Системы фильтрации питьевой воды PV-RO: пилотный проект в деревне Кала-э-Гульбаз, провинция Кабул

Майванд Омари ^a,b

^a Центр экспертизы и обучения в области водных ресурсов, DACAAR, Кала-и-Фатхуллах, 10-й округ, Кабул, Афганистан

 ^b Кабульский политехнический университет, Карте Мамурин, округ 5, Кабул, 1001, Афганистан

https://doi.org/10.29258/CAJWR/2025-R1.v11-1/86-105.eng

E-mail*: maiwandomary@gmail.com

Тематический кластер: Гидроинжиниринг, Климат и окружающая среда

Тип статьи: Научная статья

22 мая, 2025

Аннотация

Загрязнение и чрезмерная эксплуатация подземных водоносных горизонтов в провинции Кабул привели к снижению качества воды и ее количества. В свою очередь, это привело к росту концентраций физических, химических и биологических загрязняющих веществ в подземных водах провинции сверх национальных и международных стандартов качества питьевой воды. В статье описываются результаты эксплуатации пилотной фотоэлектрической системы обратного осмоса (photovoltaic reverse osmosis, PV-RO) для очистки питьевой воды в деревне Кала-э-Гульбаз, провинция Кабул, Афганистан. Основные компоненты системы включают фотоэлектрические солнечные панели, три дозирующих насоса, два насоса (работающие на переменном токе), два преобразователя (инвертора) переменного тока в постоянный, песчаные и угольные фильтры, два отстойных фильтра, один ультрафиолетовый фильтр, два расходомера воды и полную систему водораспределения и водоподачи. При проведении исследования использовались данные системы скважин для мониторинга подземных вод (groundwater monitoring well, GMW) Датского комитета по оказанию помощи афганским беженцам (Danish Committee for Aid to Afghan Refugees, DACAAR), на основе которых был проведен анализ различных физических, химических и биологических параметров проб сырой и фильтрованной воды.  Кроме этого были проведены измерения объемов получаемой фильтрованной воды и сточных вод, выявлены связанные с работой системы ограничения, а также проведена оценка общей стоимости системы в расчете на душу населения. Анализ качества воды показал следующую эффективность системы в отношении удаления загрязнителей: 97% по параметру солености, 97% по общему количеству растворенных твердых веществ, выше 90% по другим химическим веществам (анионы и катионы), 65,52% по мутности и 100% по бактериям. Средняя производительность системы составила 50%. Исследование позволило выявить ряд ключевых факторов, включая высокие начальные затраты (установка и запуск), значительный объем сточных вод и потребность в профессиональных операторах, обуславливающих высокие эксплуатационные расходы и стоимость системы из расчета на душу населения в размере 79.54 долл. США. Ввиду этого, системы очистки воды PV-RO действительно представляют собой жизнеспособную модель обеспечения доступа к чистой питьевой воде, но при условии оптимизации их эффективности, улучшения системы управления стоками, сокращения начальных затрат, а также реализации программ обучения операторов систем и разработки соответствующей нормативно-правовой базы.

Доступно на английском

Скачать статью (анг)

Для цитирования:

Omary, M. (2025). PV-RO drinking water filtration system: case of Qala-e-Gulbaz Village, Kabul Province. Central Asian Journal of Water Research, 11(1), 86–105. https://doi.org/10.29258/CAJWR/2025-R1.v11-1/86-105.eng

Список литературы

Abo Zaid, D. E. (2015). Economic analysis of a stand-alone reverse osmosis desalination unit powered by photovoltaic for possible application in the northwest coast of Egypt. Desalination and Water Treatment, 54(12), 3211–3217. https://doi.org/10.1080/19443994.2014.911704

Abraham, T., & Luthra, A. (2011). Socio-economic & technical assessment of photovoltaic powered membrane desalination processes for India. Desalination, 268(1–3), 238–248. https://doi. org/10.1016/j.desal.2010.10.035

Ahmed, T., Pervez, A., Mehtab, M., & Sherwani, S. K. (2015). Assessment of drinking water quality and its potential health impacts in academic institutions of Abbottabad (Pakistan). Desalination and Water Treatment, 54(7), 1819–1828. https://doi.org/10.1080/19443994.2014.890133

