Zrzut solanki do wód powierzchniowych

Odbywa się to poprzez przyspieszenie mieszania solanki z wodą w zbiorniku wodnym odbiornika poprzez:

1) zwiększenie wydajności mieszania lokalnej strefy pływowej (falowania)

2) odprowadzenie solanki poza strefę pływową i zainstalowanie dyfuzorów na końcu rury odprowadzającej w celu poprawy mieszania

Przybrzeżne strefy pływowe zazwyczaj mają ograniczoną wydajność transportu i rozpraszania wysokiego ładunku zasolenia. Jeśli ładunek soli przekroczy wydajność transportu strefy pływowej, nadmiar soli będzie się kumulował, co doprowadzi do długotrwałego wzrostu zasolenia, zazwyczaj przekraczającego poziom wydajności ekosystemu wodnego. Zdolność stref pływowych do mieszania i transportu zasolenia można określić za pomocą modelowania hydrodynamicznego.

W przypadku małych zakładów odsalania (3/dzień) odpływ jest zazwyczaj konstruowany jako rura o otwartym końcu, która sięga kilkuset metrów do zbiornika wodnego odbiorczego, wykorzystując mieszanie turbulentne strefy pływowej do rozpraszania solanki i redukcji zasolenia do warunków otoczenia. Większość dużych zakładów odsalania wody morskiej zazwyczaj rozszerza zrzut solanki poza strefę pływów i wyposaża swoje rury w dyfuzory, aby zapewnić niezbędne mieszanie, które zapobiegnie gromadzeniu się ciężkiej słonej cieczy na dnie oceanu, biorąc pod uwagę hydrodynamikę i warunki panujące w danym miejscu.

2. Potencjalne oddziaływanie na środowisko

Główne kwestie związane z wyborem odpowiedniej lokalizacji systemu zrzutu solanki to:

• znalezienie obszaru bez zagrożonych gatunków i zestresowanych ekosystemów wodnych
• znalezienie lokalizacji z silnymi prądami podwodnymi, które umożliwią szybkie i efektywne odprowadzanie wody o wysokim zasoleniu
• unikanie obszarów z ruchem statków, który mógłby uszkodzić system zrzutu solanki i zmienić schematy mieszania
• określenie miejsca zrzutu na stosunkowo płytkich wodach i blisko linii brzegowej, aby zminimalizować koszty budowy

Kluczowe kwestie środowiskowe związane z odprowadzaniem solanki do wód powierzchniowych obejmują:

• tolerancję lokalnego ekosystemu wodnego na zasolenie,
• podniesienie stężenia niektórych składników wody do poziomu szkodliwego,
• przebarwienie i niską zawartość tlenu,

Ocena wykonalności odprowadzania solanki do zbiornika wód powierzchniowych obejmuje następujące kluczowe kwestie:

• ocenę dyspersji i recyrkulacji smugi zrzutu,
• ocenę toksyczności zrzutu,
• ocenę, czy jakość odprowadzanej wody spełnia normy jakości wody określone przez odpowiednie organy regulacyjne,
• ocenę zdolności zasolenia lokalnego ekosystemu wodnego w celu zaprojektowania zrzutu w minimalnej odległości.

3. Potencjalne wymagania dotyczące oczyszczania solanki metodą SWRO

Zazwyczaj solanka odsalana metodą SW pochodząca z ujęć na otwartym oceanie nie wymaga oczyszczania przed odprowadzeniem. Wynika to z faktu, że jej skład jonowy jest podobny do składu jonów w obszarze zrzutu, a zatem zazwyczaj nie stanowi zagrożenia dla lokalnego ekosystemu w postaci zaburzenia równowagi jonowej. Solanka jest następnie odprowadzana za pomocą systemu dyfuzorów lub mieszana z wodą morską do poziomu zasolenia bezpiecznego dla bezpośredniego zrzutu (zwykle ≤40 000 mg/l) bez konieczności dalszej dyfuzji.

