سیستم های برداشت آب زیر سطحی بسته به نوع خود نیاز به تلاش های نگه داری زیادی در طول کارکرد خود می باشند.برای مثال گالری های نفوذ به عنوان فیلتر های شنی عمل کرده و عمده ذرات ریز موجود در آب دریا را فیلتر می کنند. اگرچه بخشی از این لایه به طور دوره ای جدا می شود، حرکت جزر و مدی آب اقیانوس طی زمان لایه ای از ذرات از آب منابع فیلتر شده در بخش بالایی بستر تجمع پیدا کرده و بادی با لایروبی کنار گذاشته شود. بسته به اندازه برداشت آب شور، لایروبی دوره ای و جایکزینی بخش فوقانی فیلتر ها نیاز به صرف هزینه زیاد و زمان بالا دارد و مانع از بسیاری از فعالیت ها نظیر ماهی گیری و کشتیرانی در مقیاس بزرگ خواهد شد. در اینجا می خواهیم درباره ی ملاحظات کارکردی و نگه داری در تصفیه آب شور حرف بزنیم .
اثرات زیست محیطی مربوط به احداث گالری های نفوذ
لازم به ذکر است که بستر های فیلتر های گالری با استفاده از معیار عای یکسان و مشابه با فیلتر های ماسه ای تعیین اندازه و پیکر بندی می شوند. سرعت بارگذاری سطحی طرح محیط فیلتر بین 0.05 تا 0.10 gpm.ft می باشد. برای مثال، برای یک کارخانه تصفیه آب شور 10 MGD در 59 درصد ریکاوری، آب شور منبع جمع اوری شده باید حداقل 20 MGD باشد. در سرعت بارگذاری 0.075، سطح فیلتراسیون فعال باید 185 100 فوت مربع باشد. این به این معنی است که 4.3 ایکر از رسوبات کف اقیانوسی باید تا عمق 6 تا 8 فوت کنده شود و در محل دور از سازه لندفیل شود. اثرات زیست محیطی چنین حفاری ای زیاد است زیرا موجب تخریب 4.3 ایکر از زیستگاه دریا خواهد شد. اثر زیست محیطی واقعی به این دلیل بالاست که سازه های برداشت گالری نفوذ شامل برخی تاسیسات لوله بندی در گالری نفوذ باشد.
مسائل تخلیه
آب چاه ساحلی دارای غلظت اکسیژن محلول بسیار کمی باشد.این غلظت در محیط دریایی 2 میلی گرم بر لیتر است و گاهی بین 0.1 تا 2.2 میلی گرم بر لیتر متغیر است. فرایند های تصفیه SWRO موجب افزایش مقدار اکسیژن محلول به آب نخواهند شد. از این روی، آب حاصل از SWRO و مواد فیلتر شده دارای مقدار اکسیژن محلول برابر می باشند. غلظت کم اکسیژن محلول آب نیاز به تهیه هوا داشته و یا باید کلر زیادی به آن زده شود.
اگر غلظت اکسیژن محلول از کارخانه تصفیه آب شور به درون یک آب باز وارد شود، این تخلیه مطابق با آژانس حفاظت زیست محیطی ایالات متحده نخواهد بود زیرا نیاز حداقل غلظت اکسیژن 4 میلی گرم و 5 میلی گرم بر لیر دیده می شود. چون کارخانه های دستگاه تصفیه آب شور بزرگ که از چاه ها استفاده می کنند، مقدار زیادی از آب با غلظت اکسیژن پایین را تخلیه می کنند. و این تخلیه موجب کاهش و تخلیه اکسیژن شده و بر حیات آبزیان اثر منفی اعمال می کند. از این روی مواد و آب چاه های برداشت آب شور باید قبل از تخلیه هوادهی مجدد شود.
برای یک کارخانه تصفیه آب شور بزرگ، مقدار انرژی و هوا برای افزایش غلظت اکسیژن محلول تخلیه از 1 میلی گرم تا 4 میلی گرم معنی دار بوده و دارای اثرات قابل توجهی بر هزینه های تولید آب شیرین می باشد. تخلیه آب با اکسیژن محلول اندک به کارخانه ها موجب افزایش مصرف برق برای تهویه می شود. در مقام مقایسه، غلظت آب اکسیژنه کارخانه های SWRO با منبع برداشت آب آزاد دارای غلظت 5 تا 8 میلی گرم بر لیتر است که برای تخلیه به اقیانوس کافی است و نیازی به تهویه مجددنیست.