Al-Addous, M., Bdour, M., Rabaiah, S., Boubakri, A., Schweimanns, N., Barbana, N., & Wellmann, J. (2024). Innovations in Solar-Powered Desalination: A Comprehensive Review of Sustainable Solutions for Water Scarcity in the Middle East and North Africa (MENA) Region. Water, 16(13), 1877. https://doi.org/10.3390/w16131877

Bacha, A. A., Durrani, M. I., & Paracha, P. I. (2010). Chemical Characteristics of Drinking Water of Peshawar. Pakistan Journal of Nutrition, 9(10), 1017–1027. https://doi.org/10.3923/ pjn.2010.1017.1027

Cabral, J. P. S. (2010). Water Microbiology. Bacterial Pathogens and Water. International Journal of Environmental Research and Public Health, 7(10), 3657–3703. https://doi.org/10.3390/ ijerph7103657

Cipolletta, G., Lancioni, N., Akyol, Ç., Eusebi, A. L., & Fatone, F. (2021). Brine treatment technologies towards minimum/zero liquid discharge and resource recovery: State of the art and techno-economic assessment. Journal of Environmental Management, 300, 113681. https://doi. org/10.1016/j.jenvman.2021.113681

Da Silva Dias, N., Dos Santos Fernandes, C., De Sousa Neto, O. N., Da Silva, C. R., Da Silva Ferreira, J. F., Da Silva Sá, F. V., Cosme, C. R., Souza, A. C. M., De Oliveira, A. M., & De Oliveira Batista, C. N. (2021). Potential Agricultural Use of Reject Brine from Desalination Plants in Family Farming Areas. In E. Taleisnik & R. S. Lavado (Eds.), Saline and Alkaline Soils in Latin America (pp. 101– 118). Springer International Publishing. https://doi.org/10.1007/978-3-030-52592-7_5

DACAAR. (n.d.). Retrieved June 20, 2024, from https://dacaar.org/

Ebrahimzadeh, S., Wols, B., Azzellino, A., Martijn, B. J., & Van Der Hoek, J. P. (2021). Quantification and modelling of organic micropollutant removal by reverse osmosis (RO) drinking water treatment. Journal of Water Process Engineering, 42, 102164. https://doi.org/10.1016/j.jwpe.2021.102164

Elevli, S., Uzgören, N., Bingöl, D., & Elevli, B. (2016). Drinking water quality control: Control charts for turbidity and pH. Journal of Water, Sanitation and Hygiene for Development, 6(4), 511–518. https://doi.org/10.2166/washdev.2016.016

Elfaqih, A. K., Elbaz, A., & Akash, Y. M. (2024). A review of solar photovoltaic-powered water desalination technologies. Sustainable Water Resources Management, 10(3), 123. https://doi. org/10.1007/s40899-024-01067-6

Garg, M. C. (2015). A Review on PV-RO Process: Solution to Drinking Water Scarcity due to High Salinity in Non-Electrified Rural Areas. Separation Science and Technology (Taylor & Francis). https://www.academia.edu/122935831/A_Review_on_PV_RO_Process_Solution_to_Drinking_ Water_Scarcity_due_to_High_Salinity_in_Non_Electrified_Rural_Areas

Gornjak, I., Kokalj, F., & Samec, N. (2024). The Impact of Financial Support Mechanisms and Geopolitical Factors on the Profitability of Investments in Solar Power Plants in Slovenia. Energies, 17(22), 5714. https://doi.org/10.3390/en17225714

Groundwater natural resources and quality concern in Kabul Basin.pdf. (n.d.).

Hamdard, M. H. (2020). Drinking water quality assessment and governance in Kabul: A case study from a district with high migration and underdeveloped infrastructure – CAJWR. https://water-ca.org/ article/drinking-water-quality-assessment-and-governance-in-kabul-eng

Jiménez-Arias, D., Sierra, S.-M., García-Machado, F. J., García-García, A. L., Borges, A. A., & Luis, J. C. (2022). Exploring the agricultural reutilisation of desalination reject brine from reverse osmosis technology. Desalination, 529, 115644. https://doi.org/10.1016/j.desal.2022.115644

Kelmendi, M., Kadriu, S., Sadiku, M., Aliu, M., Sadriu, E., & Hyseni, S. M. (2018). Assessment of drinking water quality of Kopiliq village in Skenderaj, Kosovo. Journal of Water and Land Development, 39(1), 61–65. https://doi.org/10.2478/jwld-2018-0059