Jeśli jednak użyjemy studni do pobrania wody morskiej zasilającej, koncentrat odsalający może ulec przebarwieniu z powodu zwiększonego stężenia żelaza, mieć niskie stężenie tlenu lub zawierać składniki, które wymagają uzdatnienia przed odprowadzeniem do oceanu.

Woda morska zasilająca pobierana z aluwialnych przybrzeżnych warstw wodonośnych studniami plażowymi może zawierać wysokie poziomy żelaza (Fe) i manganu (Mn) w postaci zredukowanej. Podczas wstępnego oczyszczania metodą odwróconej osmozy (RO) wsad jest przechowywany bez dostępu powietrza lub tlenu, co utrzymuje Fe i Mn w postaci rozpuszczonej, zredukowanej, w której są bezbarwne. Membrany RO łatwo odrzucają rozpuszczone jony i zatrzymują je w solance odsalającej. Jeśli ten koncentrat zostanie wystawiony na działanie powietrza, żelazo przekształci się z formy zredukowanej (zazwyczaj siarczek żelaza(III), Fe₂S₃) w formę utlenioną (wodorotlenek żelaza(III), FeO(OH)). FeO(OH) ma czerwony kolor i może pogorszyć wygląd obszaru zrzutu. Dlatego Fe w wodzie zasilającej w formie zredukowanej musi zostać utlenione i usunięte w systemie wstępnego oczyszczania lub solanka musi zostać oczyszczona poprzez sedymentację w celu usunięcia FeO(OH).

Również duży zrzut solanki o niskiej zawartości tlenu rozpuszczonego (DO) może spowodować ubytek tlenu i stres dla lokalnego ekosystemu wodnego. W takim przypadku solanka musi zostać ponownie napowietrzona.

4. Koszty zrzutu solanki do wód powierzchniowych

Koszty budowy systemu zrzutu solanki do wód powierzchniowych zależą od następujących czynników specyficznych dla danego miejsca:

• natężenie przepływu solanki
• zrzut w pobliżu lub na morzu
• materiały konstrukcyjne
• złożoność systemu dyfuzorów zrzutowych
• koszty transportu solanki z zakładu odsalania do wylotu zrzutu wód powierzchniowych
• koszty oczyszczania solanki (w razie potrzeby)
• monitoring środowiskowy zrzutu

Należy również uwzględnić koszty instalacji rurociągu zrzutowego nad lub pod ziemią, które będą miały wpływ na całkowity koszt. Nietypowe warunki gruntowe mogą znacznie zwiększyć koszt instalacji systemu rurociągów. Wykopy podwodne są zazwyczaj od 3 do 5 razy droższe niż wykopy na lądzie. Dlatego zamiast instalować wylot w wykopie, często układa się go na dnie oceanu i zabezpiecza betonowymi blokami rozmieszczonymi co 5–10 m na całej długości wylotu.

Koszty transportu koncentratu są proporcjonalne do natężenia przepływu solanki i odległości między zakładem odsalania a wylotem. Koszty budowy wylotu, jego rozmiar i konfiguracja systemu dyfuzorów (na którą wpływają: 1) objętość solanki, 2) zasolenie i 3) warunki hydrodynamiczne) zależą od lokalizacji.

Przybliżone koszty budowy przybrzeżnych zrzutów oceanicznych w funkcji natężenia przepływu solanki przedstawiono na rysunku 1. Rysunek 2 przedstawia jednostkowy koszt budowy rurociągu HDPE i betonowych wylotów tunelowych w USD/metr liniowy długości wylotu, bez uwzględnienia kosztów transportu solanki z zakładu odsalania do konstrukcji wylotu, kosztów oczyszczania solanki (jeśli jest to konieczne) lub monitorowania zrzutu na morzu. Koszty monitorowania środowiska mogą być znaczne, zwłaszcza jeśli zrzut ma miejsce na obszarze wrażliwym ekologicznie.