة الملك عبدالله التالية:
تحالف التميز الأكاديمي: جامعة إلينوي في أوربانا-تشامبين.
الشراكات الأكاديمية الخاصة: جامعة سنغافورة الوطنية.
شراكات الأبحاث العالمية: جامعة ولاية بنسلفانيا.
برنامج جامعة الملك عبدالله للتعاون الصناعي: داو وشركة شلمبرجير.
شراكات المركز
تطوير العلاقات مع المؤسسة العامة لتحلية المياه المالحة وشركة جنرال إلكتريك.
بحث إقامة علاقات مع شركات استشارية هندسية عالمية ، شركات خدمات المياه ، وغيرها من مراكز البحوث الرائدة في مجال تحلية المياه و / أو إعادة استخدامها في سنغافورة ، وكوريا ، وقطر ، وسلطنة عمان.
السعي لإقامة شراكات لتحقيق مسؤولية المركز للإسهام في الأهداف الإنمائية الألفية للأمم المتحدة
التفاعل مع غيره من مراكز الأبحاث في جامعة الملك عبدالله
يعتزم مركز تحلية المياه وإعادة استخدامها التعاون الوثيق ويستهدف إقامة علاقات تعاون تكاملية مع مركز أبحاث الأغشية ومركز أبحاث الطاقة الشمسية.
مركز أبحاث الأغشية
التركيز على إمكانية تطبيق مواد / وحدات غشائية جديدة في معالجة المياه (الأغشية التي تؤدي إلى انخفاض تراكم الوسخ ، وتحسين الرفض ، وارتفاع النفاذية ، وانخفاض الطاقة).
مركز أبحاث الطاقة الشمسية
التركيز على اقتران المعالجة مع متطلبات الطاقة في النظم الهجين مثل الأغشية التي تعمل بالطاقة الشمسية وطاقة الرياح ، أو أشكال أخرى من الطاقة المتجددة (التقليل من الطاقة المستمدة من الشبكة ومن خارج الشبكة مع خفض انبعاثات الكربون).
المرافق والمعدات
سوف يَشْغل المركز في البداية مختبرًا متعدد الوظائف مساحته 1000 متر مربع ، يجري زيادتها في وقت لاحق إلى 2000 متر مربع. وسيضم مختبر المركز وحدات مختبرية ووحدات تجريبية (أصغر) لإجراء الاختبارات بالإضافة إلى أحدث المعدات التحليلية (GC-MS, LC-MS, ICP-MS, LC-OCD, DOC, DON, IC, ATP, ، والتحليل بالمطيافية الفلورية ، وعداد الومضات ، وتحليل الصور ، FTIR, XRD, XRF, NMR, AFM, SEM/TEM ESCA ، zeta/potential/streaming current ، ومقياس المسامية ، والعديد من التقنيات الأخرى) المتاحة من خلال مرافق المركز والمرافق الأساسية المشتركة في جامعة الملك عبد الله. وتتوفر مرافق تجريبية (أكبر) للأغشية المنخفضة الضغط والعالية الضغط لتحلية مياه البحر وإعادة استخدام مياه الصرف الصحي وكذلك التمرير خلال التربة