المقصود بعملية تحلية مياه البحر هي تحويل مياه البحر والمحيطات المالحة إلى مياه عذبة يمكن استخدامها للشرب، تستخدم تحلية المياه في ظل التناقص المستمر لمصادر المياه العذبة في أنحاء العالم الناتج عن الزيادة المستمرة في أعداد السكان، وتقوم عملية تحلية المياه على التخلص من الأملاح الزائدة في مياه البحار والمحيطات لجعلها قابلة للشرب، وتحتاج هذه العملية إلى تكلفة عالية، واستهلاك كثيف للطاقة، وأيضاً تحتاج إلى العديد من المرافق لإتمام عملية تحلية المياه. 

وإزالة الملوحة أو تحلية المياه هي سلسلة من العمليات الصناعية تجرى لإزالة كل أو جزء من الأملاح الزائدة والمعادن من المياه. وقد يستخدم هذا المصطلح إلى إزالة الأملاح والمعادن الذائبة في الماء. ويمكن تحلية مياه البحر لتصبح من الممكن استخدامها في الحياة العملية كالزراعة والشرب والصناعة.

طرق تحلية المياه توجد ثلاث طرق للقيام بعملية تحلية المياه، وتعتمد هذه الطرق على عدة مبادئ تستخدم لنفس الهدف، وهي التقنيات الحرارية، والكهربائية، والقائمة على الضغط، وهي كالآتي:

التقنيات الحرارية: تعتبر هذه التقنية من أقدم الطرق التي تم استخدامها في عمليات التقطير، وتقوم على مبدأ القيام بغليان الماء ثم جمع البخار الناتج وإعادة تكثيفه وجمعه كماء خال من الأملاح، ولكنها تحتاج للكثير من الطاقة للتحويل من مستوى لآخر، وتم حديثاً استخدام تقنيات مثل أوعية الضغط المنخفض للتقليل من درجة حرارة الغليان وبالتالي التقليل من الطاقة اللازمة لتحلية المياه. 

وللتقطير المستخدم في عملية التحلية أربعة أنواع وهي:

التقطير العادي: يتم غلي الماء المالح في خزان ماء بدون ضغط. ويصعد بخار الماء إلى أعلى الخزان ويخرج عبر مسار موصل إلى المكثف الذي يقوم بتكثيف بخار الماء الذي يتحول إلى قطرات ماء يتم تجميعها في خزان الماء المقطر. وتستخدم هذه الطريقة في محطات التحلية ذات الطاقة الإنتاجية الصغيرة.

التقطير الومضي متعدد المراحل: اعتماداً على الحقيقة التي تقر أن درجة غليان السوائل تتناسب طردياً مع الضغط الواقع عليها فكلما قل الضغط الواقع على السائل انخفضت درجة غليانه. وفي هذه الطريقة تمر المياه المالحة بعد تسخينها إلى غرف متتالية ذات ضغط منخفض فتحول المياه إلى بخار ماء يتم تكثيفه على أسطح باردة ويجمع ويعالج بكميات صالحة للشرب. وتستخدم هذه الطريقة في محطات التحلية ذات الطاقة الإنتاجية الكبيرة (30000 متر مكعب أي حوالي 8 ملايين جالون مياه يوميا).

التقطير متعدد المراحل (متعدد التأثير): تقوم المقطرات المتعددة التأثيرات بالاستفادة من الأبخرة المتصاعدة من المبخر الأول للتكثف في المبخر الثاني. وعليه، تستخدم حرارة التكثف في غلي الماء المالح في المبخر الثاني، وبالتالي فإن المبخر الثاني يعمل كمكثف للأبخرة القادمة من المبخر الأول، وتصبح هذه الأبخرة في المبخر الثاني مثل مهمة بخار التسخين في المبخر الأول. وبالمثل، فإن المبخر الثالث يعمل كمكثف للمبخر الثاني وهكذا ويسمى كل مبخر في تلك السلسة بالتأثير.

التقطير باستخدام الطاقة الشمسية: تعتمد هذه الطريقة على الاستفادة من الطاقة الشمسية في تسخين المياه المالحة حتى درجة التبخر ثم يتم تكثيفها على أسطح باردة وتجمع في مواسير.

