Ανάπτυξη ενός καινοτόμου και ενεργειακά αυτόνομου συστήματος επεξεργασίας της παραγόμενης άλμης από μονάδες αφαλάτωσης SOL-BRINE

Transcript

1 Ανάπτυξη ενός καινοτόμου και ενεργειακά αυτόνομου συστήματος επεξεργασίας της παραγόμενης άλμης από μονάδες αφαλάτωσης SOL-BRINE Παραδοτέο 1.1 Αξιολόγηση των υφιστάμενων μεθόδων επεξεργασίας και διάθεσης της άλμης (Εκτενής περίληψη στα ελληνικά) Δράση 1 Ενέργεια 1(β) Προπαρασκευαστικές Δράσεις Βιβλιογραφική ανασκόπηση και αξιολόγηση μεθόδων- τεχνικών επεξεργασίας & ελαχιστοποίησης της άλμης, κοινών πρακτικών διάθεσης σε Ευρωπαϊκό και Διεθνές επίπεδο Εκπονήθηκε από: Δήμο Τήνου Ε.Μ.Π Culligan Hellas Α.Ε.Β.ΕΕ ΑΘΗΝΑ, ΙΟΥΝΙΟΣ 2011 LIFE+Environment project: LIFE 09 ENV/GR/ i P a g e

2 Ευχαριστίες Η παρούσα έκθεση εκπονήθηκε στα πλαίσια του έργου με τίτλο: «Ανάπτυξη ενός καινοτόμου και ενεργειακά αυτόνομου συστήματος επεξεργασίας της παραγόμενης άλμης από μονάδες αφαλάτωσης», με ακρωνύμιο SOL-BRINE, το οποίο συγχρηματοδοτείται από το Ευρωπαϊκό Χρηματοδοτικό μέσο για το Περιβάλλον (LIFE+). Η ομάδα του SOL-BRINE εκφράζει τις ευχαριστίες της στο Ευρωπαϊκό Χρηματοδοτικό μέσο (LIFE+) για την εν λόγω οικονομική υποστήριξη. Για οποιεσδήποτε ερωτήσεις, διορθώσεις ή άλλα σχόλια, μπορείτε να απευθυνθείτε στους συντάκτες στη διεύθυνση ηλεκτρονικού ταχυδρομείου Αποποίηση ευθύνης Οι συντάκτες του παρόντος έχουν καταβάλλει κάθε προσπάθεια, ούτως ώστε οι πληροφορίες που εμπεριέχονται να είναι αληθής και νόμιμες, καθ όσον πρόκειται για την αξιοποίηση και σύνθεση των πηγών που παρατίθενται και για τις οποίες οι συντάκτες ουδεμία ευθύνη φέρουν. ii Σ ε λ ί δ α

3 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Στο παρόν παραδοτέο πραγματοποιείται καταγραφή, ανάλυση και εκτίμηση των διαθέσιμων μεθόδων διάθεσης του απορριπτόμενου αλμόλοιπου (άλμη) από μονάδες αφαλάτωσης θαλασσινού νερού. Ευρέως διαδεδομένες τεχνικές επεξεργασίας και ελαχιστοποίησης της άλμης σε Ευρωπαϊκό και Παγκόσμιο επίπεδο αναλύονται και αξιολογούνται με κριτήρια τις πιθανές δυσμενείς επιπτώσεις στο περιβάλλον, τις λειτουργικές παράμετρους και το επενδυτικό τους κόστος καθώς και τη βιωσιμότητα της εφαρμογής τους. Στα πλαίσια του Ευρωπαϊκού έργου SOL-BRINE, το στάδιο της διερεύνησης και της αξιολόγησης των υφιστάμενων κοινών πρακτικών διάθεσης και επεξεργασίας της άλμης αποτελεί σημαντικό κριτήριο στην επιλογή των βέλτιστων τεχνολογιών ως συστατικά μέρη του πιλοτικού και καινοτόμου συστήματος επεξεργασίας της άλμης. Λαμβάνοντας υπόψιν την ραγδαία πληθυσμιακή αύξηση και τη σημαντική μείωση των διαθέσιμων υδάτινων πόρων σε συνδυασμό με την αυξανόμενη ζήτηση νερού, οι εναλλακτικές πηγές νερού από τεχνολογίες όπως η αφαλάτωση αποτελούν αναπόφευκτες λύσεις στο παγκόσμιο πρόβλημα της λειψυδρίας. Η ανάκτηση πόσιμου νερού από θαλασσινές πηγές, υφάλμυρα ποτάμια και λίμνες με την τεχνολογία της αφαλάτωσης αποτελεί μια αξιόπιστη και αποτελεσματική λύση σε περιοχές με ξηρό κλίμα και πρόσβαση σε θαλασσινό νερό. Ωστόσο, η εφαρμογή της συνδέεται με σημαντικές αρνητικές περιβαλλοντικές επιπτώσεις, όπως οι εκπομπές CO 2 από τη χρήση συμβατικών καυσίμων, η ηχορύπανση και η απόρριψη της παραγόμενης άλμης στους υδάτινους φορείς αποδέκτες. Βάσει ορισμού, η άλμη συνιστά απορριπτόμενο διάλυμα μονάδων αφαλάτωσης το οποίο περιέχει άλατα σε υψηλές συγκεντρώσεις καθώς και ίχνη χημικών ουσιών λόγω της προεπεξεργασίας και της μετεπεξεργασίας του θαλασσινού και υφάλμυρου νερού. Το παραδοτέο ακολουθεί την εξής δόμηση ενοτήτων για κάθε μια εκ των οποίων γίνεται μια σύντομη περιγραφή. 1 Περιβαλλοντικές Επιπτώσεις απόρριψης της άλμης στα θαλάσσια οικοσυστήματα και παράγοντες που επηρεάζουν τις επιπτώσεις απόρριψής της. Στις σημαντικότερες περιβαλλοντικές επιπτώσεις που προκύπτουν από την διάθεση του συμπυκνώματος της άλμης περιλαμβάνονται οι ακόλουθες: Αύξηση της θερμοκρασίας του υδάτινου αποδέκτη περίπου 3-4 C από μονάδες αντίστροφης όσμωσης και C από συστήματα πολυβάθμιας εξάτμισης Μείωση του διαλελυμένου οξυγόνου και διακύμανση της αλατότητας του νερού 1 Σ ε λ ί δ α

