Assessment of Viability and Effectiveness of Forward Osmosis Membranes and Polymer Draw Solutions for Seawater Desalination: Pilot Plant

تواجھ دولة الكویت تحدیاً بالغ الصعوبة بشأن توفیر المیاه العذبة بشكل مستدام للمستھلكین وللأنشطة التنمویة المختلفة، ویرجع ذلك للندرة الشدیدة للموارد الطبیعیة للمیاه العذبة في البلاد والنمو السكاني المتزاید والتوسع العمراني والتجاري والصناعي والزراعي. وعلیھ فأن ذلك یتطلب زیادة السعة الانتاجیة لمحطات التحلیة التابعة لوزارة الكھرباء والماء لسد حاجة البلاد من المیاه العذبة، إلا ان تكلفة تقنیات التحلیة التقلیدیة تعتبر باھظة وتستھلك كمیات كبیرة من الطاقة مما یتطلب البحث عن تقنیات مبتكرة تتمتع بمزایا عدة ومن أھمھا تفادي المشاكل الفنیة لتقنیات التحلیة التقلیدیة مع خفض ملموس للطاقة المستھلكة. وقد شھدت عملیات الفصل باستخدام الأغشیة بمختلف أنواعھا وطرقھا وأنظمتھا تطوراً ملحوظاً من خلال البحوث المكثفة على مدى عقود حیث نتج عنھا عددً من الأنظمة الواعدة ومن بینھا أغشیة التناضح المباشر. الا ان ھذه التقنیة بحاجة إلى الكثیر من الدراسات والتطویر للوصول بھا الى القدرة التنافسیة على المستوى التجاري. وعلیھ تھدف الدراسة المقترحة إلى تقییم كفاءة وفعالیة الأغشیة ذات الألیاف الدقیقة المجوفة المبتكرة حدیثا لتقنیات التناضح المباشر لتحلیة المیاه من خلال استخدام وحدة نموذجیة تجریبیة. كما تشمل أھداف ھذه الدراسة تقییم كفاءة وفعالیة عدد من المحالیل المبتكرة حدیثا باستخدام مادة البولیمرات المستخدمة لفصل المیاه العذبة من میاه البحر. ومن أھم مخرجات ھذه الدراسة استحداث قاعدة مرجعیة للمعلومات الفنیة المكتسبة حول أداء وكفاءة ھذه التقنیة والأغشیة والمحالیل المستخدمة لعملیة تحلیة میاه البحر بواسطة تقنیة التناضح المباشر.

The State of Kuwait is facing a truly difficult challenge of supplying freshwater in a sustainable way for domestic and for the development of various activities. This is due to lack of natural resources for freshwater and the increasing population growth rate associated with urban expansion as well as increasing growth in commercial, industrial and agricultural activities. Accordingly, Ministry of Electricity and Water (MEW) must rapidly expand their desalination facilities to alleviate the freshwater shortages and to meet the country’s freshwater needs. However, conventional desalination technologies (CDT) are prohibitively expensive and energy intensive. Therefore, it is required to seek for innovative desalination technology that eliminates the disadvantages of the CDT with a substantial reduction in operational costs. Over decades, the research studies have remarkably developed a number of promising membrane separation processes, including forward osmosis (FO), which differ in configurations, methods, and systems. FO process requires further research and development to bring the technology into developing competitiveness on the commercial level. Therefore, the aim of this study is to assess the efficiency of the innovative hollow fiber FO membrane configuration for seawater desalination by utilizing a pilot plant test unit. Furthermore, this study will assess the efficiency of different recently developed polymer solutions as draw solution (DS). The most important deliverables of this study will include a referenced scientific and technical knowledge base on the performance characteristics of the proposed technology, hollow fiber membranes, and DS. The total in-kind contribution by Trevi Systems Inc. as capital and operating expenses is KD 105,000. This financial contribution is classified as in-kind according to KISR guidelines.