تقنيات الضغط: تشبه هذه العملية التقنية المعتمدة على الفصل الكهربائي؛ حيث إنها تعتمد على مبدأ التناضح العكسي أو الأسموزية المعاكسة، فتندفع جزيئات الماء عبر غشاء نفاذ وتترك جزيئات الأملاح، وهي بذلك تتميز باستهلاك الطاقة المعتمِد على تركيز الأملاح في الماء، فتعد غير مناسبة أيضاً لتحلية مياه البحار. 

التقنيات الكهربائية: في هذه التقنية يتم الإعتماد على تيار كهربائي لفصل الملح عن الماء، فيقوم هذا التيار بدفع أيونات المياه عبر غشاء نفاذ وفصل أيونات الملح عنها، وتتميز هذه العملية بأن كمية الطاقة المستهلكة تعتمد على تركيز الأملاح في المياه لهذا فهي غير مناسبة لتحلية مياه البحار لأنها كثيرة الملوحة. 

مراحل تحلية المياه:

المعالجة الأولية للمياه: ويتم فيها إزالة جزء كبير من المواد العالقة بالمياه كالتراب والبكتيريا. وتتم إما عن طريق المعالجة الأولية التقليدية للمياه أو عن طريق المعالجة الأولية الحديثة للمياه. ويتم في هذه العملية إضافة بعض المواد الكيميائية لتسهيل عمليات المعالجة.

عملية إزالة الأملاح: ويتم فيها إزالة جميع الأملاح الذائبة في المياه والفيروسات والمواد الأخرى كالمواد الكيميائية والعضوية المنقولة والذائبة في الماء. وتتم عن طريق استخدام الأغشية أو التقطير. أنظر طرق تحلية المياه

المعالجة النهائية للمياه: ويتم فيها إضافة بعض الأملاح والمواد الأخرى لجعل الماء صالحا للاستخدام البشري وهذا يتم فقط عندما يكون الهدف من العملية خدمة المرافق التابعة للاستهلاك المباشر للبشر كالشرب أو الاستخدام المنزلي أو الزراعة. لا يتم إضافة الأملاح إذا كان الغرض منها استخدامات في تطبيقات الصناعة والأدوية لأنها تؤثر سلبا على جودة المنتج.

فوائد تحلية مياه البحر: 

تستخدم تقنيات تحلية مياه البحر بشكل رئيسي في البلدان المتقدمة التي تمتلك موارد اقتصادية وتقنية عالية، ومن الممكن أن تصبح متاحة في البلدان الأخرى مستقبلاً بسبب البحث المستمر عن تقنيات جديدة وحلول أفضل للمشكلات الموجودة حالياً كمشاكل الجفاف، والاكتظاظ السكاني، وما تترتب عليها من منافسة على مصادر المياه، وعلى الرغم من التخوف العلمي من فكرة الاستخدام المفرط لمياه البحر والاعتماد عليها بشكل كلي إلا أنها تبقى خياراً جيداً لتوفير مياه الشرب للكثير من السكان.

المشاكل البيئية وعوامل يجب النظر إليها:

هناك مشاكل بيئية يجب النظر إليها عند النظر إلى تحلية المياه. فمجمل عملية التحلية تستهلك طاقة كبيرة والتي يحصل عليها من قبل حرق الوقود أو النفط أو استخدام الطاقة الكهربائية أو الطاقة النووية وبالتالي ترفع نسبة ثاني أكسيد الكربون أو مخافة مضاعفات التسريب النووي الإشعاعي.

أيضا من المشاكل البيئية هو مخلفات عملية التحلية وهو ما يعرف بالمحلول الملحي المركز والذي يزيد عند إلقائه في البحر كمية الأملاح الذائبة فيه وبالتالي يؤثر سلبا على الحياة البحرية. ويجب اختيار مكان الأخذ من مصدر المياه وكيفية ضخ المياه إلى معمل التحلية وذلك لأنها قد تزيد من الطاقة المستخدمة وكذلك اختيار مكان التخلص من الماء المركز بالملح حتى لا يؤثر تأثيراً ضارا بالأحياء المائية.

هناك مشاكل أخرى تتعلق بالمواد الكيميائية المستخدمة في عملية التحلية وهي إن زادت عن حدها فهي تسبب أمراض على المدى البعيد.