4 Ευτροφισμός λόγω της αύξησης της συγκέντρωσης των νιτρικών και φωσφορικών ιόντων Η αλλαγή και η διατάραξη της ισορροπίας των θαλάσσιων οικοσυστημάτων Η αύξηση των αιωρούμενων σωματιδίων στο νερό Η θνησιμότητα των θαλάσσιων οργανισμών, της χλωρίδας και της πανίδας Η μεταβολή και ιδιαίτερα η μείωση της παραγωγικότητας του φυτοπλαγκτού καθώς και των φυτών του εδάφους Χημική ρύπανση λόγω της ανακατανομής των συγκεντρώσεων σε ιχνοστοιχεία. Οι βασικότεροι παράγοντες που επηρεάζουν τον βαθμό των περιβαλλοντικών επιπτώσεων από την απόρριψη της άλμης σε έναν υδάτινο φορέα είναι οι ακόλουθοι: Το βάθος και τα τοπογραφικά στοιχεία του σημείου απόρριψης Ο ρυθμός και η πίεση εκροής,ο βαθμός αραίωσης - ανάμειξης, η ταχύτητα ανάμειξης μέσω των διαχυτήρων στην έξοδο των αγωγών απόρριψης Η διαδρομή και ο σχεδιασμός αγωγού απόρριψης λαμβάνοντας και συγκεκριμένα οι διαστάσεις αυτού όπως το μήκος και η γωνία μέχρι το σημείο απόρριψης Τα μετεωρολογικά στοιχεία (κατεύθυνση - ταχύτητα ανέμου) Τα βαθυμετρικά χαρακτηριστικά του σημείου απόρριψης Οι κύριες διευθύνσεις και η δύναμη κυμάτων Τα θαλάσσια ρεύματα και ο βαθμός ευαισθησίας του θαλάσσιου περιβάλλοντος. 2 Μέθοδοι απόρριψης της άλμης Η επιλογή του σημείου απόρριψης της παραγόμενης άλμης αποτελεί συνάρτηση πολλών παραγόντων όπως: η ποσότητα ή ο όγκος του συμπυκνώματος, ο βαθμός προεπεξεργασίας πριν την τελική διάθεση, η κοινωνική αποδοχή, τα φυσικά και γεωγραφικά χαρακτηριστικά του αποδέκτη, η χημική σύσταση του συμπυκνώματος και η βιωσιμότητα της μεθόδου σε σχέση με το λειτουργικό, επενδυτικό κόστος καθώς και τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις. Δύο είναι οι βασικές μέθοδοι απόρριψης της άλμης οι οποίες καθορίζονται από την τοποθεσία που βρίσκεται εγκατεστημένη η μονάδα αφαλάτωσης: α. Στην ενδοχώρα και β. σε παράκτιες περιοχές. 2 Σ ε λ ί δ α

