Home < Articles < Article Details
Solar-Powered Reverse Osmosis Brackish Water Treatment for Residential Use in Tripoli:
Design, Performance, and Economic feasibility
| Researcher(s): | |
| Institution: | Department of Chemical Engineering, University of Tripoli, Libya |
| Field: | Renewable energy |
| Published in: | 38th volume - April 2026 |
الملخص
تقدم هذه الدراسة التصميم وتقييم الأداء والجدوى اقتصادية لنظام تحلية مياه يعمل بالطاقة الشمسية باستخدام تقنية التناضح العكسي (RO) لمجمع سكني مكون من 10 مبانٍ في طرابلس، ليبيا. تمت محاكاة المعالجة الأولية باستخدام برنامج Aspen Plus، وتمت محاكاة وحدة التناضح العكسي باستخدام برنامج IMSDesign وتم اختيار غشاء من نوع FilmTec CPA5-LD-4040 الذي تمكن من انتاج ماء معالج يتفق مع معايير الصحة العالمية ومعايير مياه الشرب الليبية وتتمثل أهم النتائج المتحصل عليها في تركيز مجموع المواد الصلبة بمقدار لا يتجاوز 335 ملغ/لتر و أس هيدروجيني يساوي 7.6. وحددت التحاليل الحاجة إلى مرحلة معالجة أخيرة وقدرت قيمة الجرعة المثلى بحوالي 93 ملغ/لتر من محلول هيدروكسيد الكالسيوم (بتركيز 5%) للتأكد من مطابقة كل المعايير. لتقليل التكاليف والحفاظ على البيئة، تمت تلبية احتياجات الطاقة لوحدة التناضح العكسي (7.8 كيلو واط ساعة/اليوم) بالكامل من خلال الطاقة الشمسية، باستخدام 4 ألواح شمسية من نوع (IBC Solar 395). تراوحت التكلفة للمياه (LCOW) بين 8-21 دينار ليبي/م³ اعتمادًا على العمر الافتراضي ومعدل الخصم المفترض. أي مقارنة باستهلاك المياه المعبأة لمجمع يضم 300 مقيم، يوفر النظام وفورات سنوية كبيرة مما يؤدي إلى فترة استرداد تبلغ 133 يومًا. بشكل عام، تؤكد هذه النتائج الأداء الفني القوي، والجدوى الاقتصادية، والاستدامة على المدى الطويل لنشر محطات التحلية المعتمدة تماما على الطاقة الشمسية للاستخدامات السكنية في مدينة طرابلس، ليبيا.
وقد تم عرض هذه الورقة العلمية في جلسات المؤتمر الدولي للطاقة المتجددة والنفط والغاز وتغير المناخ "أيريقو" في الفترة 25-27 ابريل 2026م. طرابلس - ليبيا..............
الكلمات المفتاحية:............ تحلية المياه بالطاقة الشمسية؛ التناضح العكسي؛ جرعات هيدروكسيد الكالسيوم؛ نظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية.
Abstract
This study presents the design, performance and economic feasibility of a centralized solar-powered reverse osmosis (RO) desalination system for a residential compound of 10 buildings in Tripoli, Libya. Pretreatment was modeled using Aspen Plus V.12, and the RO unit was simulated with IMSDesign. The FilmTec CPA5-LD-4040 membrane produced permeate meeting WHO and Libyan drinking-water standards (e.g., TDS of 335 mg/L, pH of 7.6). A dosing-sensitivity analysis identified 93 mg/L of 5% Ca(OH)₂ solution as the optimal value for post-treatment stabilization. To minimize costs, the system was configured as a battery-free PV-powered design using 4 monocrystalline IBC Solar modules (395 W each, 1.58 kWp total). CO₂-emission sensitivity analysis showed a reduction of 7 kg CO₂/day during fully solar operation. The RO unit’s energy demand (7.8 kWh/day) is fully met by the PV array. The Levelized cost of water ranged between 8–21 LYD/m³ depending on lifetime and assumed discount rate. Compared to bottled water consumption for the 300-resident compound, the system provides substantial annual savings resulting in a payback period of 133 days. Overall, the results confirm the strong technical performance, economic viability, and long-term sustainability of deploying stand-alone PV-driven RO desalination for residential applications in Libya.
This scientific manuscript was presented at the sessions of the International Renewable Energy, Gas, Oil and Climate Change Conference "iREGO" in the period of April 25-27, 2026. Tripoli - Libya...............
Keywords:............ Solar Desalination; Reverse Osmosis; Calcium Hydroxide Dosing; Photovoltaic system.