اثرات چشم اندازی بالقوه
اگر چاه های افقی برداشت بزرگ به صورت سازه های بتونی بزرگ حفر شوند، آن ها دارای اثرات چشمی و زیبایی شناسی در خط ساحلی می باشند. برای چاه های ساحلی نسبتا کوچک، کلکتور چاه عمودی را می توان به طور ضد نفوذ ساخت و در واقع برای کاهش اثرات نامطلوب زیبایی شناسی می توان آن را در زیر احداث کرد. لذا اندازه و خدمات دهی چاه، لوله گذاری، و تجهیزات کمکی و الکتریکی چاه های بزرگ منجر به مکان یابی بهتر نیز خواهد شد. چاه های با اندازه بزرگ از پمپ های توربینی استفاده می کنند تا میزان مصرف برق کاهش یابد . این در حایل است که بسیار یاز پمپ های هوایی را می توان با روش های جدید ایجاد کرد که می توانند بسیاری از چشم انداز های خوب ایجاد کنند.
شکل 7: چاه ساحلی برداشت آب شور 3.8 MGD از کارخانه تصفیه آب شور
با در نظر گرفتن این که آب برای تصفیه آب شور باید دور از فعالیت های تروریسم باشد، تک تک چاه های ساحلی باید حصار کشی شوند و در غیر این صورت از دسترسی غیر مجاز در امان بمانند. بسیاری از چاه های محافظت شده می توانند از سازه های بتونی برای محدود کردن دید استفاده کنند . چون سواحل جزو مناطق بسیار حساس هستند، نصب چاه های بزرگ بر فعالیت های تفرجی و استفاده توریسم و ارزش زیبایی اثر منفی می گذارد.
سازه های برداشت آزاد آب
برداشت آزاد آب از چندین مولفه کلیدی تبعیت می کند: سازه های ورودی با فیلتر های درشت، خط لوله های انتقال آب و یا کانال های ارتباطی سازه های ورودی با محفظه های خاص تعبیه شده برای فیلتر ها و فیلتر های ریز مکانیکی. بسته به محل سازه ورودی، این سیستم های برداشت دارای نوع ساحلی و غیر ساحلی است. نوع غیر ساحلی دارای سازه های ورودی عمودی است و برای تصفیه آب شور دریا استفاده می شود.
شکل 8: کارخانه تصفیه آب شور با برداشت آب غیر ساحلی
این سیستم ها دارای فیلتر های سیمی بزرک می باشند استفاده از چنین فیلتر هایی نیاز به استفاده زیاد از انواع مختلف صافی ها را در ساحل رفع می کند. این صافی ها به شکل استوانه ای با پایه ذوذنقع ای هستند.و منافذ آن ها 0.5 تا 10 میلی متر است. آن ها دارای ترکیبی از سرعت های مختلف جریان هستند و به طور طبیعی دارای سرعت عای تراوش متعدد می باشند که گیرش و تصادم موجودات آبزی را حداقل می کنند.
سیستم های برداشت اتوماتیک
این نوع از سیستم ها در نسل جدید برای اهداف خنک سازی آب شیرین شده استفاده می شوند. برداشت و تخلیه کارخانه های آب شیرین و تصفیه کننده اتوماتیک متصل به دستگاه های تعبیه شده در کارخانجات برق مجاور ساحلی می باشند زیرا نیاز به مصرف انرژی و برق زیادی دارند.
شکل نوع: کارخانه تصفیه نمک در کنار سیستم منبع برق
چگونگي تخليه آب شور پس مانده از مسائل مهم به شمار مي رود . طراح بايد سيستم را طوري طراحي كند كه تخليه مواد در آب پس مانده خسارتي به محيط وارد نكند .
در آبهاي پس مانده ، تمامي نمك هاي جدا شده از آب شور اوليه ، به اضافه موارد ديگري كه اغلب زيان بخش است وجود دارد . براي مثال حدود 15 قسمت در ميليون ماده معدني مسي بر اثر خوردگي از لوله هاي مبدل هاي حرارتي كنده و وارد آب مي شود ، اين ( در حدود 003/0 قسمت در ميليون ) است كه به نظر نمي رسد بر موجودات آن اثر نامطلوبي داشته باشد . ماكزيمم غلظت مس در آب كه بي زيان است ، 02/0 قسمت در ميليون توجيه شده است .