5 α. Ενδοχώρα Στις εφαρμοσμένες αποδεκτές μεθόδους απόρριψης της άλμης σε σημεία εντός της ενδοχώρας περιλαμβάνονται οι κάτωθι αναφερόμενες. Κάθε μέθοδος συνοδεύεται από μια συνοπτική περιγραφή των βασικών της χαρακτηριστικών με σκοπό μια γενικότερη αποτύπωση των κυριότερων πλεονεκτημάτων και ελαττωμάτων της. Συγκεκριμένα, στην ενδοχώρα συναντώνται οι ακόλουθες τεχνικές απόρριψης: α.1 Έγχυση σε υπόγειους γεωλογικούς σχηματισμούς (Deep Well Injection) Πρόκειται για μια διεθνώς εφαρμοσμένη μέθοδο διάθεσης βιομηχανικών, αστικών υγρών τοξικών και μη αποβλήτων η οποία θεωρείται αποτελεσματική και βιώσιμη για μονάδες αφαλάτωσης εγκατεστημένες στην ενδοχώρα. Αποτελεί μια εναλλακτική μέθοδο αποθήκευσης υγρών αποβλήτων σε υπόγειους στεγανούς και πορώδεις γεωλογικούς σχηματισμούς βάθους μικρότερου από 2500 μέτρα μέσω διάνοιξης πηγαδιού και γεωτρήσεων. Παράγοντες που επηρεάζουν την εφαρμογή της είναι η διαθεσιμότητα του χώρου προς αποθήκευση, η συμβατότητα του συμπυκνώματος με τη συγκεκριμένη μέθοδο και η αποδοχή των τοπικών κοινωνιών. Η εν λόγω μέθοδος θεωρείται η πιο οικονομικά αποδοτική για την απόρριψη της άλμης από μονάδες αφαλάτωσης που λειτουργούν στην ενδοχώρα. Βασικά μειονεκτήματα αποτελούν: το κόστος συντήρησης της άλμης, η πιθανότητα διάβρωσης και η επακόλουθη διαρροή της άλμης στο περίβλημα του πηγαδιού, η ενδεχόμενη φθορά του πηγαδιού λόγω σεισμικών δονήσεων οδηγώντας σε επιμόλυνση των επιφανεικών και υπόγειων υδάτων. α.2 Έγχυση σε υδροφόρα στρώματα στεγανά με πετρώματα που δεν περιέχουν πόσιμο νερό Κατά τη μέθοδο αυτή πραγματοποιείται διάχυση της απορριπτόμενης άλμης μέσω φρεατίων σε υπόγειους και μεγάλου βάθους υδροφόρους ορίζοντες που δεν περιέχουν πόσιμο νερό. Εφαρμόζεται σε περιοχές που υπάρχουν διαθέσιμα υδροφόρα στρώματα, μολονότι η δυνατότητα ελέγχου για πιθανές διαρροές θεωρείται δυσμενής με αποτέλεσμα τη μεγάλη αβεβαιότητα των συνεπακόλουθων περιβαλλοντικών επιπτώσεων. Η μέθοδος χαρακτηρίζεται από υψηλό κόστος και εφαρμόζεται ευρέως στη Φλόριντα λόγω των ευνοϊκών υδρογεωλογικών συνθηκών της περιοχής. α.3 Απόρριψη σε εγκαταστάσεις επεξεργασίας λυμάτων Η συγκεκριμένη μέθοδος αφορά την απόρριψη της άλμης από μονάδες αφαλάτωσης που είναι εγκατεστημένες σε περιοχές που βρίσκονται κοντά σε συστήματα επεξεργασίας υγρών αποβλήτων. Παρατηρείται ότι με την μέθοδο αυτή μπορεί να οδηγήσει σε καθίζηση 3 Σ ε λ ί δ α

