Hydraulic calculation of the pipeline with dispersed discharge of brine into the water area

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

When producing water using desalination technologies, significant volumes of highly concentrated brines are formed. The solution of the problem of wastes recycling is an important global issue for water protection organizations, and the studies of the last decade confirm this. The article discusses an environmentally friendly method of dispersed uniform brine discharge into the water area, presents the developed technical solution and describes the principle of its operation. As an example, the authors calculate the hole diameters of the distribution pipeline for uniform brine discharge along the length. We calculated the radius and the scattering jet rate at a given distance from the hole in the distribution pipeline. The difference in brine salt concentrations at a depth of 20 m from the discharge point between the background concentration in the sea and the salt concentration was found to be from 0.439 % to 0.524 % along the length of the discharge pipeline. Dissolution of brines to safe concentrations becomes even more intense in the presence of sea currents. The research results can be used in the design and operation of such systems.

About the authors

V. V. Mironov

Industrial University of Tyumen

Email: vvmironov@list.ru
ORCID iD: 0000-0001-8939-850X

Yu. A. Ivanyushin

Industrial University of Tyumen

Email: ivanjushinja@tyuiu.ru
ORCID iD: 0000-0002-4470-6967

D. A. Suglobov

Industrial University of Tyumen

Email: suglobovda@gmail.com

D. V. Mironov

LLC "ELECTRORAM"