Kim, S., Chu, K. H., Al-Hamadani, Y. A. J., Park, C. M., Jang, M., Kim, D.-H., Yu, M., Heo, J., & Yoon, Y. (2018). Removal of contaminants of emerging concern by membranes in water and wastewater: A review. Chemical Engineering Journal, 335, 896–914. https://doi.org/10.1016/j.cej.2017.11.044

Maftouh, A., El Fatni, O., Bouzekri, S., Rajabi, F., Sillanpää, M., & Butt, M. H. (2023). Economic feasibility of solar-powered reverse osmosis water desalination: A comparative systemic review. Environmental Science and Pollution Research, 30(2), 2341–2354. https://doi.org/10.1007/ s11356-022-24116-z

Magazine team. (2024, May 14). Veolia secures $320M contract for UAE’s energy-efficient desalination plant—Aqua Energy Expo Magazine. https://mg.aquaenergyexpo.com/veolia-secures-320m-contract-for-uaes-energy-efficient-desalination-plant/

MapCruzin. (n.d.). Free GIS data: Germany shapefiles, administrative boundaries. Retrieved May 19, 2024, from https://mapcruzin.com

Nidal Hilal. (2025). In Wikipedia. https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Nidal_ Hilal&oldid=1277869441

Njoke, M. L., Wu, Z., & Abudu, H. (2023). The effect of investment and financing optimization policies for developing photovoltaic power generation in Cameroon; a dynamic CGE model assessment. Frontiers in Energy Research, 11. https://doi.org/10.3389/fenrg.2023.1238112

Nurdin, M., & Baharuddin, T. (2023). Capacity Building Challenges and Strategies in the Development of New Capital City of Indonesia. Jurnal Bina Praja, 15(2), 221–232. https://doi.org/10.21787/ jbp.15.2023.221-232

O. S. Abd El-Kawi. (2025). Assessing the Effectiveness of Solar Photovoltaic Powered Reverse Osmosis Desalination Systems across Different Water Resources in Saudi Arabia. https://www.scirp.org/ journal/paperinformation?paperid=138730&form=MG0AV3

Omary, M. (2024). Groundwater Quality Assessment Using Water Quality Index and Geospatial Tools: Kabul Province Case Study – CAJWR. https://water-ca.org/article/groundwater-quality-assessment-using-water-quality-index-and-geospatial-tools-kabul-province-case-study

Omid, S. M., Tsutsumi, J. G., Nakamatsu, R., & Hasanyar, M. H. (2018). ASSESSMENT OF GROUNDWATER LEVEL TO IMPROVE WATER RESOURCE IN KABUL CITY ,. 6(6), 6–13.

Prescinto. (2024, March 9). Solar PV O&M: Performance and Cost Optimization Strategies. Prescinto. https://prescinto.ai/blog/solar-om-performance-and-cost-optimization-strategies/

Seas, C., Alarcon, M., Aragon, J. C., Beneit, S., Quiñonez, M., Guerra, H., & Gotuzzo, E. (2000). Surveillance of bacterial pathogens associated with acute diarrhea in Lima, Peru. International Journal of Infectious Diseases, 4(2), 96–99. https://doi.org/10.1016/S1201-9712(00)90101-2

Sudhakaran, S., Lattemann, S., & Amy, G. L. (2013). Appropriate drinking water treatment processes for organic micropollutants removal based on experimental and model studies—A multi-criteria analysis study. Science of The Total Environment, 442, 478–488. https://doi.org/10.1016/j. scitotenv.2012.09.076

Vries, D., Wols, B. A., & De Voogt, P. (2013). Removal efficiency calculated beforehand: QSAR enabled predictions for nanofiltration and advanced oxidation. Water Supply, 13(6), 1425–1436. https:// doi.org/10.2166/ws.2013.109

Yehia, H. M. A.-S., & Said, S. M. (2021). Drinking Water Treatment: pH Adjustment Using Natural Physical Field. Journal of Biosciences and Medicines, 09(06), 55–66. https://doi.org/10.4236/ jbm.2021.96005

Zaryab, A., Nassery, H. R., & Alijani, F. (2021). Identifying sources of groundwater salinity and major hydrogeochemical processes in the Lower Kabul Basin aquifer, Afghanistan. Environmental Science: Processes & Impacts, 23(10), 1589–1599. https://doi.org/10.1039/D1EM00262G