بیش از ۶۰ درصد آب شیرین تولیدی جهان هنوز از گرم‌کردن آب دریا و سردکردن بخار به‌دست می‌آید. روش‌های گرمایی در واقع مدل کوچکی از چرخه طبیعی آب هستند: تبخیر، انتقال بخار، میعان.
چرا نقطه جوش را پایین می‌آورند؟
در صنعت، به‌جای بالا بردن دمای آب تا ۱۰۰ درجه، فشار محیط را کم می‌کنند تا آب در دمای پایین‌تر بجوشد. این کار دو فایده دارد: تقطیر چندگانه در چند اثر پشت‌سرهم، و کنترل رسوب. کربنات‌ها و سولفات‌های آب دریا — به‌ویژه گچ — نزدیک ۹۵ درجه از محلول خارج می‌شوند و لایه‌ای سخت روی لوله و دیواره می‌گذارند. نگه‌داشتن دما زیر این حد، رسوب را مهار می‌کند.
مزیت کلی روش‌های گرمایی، هزینه نگهداری نسبتاً پایین، خلوص بسیار بالای محصول (گاهی TDS کمتر از ۱۰ ppm)، آسیب زیست‌محیطی کمتر نسبت به RO به‌خاطر پساب کم‌موادشیمیایی، و هم‌نشینی اقتصادی با نیروگاه گازی و حرارتی است. نقطه ضعف اصلی، سرمایه بالای طراحی و نصب است؛ به‌خصوص در MSF که فلزات گران‌قیمت می‌خواهد.
تقطیر ناگهانی چندمرحله‌ای (MSF)
MSF از دهه ۱۹۵۰ تجاری شد. آب دریا هم خوراک است و هم سیال خنک‌کننده کندانسور. پس از پیش‌تصفیه وارد آخرین اثر می‌شود، گرم می‌گردد، گاززدایی می‌شود و با گردش معکوس از اثرها به مبدل بخار می‌رسد تا دمای آن به حدود ۹۰ تا ۱۲۰ درجه برسد. در هر اثر که فشارش از اثر قبلی کمتر است، بخشی از آب ناگهان تبخیر و روی لوله‌های خوراک تقطیر می‌شود. واحدهای بزرگ ۸ تا ۲۰ اثر دارند.
بزرگ‌ترین واحدهای جهان بیش از ۶۰۰ هزار مترمکعب در روز ظرفیت دارند. حدود ۴۰ درصد ظرفیت شیرین‌سازی جهان از نوع MSF بوده و بیش از ۸۰ درصد این واحدها در عربستان، امارات و کویت مستقرند. یک نمونه ایرانی، واحد ۱۲٬۵۰۰ مترمکعب در روز چابهار است.
بازیابی آب در MSF پایین است: تقریباً به اندازه محصول، پساب غلیظ خارج می‌شود و واحد معمولاً با ۷۰ تا ۸۰ درصد ظرفیت اسمی کار می‌کند. محصول بسیار خالص است و برای شرب باید با کمی آب دریا و افزودنی‌هایی مانند آهک و فلوراید مخلوط شود.
تقطیر چنداثره (MED) و فشرده‌سازی بخار
MED به MSF شبیه است اما آب شور روی لوله‌های بخار پاشیده می‌شود. بخار اثر اول در اثر دوم میعان می‌کند و همان گرما آب بیشتری را تبخیر می‌نماید. دمای کارکرد اغلب زیر ۷۰ درجه است؛ در نتیجه رسوب و خوردگی کمتر و مصرف برق زیر یک کیلووات‌ساعت بر مترمکعب است. در سال‌های اخیر MSF در بسیاری از طرح‌های بزرگ جای MED را گرفته، چون هزینه تمام‌شده هر مترمکعب پایین‌تر بوده است.
فشرده‌سازی بخار (VC) برای ظرفیت‌های کوچک و متوسط ۲۰ تا ۲۰۰۰ مترمکعب در روز به‌کار می‌رود. کمپرسور در مخزن خلأ نسبی می‌سازد، بخار را جمع می‌کند و از لوله‌های داخل خوراک عبور می‌دهد تا هم تقطیر شود و هم خوراک را گرم کند. مدل مکانیکی (MVC) معمولاً یک‌مرحله‌ای است؛ مدل تزریق بخار یا ترموکمپرسور (TVC) چندمرحله‌ای است و بازده بالاتری دارد و تا ۲۰٬۰۰۰ مترمکعب در روز طراحی شده است. واحد جمع‌وجور است و حتی به‌صورت قابل‌حمل ساخته می‌شود، اما استارت آن به گرمکن کمکی نیاز دارد.
طرح‌های خورشیدی MEH و MES
در MEH گرمای تبخیر از کلکتور خورشیدی می‌آید و آب تا حدود ۸۵ درجه می‌رسد. چند واحد در جده نصب شده‌اند؛ یکی با ۱۴۰ مترمربع سطح جذب حدود ۵ مترمکعب در روز تولید می‌کند. ظرفیت پایین و نیاز به زمین آفتابی، محدودیت اصلی است.
MES برای بیابان‌های گرم طراحی شده و روی حوضچه‌های ذخیره آب گرم (۵۰ تا ۷۰ درجه) و دمیدن هوا در اواپراتور کار می‌کند. هوای اشباع در کندانسور سرد می‌شود و آب خالص جدا می‌گردد. یک واحد نمونه تا ۶۸۰ مترمکعب در روز در تابستان، بازیابی ۷۱ درصد و مصرف حدود ۲٫۶ کیلووات‌ساعت بر مترمکعب گزارش شده است.