6 αναθρακικού ασβεστίου στα φίλτρα επεξεργασίας καθώς επίσης ότι δύναται να ευνοήσει την ανάπτυξη βακτηρίων και υπερφόρτωση της δυναμικότητας του συστήματος. α.4 Απόρριψη σε σύστημα αποχέτευσης Εφαρμόζεται από μικρές μονάδες αφαλάτωσης. Επιτυγχάνεται μεγάλος βαθμός αραίωσης της άλμης, η μέθοδος θεωρείται απλή και οικονομική. Σημειώνεται αύξηση του αριθμού των ολικών διαλυμμένων στερεών στο επεξεργασμένο απόβλητο με αποτέλεσμα την μη χρησιμότητα του παραγόμενου ύδατος για άρδευση. α.5 Εδαφική Διάθεση Εφαρμόζεται στην Σαουδική Αραβία από μονάδες αντίστροφής όσμωσης όπου η άλμη απορρίπτεται σε φυσικό χώρο, όπως π.χ. έρημος και τα επίπεδα αλατότητας στα επιφανειακά ύδατα δύναται να αυξηθούν. Απαιτούνται αχανείς εκτάσεις, επηρεάζεται η χλωρίδα καθώς και η ποιότητα του υπεδάφους. α.6 Απόρριψη στα επιφανειακά χωρικά ύδατα Τα απόβλητα των μεμβρανών ενός συστήματος αφαλάτωσης απορρίπτονται σε επιφανειακά ύδατα αμέσως ή εμμέσως. Η εν λόγω εναπόθεση της άλμης σε λίμνες και ποτάμια με αυτήν την μέθοδο δεν θεωρείται περιβαλλοντικά φιλική λόγω της διαφοράς σύστασης μεταξύ θαλασσινού νερού και επιφανειακών υδάτων. α.7 Ηλιακές λίμνες Δεξαμενές Αποτελούν μια μορφή ανανεώσιμων πηγών ενέργειας καθώς χρησιμοποιούνται για την αποθήκευση θερμότητας που μετράπεται σε παραγωγή φθηνής θερμικής ενέργειας. Με την σειρά της αυτή η ενέργεια μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε διεργασίες όπως η εξάτμιση νερού ή/και θέρμανση χώρου και για την παραγωγή ηλεκτρισμού. α.8 Αλικές Λίμνες Εξάτμισης Αυτή η μέθοδος είναι η πλέον παραδοσιακή και διαδεδομένη. Μια σειρά συνδεδεμένων λιμνών μέσω των οποίων ρέει το θαλασσινό νερό/άλμυ και εξατμίζεται με τον αέρα ή τον ήλιο και ενατίθεται χλωριούχο νάτριο. Βέβαια απαιτούνται μεγάλες εκτάσεις γης και δύναται να επηρεασθεί αερνητικώς η χλωρίδα. 4 Σ ε λ ί δ α

7 α.9 Απόθεση σε χώρους υγειονομικής ταφής (τελική διάθεση της άλμης μετά από τεχνικές επεξεργασίας ελαχιστοποίησης) Η εν λόγω μέθοδος εφαρμόζεται από την πλειοψηφία εναλλακτικών μεθόδων μέιωσης της άλμης καθώς αποτελεί χωροταξικώς το τελικό σημείο απόρριψης της άλμης σε υγρή ή/και στερεή μορφή. Το βασικότερο μειονέκτημα είναι το κόστος μεταφοράς, αδειοδότησης καθώς και τα έξοδα εναπόθεσης. β. Παράκτιες περιοχες Οι κάτωθι αναφερόμενες μέθοδοι αφορούν την απόρριψη της παραγόμενης άλμης σε θαλάσσιους αποδέκτες. Οι μέθοδοι αυτοί θεωρούνται συμβατικοί αλλά σημειωτέον ότι η αποδοτικότητα και χρησιμοτητά τους εναπόκειται στο γεγονός ότι τα αντίστοιχα συστήματα βρίσκονται σε παράκτιες περιοχές και τούτο δεν θα ίσχυε για συστήματα της ενδοχώρας. β.1 Απόρριψη με αγωγούς σε ακτή όχθη (περιβαλλοντικά μη αποδεκτή μέθοδος μη βιώσιμη) Βασική παράμετρος της μεθόδου αποτελεί η απόσταση μεταξύ της παροχής και του σημείου εκροής του ύδατος που απαιτείται να είναι μεγάλη για να εξαλειφθεί ή να ελαχιστοποιηθεί το ρίσκο υποβάθμισης της ποιότητας του νερού τροφοδοσίας. Είναι βασικό η άλμη να απορριφθεί σε μεγάλο βάθος και σε σημείο σημαντικά απομακρυσμένο από την ακτή. Σε περιπτωση που ή άλμη εναποτεθή στην όχθη, τότε πρέπει να δοθεί έμφαση στην επιλογή της ακτής που θα πρέπει να μην αποτελεί περιβαντολλογικά ευαίσθητη περιοχή καθώς θα προκαλούσε σημαντική αύξηση της αλατότητας. β.2 Απόρριψη στην εκροή ηλεκτροπαραγωγικών μονάδων (συστήματα συμπαραγωγής ενέργειας νερού, μονάδες θερμικής αφαλάτωσης) Το βασικότερο πλεονέκτημα της μεθόδου αυτής είναι ο μεγάλος βαθμός αραίωσης που επιτυγχάνεται μειώνοντας την πυκνότητα της άλμης ελαχιστοποιώντας την καθίζηση της στο βυθό. β.3 Υγροβιότοποι Η μέθοδος αυτή αποσκοπεί στην βελτιστοποίηση της ποιότητας του νερού που επιτυγχάνεται μέσω φυσικών, χημικών και ταυτόσημων διεργασιών. Θεωρείται σήμερα μια 5 Σ ε λ ί δ α