براي دستگاه هايي كه در كنار دريا قرار دارند ، مسئله تخليه و جلوگيري آب شور و پس مانده از آلودگي محيط ، چندان مهم نيست ، اما براي دستگاههايي كه در كنار دريا نيستند ، از آنجا كه آب زيادي براي دريافت جريان خروجي وجود ندارد . پيدا كردن راه حل از مسائل مهم به شمار مي رود . در اين گونه موارد ، بايد با توجه به شرايط و امكانات محل يكي از روشهاي ذكر شده در پايين مورد مطالعه و استفاده قرار گيرد : احداث حوضچه هاي روباز و تخليه آب در آنها تا تبخير شوند . حفر چاه ها و تخليه آن در چاه ( نفوذ دادن آن در لايه هاي متخلخل زمين ) . انتقال آن به اقيانوس يا درياي آزاد از طريق لوله كشي استفاده از آنها براي توليد مواد شيميايي قابل فروش . اجراي هر يك از اين روشها با مسائلي توأم است . براي مثال از روش تخليه آب شور پس مانده در چاه ، در سطح به نسبت وسيعي در صنعت نفت استفاده مي شود ، ولي اين روش براي مواردي كه آب شور پس مانده زياد است ، مناسب نيست .روش لوله كشي براي رساندن آب شور پس مانده به اقيانوس ، اغلب گران تمام مي شود . بخصوص اگر مسافت از چند كيلومتر بيشتر باشد . بر اساس بررسي هاي به عمل آمده و مطالعاتي كه روي انواع اين روشها انجام شده است . روش تبخير آب بر اثر تابش خورشيد در حوضچه هاي روباز ، عملي تر به نظر مي رسد . ولي در اين روش نيز ، بايد نكاتي رعايت شود تا طرح تا حد ممكن موفق باشد و كمتر با مسائل مواجه شود ، از جمله : حوضچه ها بايد در محلي باشند يا به عبارت ديگر طرح بايد در محلي اجرا شود كه تبخير آب از بارندگي بيشتر باشد ( حداقل 20 اينچ بيشتر ) بنابراين طرح مذكور براي مناطقي از كشور ما چنين شرايطي ندارند ، مناسب نيست . كف و جدار اين حوضچه ها طوري ساخته شود كه نتواند به لايه هاي پايين تر زمين نفوذ كند . مساحا حوضچه ها براي تبخير آب كافي باشد ، به عبارت ديگر ، مساحت حوضچه ها متناسب با حجم آب شور پس مانده باشد .
قيمت اين دستگاه ها به نسبت زياد است و براي نصب و نگهداري و بهره برداري صحيح از آنها به تخصص و مديريت صحيح نياز است . در قسمت هاي بعد خواهيم ديد كه چگونه دستگاه هاي آب شيرين كن كه با بهاي زياد از كشورهاي خارجي خريداري شده ، به علت دم استفاده از متخصصان واقعي اين دستگاه ها يا عدم هماهنگي در امور مربوط ، به طور صحيح از آنها استفاده نشده است . از انجا كه منبع اصلي و مهم آبهايي كه بايد نمك زدايي شوند آب درياهاست . مواقعي اتفاق مي افتد كه آب دريا بويژه در سواحلي كه بايد مورد بهره برداري قرار گيرند . به عللي به موادي مانند نفت آلوده مي شود كه به دست آوردن آب شيرين قابل آشاميدن ( كه هدف اصلي اين سيستم است ) را از دستگاه غير ممكن مي سازد . چنانچه موادي مانند نفت ، آب را آلوده كند ، نمك زدايي و حتي جدا كردن نفت آن با فيلترهاي مخصوص به آساني امكان پذير است ، ولي آن آب ، كمي بوي نفت مي دهد كه براي آشاميدن گوارا نيست . اما اين آب براي ديگر مصارف بويژه كشاورزي كاملاً مناسب است .
اگرچه بسیاری از مخالفان پروژه های تصفیه آب شور ارزیابی کاملی از برداشت آب را در یک پروژه به عمل می آورند، با این حال بسیاری از آژانس های زیست محیطی باید تحقیقات دقیقی به عمل بیاورند و موجب تسهیل مطالعات زیست محیطی و مهندسی مورد نیاز شوند.برای مثال اکر برداشت آب زیر سطحی برای پروژه ممکن باشد، باید عملیات امکان سنجی برای تست حفاری چاه و تاسیسات انجام شوند.
نتیجه گیری
در حال حاضر برداشت آب آزاد آب از رایج ترین روش ها در سراس رجهان است زیرا هم مقدار زیادی آب برداشت شده و نیاز به هزینه کم تری دارد و از حیث تولید و عملکرد مطمئن و قابل پیش بینی است. هم چنین استفاده از این سیستم ها آسان و به صرفه است و می توانند موجب افزایش توان اقتصادی به بیش از 5 میلیون گالن در روز شوند.
امکان سنجی برداشت آب زیر سطحی بسیار مکان ویژه بوده و بستکی به اندازه پروژه، سازند زمین شناسی(خاک آبخوان، عمق، کیفیتد آب، توان و غیره) ، شدت فرسایش طبیعی ساحل و دیگر مسائل زیست محیطی و اقتصادی اجتماعی دارد.
هم چاه ها و هم سیستم های برداشت آب آزاد دارای مزیت های و چالش های اقتصادی محیطی بسیار برای شرایط خاص یک پروژه می باشند.از این روی، انتخاب مناسب ترین روش برداشت باید بر اساس ارزیابی زیست محیطی و آنالیز سود به هزینه چرخه حیات صورت گیرد.
