Descarga de Salmuera en Agua Superficial

Esto es llevado a cabo acelerando la mezcla de salmuera con el agua del cuerpo de agua receptora por:

• La capacidad de mezcla de la zona local de marea (oleaje)
• Descargar la salmuera más allá de la zona local de marea e instalar difusores al final de la tubería de descarga con el fin de mejorar la mezcla

Las zonas de marea cerca a la costa usualmente tienen capacidad limitada de transportar y disipar la alta carga de salinidad. Si la carga de sal excede la capacidad de transporte de las zonas de marea, el exceso de sales se acumulará, resultando en un incremento de salinidad a largo tiempo usualmente superior al nivel de la capacidad del ecosistema acuático. La mezcla de salinidad/capacidad de transporte de las zonas de marea puede ser determinada usando modelación hidrodinámica.

Para pequeñas plantas de desalinización (≤1,000 m³/día), el desagüe es típicamente construido como una tubería abierta que se extiende por varios cientos de metros en el cuerpo de agua receptora, confiando en la turbulencia de la mezcla de la zona de marea para disipar la salmuera y reducir la salinidad a condiciones ambiente. Las plantas de desalinización de agua de mar más grandes usualmente extienden su descarga de salmuera más allá de la zona de marea y equipan sus tuberías con difusores con el fin de proporcionar la mezcla necesaria que prevendrá que la pluma de salinidad pesada se acumule en el fondo del océano, tomando en consideración la hidrodinámica de las condiciones específicas del sitio. 

1. Impactos Medioambientales Potenciales

Los principales aspectos a tener en cuenta para la ubicación apropiada de un sistema de descarga de salmuera son:

• Encontrar un área sin especies en peligro de extinción ni ecosistemas acuáticos estresados
• Encontrar una ubicación con fuertes corrientes subterráneas que permitan la disipación rápida y eficiente de las descargas de alta salinidad
• Evitar áreas con tráfico de navíos que podrían dañar el sistema de descarga de salmuera y alterar los patrones de mezcla
• Identificar una ubicación para descarga en aguas relativamente poco profundad y cerca de la costa para minimizar los costos de construcción

Los aspectos clave relacionados con el medio ambiente, asociados con la disposición de salmuera en aguas superficiales, incluyen:

• Tolerancia a la salinidad del ecosistema acuático local
• Aumento de la concentración de algunos constituyentes del agua a niveles perjudiciales
• Descoloración y bajo contenido de oxígeno

La evaluación de factibilidad de una disposición de salmuera a un cuerpo de agua superficial incluye los siguientes aspectos clave:

• Valorar la dispersión y recirculación de la pluma de descarga
• Evaluar la toxicidad de descarga
• Revisar que la calidad del agua de descarga reúna los estándares de calidad del agua relativos a las agencias regulatorias
• Valorar la capacidad de salinidad de los ecosistemas acuáticos locales con el fin de diseñar la descarga dentro de una distancia mínima

2. Requerimientos Potenciales para el Tratamiento de Salmuera de SWRO

Típicamente, la salmuera de desalinización de agua de mar de las tomas de mar abierto, no requieren tratamiento previo a la descarga. Debido al hecho de que su composición iónica es similar a la del área oceánica de descarga y por lo tanto no suele poseer una amenaza de desequilibrio iónico en el ecosistema local.  La salmuera entonces es descargada usando un sistema difusor o es mezclada con fuente de agua de mar hasta un nivel de salinidad que sea seguro para la descarga directa (usualmente ≤40,000 mg/L) sin necesidad de una mayor difusión.

Sin embargo, si usamos un pozo para recolectar agua de mar de alimentación, el concentrado de desalinización puede ser descolorado debido a una concentración incrementada de hierro, tiene una baja concentración de oxígeno o contiene constituyentes que generan la necesidad de un tratamiento previo a la descarga en el océano.

El agua de alimentación recolectada de acuíferos costeros aluviales por los pozos de playa puede contener altos niveles de hierro (Fe) y manganeso (Mn) en forma reducida. En pretratamiento de RO la alimentación es mantenida sin exposición a aire u oxígeno, lo cual mantiene el Fey el Mn en forma disuelta reducida en la cual son incoloros. Las membranas de RO rechazan fácilmente los iones disueltos y son retenidos en la salmuera de desalinización. Si este concentrado es expuesto al aire, el hierro pasará de la forma reducida (típicamente sulfuro de hierro, Fe₂S₃) a forma oxidada (hidróxido férrico, FeO (OH)). FeO (OH) tiene color rojo y puede degradar la apariencia visual del área de descarga. Entonces, el Fe en el agua de alimentación en forma reducida necesita ser oxidado y removido en el sistema de pretratamiento o la salmuera necesitará ser tratada por sedimentación para eliminar el FeO (OH).

Además, una descarga grande de salmuera con bajo Oxígeno Disuelto (DO) puede causar agotamiento y estrés al ecosistema acuático local. En tal caso, la salmuera debe volver a airearse.

3. Costos de la Descarga en Agua Superficial

Los costos para la construcción de la descarga de salmuera en agua superficial son una función de los siguientes factores específicos del sitio:

• Tasa del flujo de descarga de salmuera
• Descarga cerca o lejos de la costa
• Materiales de construcción
• Complejidad del sistema difusor de descarga
• Costos del transporte de la salmuera desde la planta de desalinización al desagüe de la descarga en agua superficial
• Costos del tratamiento de salmuera (si es necesario)
• Monitoreo medioambiental de la descarga

También debemos tener en consideración los costos de instalación de la tubería de desagüe por encima o por debajo de suelo, la cual tendrá un efecto en los costos generales. Las condiciones inusuales del suelo pueden aumentar significativamente los costos de la instalación del sistema de tubería. El zanjeo submarino es usualmente 3 a 5 veces más costoso que la excavación de zanja en suelo seco. Así que, en vez de instalar el desagüe en una zanja, a menudo se establece en el fondo del océano asegurado con bloques de concreto a cada 5 o 10 m a lo largo de toda la longitud del desagüe.

Los por conducción de concentrado son proporcionales a la tasa de flujo de salmuera y la distancia entre la planta de desalinización y el desagüe de descarga. Los costos de la construcción del desagüe, el tamaño del mismo y la configuración del sistema difusor (el cual es afectado por 1) volumen de salmuera, 2) salinidad y 3) condiciones hidrodinámicas) son específicos del sitio.

En la figura 1 se presenta una estimación de los costos de construcción para descargas en el océano cerca o lejos de la costa en función de la tasa de flujo de salmuera. La figura 2 representa el costo unitario de construcción de línea de tubería HDPE y los desagües del túnel de concentrado en US$/metro lineal de la longitud del desagüe sin incorporar los costos de la conducción de la salmuera desde la planta de desalinización a la estructura del desagüe, para tratamiento de salmuera (si es necesario) o para monitoreo de la descarga fuera de la costa. Costos de monitoreo medioambiental pueden ser significativos, especialmente si la descarga es en un área sensible medioambientalmente.