8 αποδεκτή μέθοδος επεξεργασίας υγρών αποβλήτων προερχόμενων των αστικών, βιομηχανικών και γεωργικών πηγών. 3 Μέθοδοι επεξεργασίας της άλμης 3.1 Ηλιακός ξηραντήρας (σύστημα πολυβάθμιας εξάτμισης MED) (Ισπανία Aquasol Project) Ανάμεσα στα συστήματα μικρής δυναμικότητας, οι ηλιακές λίμνες αποτελούν την βέλτιστη λύση αφού απαιτείται χαμηλή ζήτηση νερού και μικρή αξία της σχετικής γης. Αναφορικά με συστήματα αφαλάτωσης υψηλότερης δυναμικότητας απαιτείται η επιλογή συμβατικών μεθόδων απόσταξης οι οποίες συνεπικουρούνται από θερμικά ηλιακά συστήματα (έμμεση ηλιακή αφαλάτωση). Το εγκεκριμένο, από την Ευρωπαϊκή Επιτροπή, έργο Aquasol είναι μια απόπειρα εκμεταλλεύσεως της ηλιακής ενέργειας ως βασική πηγή ενέργειας με σκοπό την λειτουργεία του συστήματος αφαλάτωσης. Το έργο περιλαμβάνει έναν εξελιγμένο ξηραντήρα επιτυγχάνοντας υψηλή συγκέντρωση άλμης ή/και ολική ανάκτηση άλατος από σύστημα πολυβάθμιας εξάτμισης. 3.2 Χρήση δονούμενων μεμβρανών VSEP (Vibratory Shear Enhanced Processing) Καλιφόρνια, αρχή μηδενικών υγρών αποβλήτων (ZLD) Η συγκεκριμένη μέθοδος ελαχιστοποίησης της άλμης μπορεί να χρησιμοποιηθεί σαν πρώτη βαθμίδα εξάτμισης μειώνοντας την πιθανότητα απόφραξης της μεμβράνης μειώνοντας τοιοτοτρόπως τη συγκέντρωση της άλμης στην επιφάνεια των μεμβρανών. Δύναται να μειώσει την ποσότητα του συμπυκνώματος της άλμης προς εναπόθεσιν. Για την ολική εναπόθεση της άλμης απαιτείται υγειονομική ταφή και κρυστάλλωση της παραγόμενης άλμης. Η ρηθείσα μέθοδος τελεί σε αρμονία με την αρχική μηδενικών απορρίψεων και χρησιμοποιείται κατά κόρον σε βιομηχανικές μονάδες επεξεργασίας επιφανειακων υδάτων και υγρών αποβλήτων μεμβρανών. 3.3 Αντίστροφη όσμωση υψηλής αποδοτικότητας HERO (High Efficiency Reverse Osmosis) Η παρούσα μέθοδος συνιστά ένα από τα ποικίλλα στάδια επεξεργασίας σε συνδιασμό με την μέθοδο αντίστροφης όσμωσης εφαρμοζόμενη σε συνθήκες υψηλού ph. Η διαδικασία αποτελείται από τρία στάδια και δη μείωση σκληρότητας, απομάκρυνση διαλελευμμένων στερεών και διοξειδίου του άνθρακα. Η συγκεκριμένη μέθοδος είναι ρηξικέλευθη και έχει εφαρμοστεί σε σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής και βιομηχανίες μεταλλείων και ορυκτών. Το βασικό πλεονέκτημα έναντι των συμβατικών συστημάτων αντίστροφης όσμωσης έγκειται στη μείωση πιθανότητας απόφραξης των μεμβρανών, σε ανάκτηση του επιθυμητού προϊόντος κατά 95% και εξάλειψη βιολογικής και οργανικής επίστρωσης λόγω υψηλής τιμής του ph. 6 Σ ε λ ί δ α

