Zrzut solanki do wód powierzchniowych

Odbywa siÄ™ to poprzez przyspieszenie mieszania solanki z wodÄ… w zbiorniku wodnym odbiornika poprzez:

1) zwiększenie wydajności mieszania lokalnej strefy pływowej (falowania)

2) odprowadzenie solanki poza strefÄ™ pÅ‚ywowÄ… i zainstalowanie dyfuzorów na koÅ„cu rury odprowadzajÄ…cej 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 maÅ‚ych zakÅ‚adów odsalania (3/dzieÅ„) odpÅ‚yw jest zazwyczaj konstruowany jako rura o otwartym koÅ„cu, która siÄ™ga kilkuset metrów do zbiornika wodnego odbiorczego, wykorzystujÄ…c mieszanie turbulentne strefy pÅ‚ywowej do rozpraszania solanki i redukcji zasolenia do warunków otoczenia. WiÄ™kszość dużych zakÅ‚adów odsalania wody morskiej zazwyczaj rozszerza zrzut solanki poza strefÄ™ pÅ‚ywów i wyposaża swoje rury w dyfuzory, aby zapewnić niezbÄ™dne mieszanie, które zapobiegnie gromadzeniu siÄ™ ciężkiej sÅ‚onej cieczy na dnie oceanu, biorÄ…c pod uwagÄ™ hydrodynamikÄ™ i warunki panujÄ…ce w danym miejscu.

2. Potencjalne oddziaływanie na środowisko

GÅ‚ówne kwestie zwiÄ…zane z wyborem odpowiedniej lokalizacji systemu zrzutu solanki to:

• znalezienie obszaru bez zagrożonych gatunków i zestresowanych ekosystemów wodnych
• znalezienie lokalizacji z silnymi prÄ…dami podwodnymi, które umożliwiÄ… szybkie i efektywne odprowadzanie wody o wysokim zasoleniu
• unikanie obszarów z ruchem statków, który mógÅ‚by uszkodzić system zrzutu solanki i zmienić schematy mieszania
• okreÅ›lenie miejsca zrzutu na stosunkowo pÅ‚ytkich wodach i blisko linii brzegowej, aby zminimalizować koszty budowy

Kluczowe kwestie Å›rodowiskowe zwiÄ…zane z odprowadzaniem solanki do wód powierzchniowych obejmujÄ…:

• tolerancjÄ™ lokalnego ekosystemu wodnego na zasolenie,
• podniesienie stężenia niektórych skÅ‚adników wody do poziomu szkodliwego,
• przebarwienie i niskÄ… zawartość tlenu,

Ocena wykonalnoÅ›ci odprowadzania solanki do zbiornika wód powierzchniowych obejmuje nastÄ™pujÄ…ce kluczowe kwestie:

• ocenÄ™ dyspersji i recyrkulacji smugi zrzutu,
• ocenÄ™ toksycznoÅ›ci zrzutu,
• ocenÄ™, czy jakość odprowadzanej wody speÅ‚nia normy jakoÅ›ci wody okreÅ›lone przez odpowiednie organy regulacyjne,
• ocenÄ™ zdolnoÅ›ci zasolenia lokalnego ekosystemu wodnego w celu zaprojektowania zrzutu w minimalnej odlegÅ‚oÅ›ci.

3. Potencjalne wymagania dotyczÄ…ce oczyszczania solanki metodÄ… SWRO

Zazwyczaj solanka odsalana metodÄ… SW pochodzÄ…ca z ujęć na otwartym oceanie nie wymaga oczyszczania przed odprowadzeniem. Wynika to z faktu, że jej skÅ‚ad jonowy jest podobny do skÅ‚adu jonów w obszarze zrzutu, a zatem zazwyczaj nie stanowi zagrożenia dla lokalnego ekosystemu w postaci zaburzenia równowagi jonowej. Solanka jest nastÄ™pnie odprowadzana za pomocÄ… systemu dyfuzorów lub mieszana z wodÄ… morskÄ… do poziomu zasolenia bezpiecznego dla bezpoÅ›redniego zrzutu (zwykle ≤40 000 mg/l) bez koniecznoÅ›ci dalszej dyfuzji.