9 3.4 Μηχανική Εξάτμιση Η εν λόγω μέθοδος θεωρείται κοστοβόρος και τυγχάνει εφαρμοστέα σε μονάδες μηδενικής απόρριψης. Το υψηλό κόστος αποδίδεται στην υπερβολική ενεργειακή κατανάλωση και στο κόστος διάθεσης της άλμης ή/και του τελικού προϊόντος (άλατος). Η μέθοδος αυτή λαμβάνει χώρα με την μεταφορά θερμότητας των συμπυκνομένων ατμών στη χαμηλότερης θερμοκρασίας μεμβράνη μέσω μιας μεταλλικής επιφάνειας. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα την εξάτμιση του νερού και την άυξηση της συγκέντρωσης του εναπομείναντος άλατος. 3.5 SAL-PROC Residual Recovery (νέα τεχνολογία, ΗΠΑ) - συνδυασμός εξάτμισης πολλαπλών βαθμίδων χημικές επεξεργασίες π.χ. αποθείωση Θεωρείται ως η πλέον καινοτόμα μέθοδος επεξεργασίας στην βιομηχανία του πόσιμου νερού. Αποτελεί ιδιοκτησία των βιομηχανιών που εδράζονται στις ΗΠΑ (Geo-Processors) και συνίσταται από πέραν του ενός στάδια. Κατά την διάρκεια της διεργασίας αυτής, τα διαλελυμμένα συστατικά της τροφοδοσίας υψηλής αλατότητας μπορούν εν συνεχεία να εξαχθούν με την μορφή πολύτιμων χημικών παραπροϊόντων σε κρυσταλλική, υγρή και πυλώδη μορφή. Βασικά στάδια αποτελούν η πολυβάθμια εξάτμιση και η ψύξη που λαμβάνει χώρα με την εφαρμογή συμβατικών χημικών διεργασιών όπως αποθείωση. Η εν λόγω μέθοδος δύναται να θεωρηθεί ως η πλέον οικονομικότερη εάν εδύνατο να αποκτήσει πρόσβαση σε φθηνές πηγές ενέργειας. 3.6 Χημική αποσκλήρυνση / δεύτερη βαθμίδα αφαλάτωσης υψηλής πίεσης (νερό τροφοδοσίας) Η συγκεκριμένη μέθοδος αποτελεί συνδιασμό χημικών και φυσικών διεργασιών με στόχο την υψηλότερη ανάκτηση άλμης που παράγεται από πρωταρχικές μονάδες αντίστροφής όσμωσης. Το παραγόμενο συμπύκνωμα άλμης επεξεργάζεται με συμβατικά, χημικά μέσα αποσκλήρυνσης πχ καυστική σόδα, νάτριο με στόχο την καθίζηση των μεταλλικών ουσιών. Το βασικό μειονέκτημα συνίσταται στην παραγωγή και διάθεση μεγάλων όγκων στερεών που προέρχονται από την χημική αποσκλήρινση και η ανάγκη εκτεταμένης χρήσης χημικών. 4 Τεχνικές ελαχιστοποίησης του παραγόμενου όγκου άλμης Οι τεχνικές ελαχιστοποίησεις της άλμης αποσκοπούν στην μείωση του παραγώμενου συμπυκνώματος άλμης με την σχετική ανάκτηση της μέσω μεμβρανών και με την υιοθέτηση τεχνικών που καταστέλλουν την συγκέντρωση της άλμης σε στάδιο πρωθύστερο της εναπόθεσής/απόρριψης της. Δεν είθισται να θεωρείται η εν λόγω τεχνική οικονομική καθώς προαπαιτεί εκτεταμένη προεργασία της άλμης και μεμβράνες ιδιαιτερως σημαντικής επιφανείας. 7 Σ ε λ ί δ α

10 4.1 Συμπυκνωτής άλμης (μηχανικός εξατμιστήρας μιας βαθμίδας), συνδυαστική λειτουργία με λίμνη εξάτμισης Η πλειοψηφία των συμπυκνωτών άλμης λειτουργούν με βάση την αρχή λειτουργίας των μηχανικών εξατμιστήρων μιας βαθμίδας που χρησιμοποιούν ατμό για την θέρμανση των διαλυμμάτων άλμης. Η εν λόγω εξάτμιση επιβοηθάται από την χρήση ενός ηλεκτοδοτούμενου συμπυκνωτήρα ατμού. Η ενέργεια που απελευθερώνεται από τον συμπυκνωμένο ατμό μεταφέρεται μέσω ενός εναλλάκτη θερμότητας στο διάλυμμά της άλμης που εν συνεχεία εξατμίζεται. Τούτων δοθέντων, οδηγούμεθα σε ανάκτηση άλατος 90-98% και σχετική αύξηση των ολικών διαλελυμμένων στερεών σε συγκέντρωση 250,000mg/l. 4.2 Κρυσταλλωτήρας εξάτμισης, συνδυαστική λειτουργία με συμπυκνωτή, σύστημα ZLD Αυτή η μέθοδος κερδίζει έδαφος σε περιπτώσεις όπου το κόστος κατασκευής των ηλιακών λιμνών εξάτμισης είναι απαγορευτικό, οι ρυθμοί εξάτμισης χαμηλοί, η έγχυση σε υπόγειους στεγανούς πορώδεις γεωλογικούς σχηματισμούς κοστοβόροι ή/και μη πραγματώσιμοι. Ο κρυσταλωτήρας μετατρέπει το απόρριμα του νερού σε καθαρό ύδωρ το οποίο μπορεί να επαναχρησιμοποιηθεί στην μονάδα λειτουργίας και τα διαλελυμμένα στερεά σε κατάλληλη προς εναπόθεση μορφή σε χώρους υγειονομικής ταφής. Ο κρυσταλωτήρας συνήθως απαντάται σε παράλληλη λειτουργία με τον συμπυκνωτήρα με στόχο την μείωση πιθανότητας απόφραξης αυτών. Η παραγόμενη άλμη καθίσταται έτι διαχειρισιμότερη και τελεί σε αρμονία και απόλυτη συμβατότητα με την αρχή της μηδενικής απόρριψης. 4.3 Αρχή Μηδενικής Απόρριψης Η εν λόγω αρχή εδράζεται πυλωτικώς στην παραγωγή ενός στερεού τελικού προϊόντος χωρίς να μεσολαβεί η οιαδήποτε απόρριψη υγρού απορρίματος στο περιβάλλον. Τούτο έχει ως αποτέλεσμα την αυξημένη πιθανότητα ανάκτησης της άλμης μειώνοντας τον τελικό της όγκο καίτοι αυξάνοντας την σχετική της συγκέντρωση. Η μέθοδος αυτή είναι συνδιασμός ποικίλλων τεχνικών επεξεργασίας και απόρριψης όπως πχ οι λίμνες εξάτμισης συνιφασμένες με βελτιστοποιημένες τεχνικές εξάτμισης υιοθετώντας επιπρόσθετες πηγές ενέργειας για την περαιτέρω συμπύκνωση της άλμης. Τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα των κοινών πρακτικών διάθεσης και των πιο διαδεδομένων τεχνικών επεξεργασίας της άλμης παρατίθενται στον ακόλουθο πίνακα. 8 Σ ε λ ί δ α

11 Πίνακας 1: Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα μεθόδων διάθεσης και τεχνολογιών επεξεργασίας της άλμης Μέθοδοι διάθεσης - επεξεργασίας άλμης Επιφανειακά χωρικά ύδατα Σύστημα αποχέτευσης Υπόγειοι σχηματισμοί μεγάλου βάθους μέσω πηγαδιών γεωτρήσεις Εδαφική διάθεση Αλυκές λίμνες εξάτμισης Πλεονεκτήματα Χαμηλό κόστος Μεγάλοι όγκοι άλμης Μείωση οργανικού φορτίου άλμης Αραίωση συμπυκνώματος Μηδενική επίδραση στο θαλάσσιο οικοσύστημα Βιώσιμη μέθοδος για μονάδες στην ενδοχώρα και μικρούς όγκους άλμης Μηδενική επίδραση σε θαλάσσιο οικοσύστημα Βιώσιμη μέθοδος για μονάδες στην ενδοχώρα και μικρούς όγκους άλμης Άρδευση σε φυτάκαλλιέργειες ανθεκτικές σε αλατότητα Βιώσιμη μέθοδος για μονάδες στην ενδοχώρα σε Μειονεκτήματα Διατάραξη φυσικού κύκλου Εξάρτηση από τις φυσικές συνθήκες, υδρογραφικά στοιχεία της περιοχής Εμποδίζει την ανάπτυξη βακτηρίων οργανισμών Δυσχεραίνει την επαναχρησιμοποίηση επεξεργασμένων λυμάτων για άρδευση, αύξηση TDS, υψηλή αλατότητα Υπερφόρτωση επιβάρυνση δυναμικότητας συστήματος επεξεργασίας των αποβλήτων, μείωση υδραυλικής δυναμικότητας συστήματος Υψηλό κόστος Επιπτώσεις στον υδροφόρου ορίζοντα Αύξηση αλατότητας σε υπόγεια ύδατα Αβεβαιότητα του χρόνου ζωής επίδοσης (χρήση υπολογιστικού μοντέλου προσομοίωσης) Μεγάλη έκταση γης Υποβάθμιση φυσικής βλάστησης Πιθανότητα αύξησης αλατότητας υπογείων υδάτων, υποκείμενου εδάφους Υψηλό κόστος κατασκευής, 9 Σ ε λ ί δ α