JeÅ›li jednak użyjemy studni do pobrania wody morskiej zasilajÄ…cej, koncentrat odsalajÄ…cy może ulec przebarwieniu z powodu zwiÄ™kszonego stężenia żelaza, mieć niskie stężenie tlenu lub zawierać skÅ‚adniki, które wymagajÄ… uzdatnienia przed odprowadzeniem do oceanu.

Woda morska zasilajÄ…ca pobierana z aluwialnych przybrzeżnych warstw wodonoÅ›nych studniami plażowymi może zawierać wysokie poziomy żelaza (Fe) i manganu (Mn) w postaci zredukowanej. Podczas wstÄ™pnego oczyszczania metodÄ… odwróconej osmozy (RO) wsad jest przechowywany bez dostÄ™pu powietrza lub tlenu, co utrzymuje Fe i Mn w postaci rozpuszczonej, zredukowanej, w której sÄ… bezbarwne. Membrany RO Å‚atwo odrzucajÄ… rozpuszczone jony i zatrzymujÄ… je w solance odsalajÄ…cej. JeÅ›li ten koncentrat zostanie wystawiony na dziaÅ‚anie powietrza, żelazo przeksztaÅ‚ci siÄ™ z formy zredukowanej (zazwyczaj siarczek żelaza(III), Fe₂S₃) w formÄ™ utlenionÄ… (wodorotlenek żelaza(III), FeO(OH)). FeO(OH) ma czerwony kolor i może pogorszyć wyglÄ…d obszaru zrzutu. Dlatego Fe w wodzie zasilajÄ…cej w formie zredukowanej musi zostać utlenione i usuniÄ™te w systemie wstÄ™pnego oczyszczania lub solanka musi zostać oczyszczona poprzez sedymentacjÄ™ w celu usuniÄ™cia FeO(OH).

Również duży zrzut solanki o niskiej zawartoÅ›ci 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 nastÄ™pujÄ…cych czynników specyficznych dla danego miejsca:

• natężenie przepÅ‚ywu solanki
• zrzut w pobliżu lub na morzu
• materiaÅ‚y konstrukcyjne
• zÅ‚ożoność systemu dyfuzorów zrzutowych
• koszty transportu solanki z zakÅ‚adu odsalania do wylotu zrzutu wód powierzchniowych
• koszty oczyszczania solanki (w razie potrzeby)
• monitoring Å›rodowiskowy zrzutu

Należy również uwzglÄ™dnić koszty instalacji rurociÄ…gu zrzutowego nad lub pod ziemiÄ…, które bÄ™dÄ… miaÅ‚y wpÅ‚yw na caÅ‚kowity koszt. Nietypowe warunki gruntowe mogÄ… znacznie zwiÄ™kszyć koszt instalacji systemu rurociÄ…gów. Wykopy podwodne sÄ… zazwyczaj od 3 do 5 razy droższe niż wykopy na lÄ…dzie. Dlatego zamiast instalować wylot w wykopie, czÄ™sto ukÅ‚ada siÄ™ go na dnie oceanu i zabezpiecza betonowymi blokami rozmieszczonymi co 5–10 m na caÅ‚ej dÅ‚ugoÅ›ci wylotu.

Koszty transportu koncentratu sÄ… proporcjonalne do natężenia przepÅ‚ywu solanki i odlegÅ‚oÅ›ci miÄ™dzy zakÅ‚adem odsalania a wylotem. Koszty budowy wylotu, jego rozmiar i konfiguracja systemu dyfuzorów (na którÄ… wpÅ‚ywajÄ…: 1) objÄ™tość solanki, 2) zasolenie i 3) warunki hydrodynamiczne) zależą od lokalizacji.

Przybliżone koszty budowy przybrzeżnych zrzutów oceanicznych w funkcji natężenia przepÅ‚ywu solanki przedstawiono na rysunku 1. Rysunek 2 przedstawia jednostkowy koszt budowy rurociÄ…gu HDPE i betonowych wylotów tunelowych w USD/metr liniowy dÅ‚ugoÅ›ci wylotu, bez uwzglÄ™dnienia kosztów transportu solanki z zakÅ‚adu odsalania do konstrukcji wylotu, kosztów oczyszczania solanki (jeÅ›li jest to konieczne) lub monitorowania zrzutu na morzu. Koszty monitorowania Å›rodowiska mogÄ… być znaczne, zwÅ‚aszcza jeÅ›li zrzut ma miejsce na obszarze wrażliwym ekologicznie.