12 άγονες και απομακρυσμένες περιοχές Εμπορική εκμετάλλευση του παραγόμενου άλατος (προϊόν με υψηλή καθαρότητα και μεγάλο όγκο) συντήρησης Πιθανότητα αύξησης αλατότητας υπογείων υδάτων, υποκείμενου εδάφους Συμπυκνωτής άλμης Ανάμειξη με νερό ψύξης θερμικών σταθμών παραγωγής ενέργειας Ανάμειξη με επεξεργασμένα λύματα Μηδενική επίδραση στο θαλάσσιο οικοσύστημα Μηδενική απόρριψη αποβλήτων (ZLD) Εμπορική εκμετάλλευση του παραγόμενου άλατος, παραγωγή υψηλής ποιότητας νερού Μηδενική επίδραση στα θαλάσσια οικοσυστήματα Αραίωση διάλυση των ρευμάτων εξόδου πριν την απόρριψη Κοινή εκροή, μείωση κόστους Μείωση αλατότητας (αποδέκτες-επιφανειακά ύδατα) Αραίωση διάλυση των ρευμάτων εξόδου Μη επιβάρυνση της δυναμικότητας συστήματος επεξεργασίας των αποβλήτων Μείωση αλατότητας Υψηλό κόστος Υψηλή κατανάλωση ενέργειας Εξάρτηση από την ύπαρξη θερμικού σταθμού παραγωγής ενέργειας Συσσώρευση, καθίζηση σωματιδίων των λυμάτων, επίδραση βενθικών οργανισμών, παρεμπόδιση διάχυσης φωτός Προϋποθέσεις: ξηρά κλίματα, υψηλός ρυθμός εξάτμισης, μεγάλη έκταση γης, επίπεδο έδαφος Συχνός έλεγχος 10 Σ ε λ ί δ α

13 5 Νομικό πλαίσιο για Ευρωπαϊκό και Εθνικό επίπεδο Με γνώμονα την απουσία συγκεκριμένων νομοθετικών προβλέψεων σε ευρωπαϊκό και εν πολλοίς σε ημεδαπό επίπεδο αναφορικά με την θέσπιση κανόνων για τα συστήματα αφαλάτωσης, εφαρμόζονται σε ευρεία βάση οι διατάξεις της Ευρωπαϊκής Οδηγίας πλαίσιο αναφορικά με την διαχείριση των υδάτινων πόρων και την προστασία του περιβάλλοντος. Το παρόν παραδοτέο αποπειράται να αποδώσει μια σύντομη ιστορική και ποιοτική περιγραφή του κανονιστικού πλαισίου, κυρίως σε Ευρωπαϊκό επίπεδο, αναφορικά με όλες τις Οδηγίες που κατά το μάλλον ή ήττον άπτονται της όλης διεργασίας αφαλάτωσης. Ενδεικτικά αναφέρονται οι Οδηγίες για τα επιφανειακά, τα υπόγεια, τα μεταβατικά και παράκτια ύδατα. Σε κάθε περίπτωση και απούσης συγκεκριμένης νομοθετικής ρύθμισης σε ευρωπαϊκό επίπεδο καθίσταται σαφές ότι οι διαχειριστές μονάδων αφαλάτωσης κατά την λειτουργία των εν λόγω κέντρων πρέπει να πληρούν άπασες τις προβλέψεις, γενικότερες και ειδικότερες, που αναφέρονται στην ρηθείσα γενικότερη νομοθεσία και συγεκριμένα στην Οδηγία πλαίσιο για την διαχείριση των υδάτινων πόρων (Οδηγία 2000/60/EC). Επιπροσθέτως, το παρόν αναφέρεται εν συντομία σε συγκεκριμένες εθνικές και ημεδαπές νομοθετικές διατάξεις οι οποίες εγκαθιστούν ειδικό νομοθετικό πλαίσιο για την διαχείριση και λειτουργία μονάδων αφαλάτωσης. Η εθνική νομοθεσία του κράτους του Ισραήλ περιγράφεται διεξοδικώς καθώς επίσης και η ελληνική νομοθεσία (Ν. 3199/ 2003) δια της οποίας ενσωματώθηκε η άνωθι ευρωπαϊκή οδηγία στο ημεδαπό δίκαιο. Περαιτέρω, γίνεται μνεία στο νομοθετικό καθεστώς συγκεκριμένων πολιτειών των ΗΠΑ όπως επίσης και σε ορισμένες σχετικές πορισματικές αναφορές παγκοσμίων οργανισμών, όπως πχ η Παγκόσμια Τράπεζα, που εξέδοθησαν προς επιβοήθηση της θέσπισης νομοθετικού πλαισίου για την λειτουργεία μονάδων αφαλάτωσης. 11 Σ ε λ ί δ α

14 Sol Brine LIFE+-Environment project: LIFE 09 ENV/GR/ Σ ε λ ί δ α