Email: dvmironov@yandex.ru

A. A. Kadyseva

Russian State Agrarian University – Moscow Timiryazev Agricultural Academy

Email: kadyseva@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-8703-5684

E. A. Erofeev

Industrial University of Tyumen

Email: erofeevea@tyuiu.ru
ORCID iD: 0000-0002-8273-6956

References

  1. Panagopoulos, A. Minimal liquid discharge (MLD) and zero liquid discharge (ZLD) strategies for wastewater management and resource recovery – Analysis, challenges and prospects / A. Panagopoulos, K.-J. Haralambous. – doi: 10.1016/j.jece.2020.104418. – Текст : электронный // Journal of Environmental Chemical Engineering. – 2020. – Vol. 8, No. 5. – P. 104418. – URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2213343720307673 (date of the application: 22.10.2023).
  2. ЮНЕП: процесс опреснения морской и океанской воды должен быть безопасным для окружающей среды / Организация объединенных наций (ООН) : сайт. – URL: https://news.un.org/ru/story/2021/01/1394322 (дата обращения: 30.10.2023). – Текст : электронный.
  3. Утилизация рассолов при опреснении минерализованных вод с получением товарных солей и удобрений / Ю. Я. Гранкин, В. А. Тумлерт, Е. В. Тумлерт, Н. В. Гриценко. – Текст : непосредственный // Наука и мир. – 2015. – № 8-1(24). – С. 32–36.
  4. Получение воды питьевого качества для населенных пунктов Черноморского побережья / В. В. Бирюк, М. Ю. Анисимов, П. А. Горшкалев. – doi: 10.17586/1606-4313-2019-18-4-26-31. – Текст : непосредственный // Вестник Международной академии холода. – 2019. – № 4. – С. 26–31.
  5. Discharge of polyphosphonate-based antiscalants via desalination brine: impact on seabed nutrient flux and microbial activity / G. Sisma-Ventura, N. Belkin, M. Rubin-Blum. – doi: 10.1021/acs.est.2c04652. – Текст : электронный // Environmental Science & Technology. – 2022. – Vol. 56, No. 18. – P. 13142-13151. URL: https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.est.2c04652 (date of the application: 25.11.2023).
  6. Characteristics of desalination brine and its impacts on marine chemistry and health, with emphasis on the Persian/Arabian Gulf: a review / M. Omerspahic, H. Al-Jabri, S. A. Siddiqui, I. Saadaoui. – doi: 10.3389/fmars.2022.845113. – Текст : электронный // Frontiers in Marine Science. – 2022. – Vol. 9. – P. 845113. – URL: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fmars.2022.845113/full (date of the application: 25.11.2023).
  7. Review: brine solution: current status, future management and technology development / S. N. Backer, I. Bouaziz, N. Kallayi. – doi: 10.3390/su14116752. – Текст : электронный // Sustainability. – 2022. – No. 14 (11). – P. 6752. – URL: https://www.mdpi.com/2071-1050/14/11/6752 (date of the application: 25.11.2023).
  8. Biological and physical effects of brine discharge from the Carlsbad desalination plant and implications for future desalination plant constructions / K. L. Petersen, N. Heck, B. G. Reguero. – doi: 10.3390/w11020208. – Текст : электронный // Water. – 2019. – No. 11 (2). – С. 208. – URL: https://www.mdpi.com/2073-4441/11/2/208 (date of the application: 22.11.2023).
  9. Impact of brine and antiscalants on reef-building corals in the Gulf of Aqaba – Potential effects from desalination plants / K. L. Petersen, A. Paytan, E. Rahav. – doi: 10.1016/j.watres.2018.07.009. – Текст : электронный // Water Research. – 2018. – Vol. 144. – P. 183–191. – URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0043135418305414 (date of the application: 27.11.2023).
  10. The effect of coagulants and antiscalants discharged with seawater desalination brines on coastal microbial communities: A laboratory and in situ study from the southeastern Mediterranean / N. Belkin, E. Rahav, H. Elifantz. – doi: 10.1016/j.watres.2016.12.013. – Текст : электронный // Water Research. – 2017. – Vol. 110. – P. 321– 331. – URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0043135416309472 (date of the application: 27.11.2023).
  11. Обзор методов переработки рассолов, образующихся в результате работы дистилляционных установок / Г. А. Сигора, Л. А. Ничкова, Т. Ю. Хоменко. – Текст : непосредственный // Успехи современной науки. – 2017. – Т. 1, № 12. – С. 140–146.
  12. Danoun, R. Desalination Plants: Potential impacts of brine discharge on marine life / R. Danoun. – URL: https://www.ccc.tas.gov.au/wp-content/uploads/2018/11/Apx-22-Desalination-Plants-Uni-Sydney-Brine-DischargeMarine-Env-Impact.pdf (date of the application: 22.10.2023). – Текст : электронный.
  13. Water desalination in Egypt; literature review and assessment / Y. Elsaie, S. Ismail, H. Soussa. – doi: 10.1016/j.asej.2022.101998. – Текст : электронный // Ain Shams Engineering Journal. – 2023. – Vol. 14, No. 7. – P. 101998. – URL: wttps://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2090447922003094 (date of the application: 25.11.2023).
  14. Современное состояние водных ресурсов и функционирование водохозяйственного комплекса бассейна Оби и Иртыша / Ю. И. Винокуров, А. В. Пузанов, Д. М. Безматерных. – Новосибирск : Издательство Сибирского отделения РАН, 2012. – 236 с. – ISBN 978-5-7692-1293-2. – Текст : непосредственный.
  15. Снижение зоны влияния рассеивающего выпуска / С. В. Федоров, А. М. Телятникова, М. И. Алексеев, М. А. Гильмутдинова. – doi: 10.23968/1999-5571-2021-18-6-128-134. – Текст : непосредственный // Вестник гражданских инженеров. – 2021. – № 6(89). – С. 128–134.
  16. Особенности организации рассеивающих водовыпусков для отведения избыточных рассолов в водные объекты / А. В. Богомолов, А. П. Лепихин, А. А. Тиунов. – Текст : непосредственный // Водное хозяйство России: проблемы, технологии, управление. – 2016. – № 2. – С. 72–86.
  17. Papakonstantis, I. G. On the computational modeling of inclined brine discharges / I. G. Papakonstantis, P. N. Papanicolaou. – doi: 10.3390/fluids7020086. – Текст : электронный // Fluids. – 2022. – Vol. 7. – P. 86. – URL: https://www.mdpi.com/2311-5521/7/2/86 (date of the application: 27.11.2023).
  18. Hosseini S. A. R. S. Large eddy simulation of multiple inclined brine discharges / S. A. R. S. Hosseini, M. Taherian, M. Abdolmajid. – doi: 10.3850/IAHR-39WC252171192022809. – Текст : электронный // Proceedings of the 39th IAHR World Congress, 19-24 June 2022. Granada, Spain, 2022. – URL: https://iahr.oss-accelerate.aliyuncs.com/upload/file/20220520/1653034138930298.pdf (date of the application: 30.11.2023).
  19. Unconfined dense plunging jets used for brine disposal from desalination plants / A. C. Chow, I. Shrivastava, E. E. Adams. – doi: 10.3390/pr8060696. – Текст : электронный // Processes. – 2020. – No. 8. – P. 696. – URL: https://www.mdpi.com/2227-9717/8/6/696 (date of the application: 25.11.2023).
  20. Патент 2780743 Российская Федерация, МПК Е03В 3/28. Способ получения пресной воды : № 2021120715 : заявл. 12.07.2021 : опубл. 30.09.2022 / Миронов В. В., Чекардовский М. Н., Иванюшин Ю. А., Шалагин И. Ю., Максимов Л. И., Калиновский П. А. : патентообладатель ФГБОУ ВО «ТИУ». – Текст : непосредственный.
  21. Патент 2808201 Российская Федерация, МПК C02F 1/44 F03B 13/14. Способ очистки воды от соли и загрязнений : № 2023113266, заявл. 22.05.2023 ; опубл. 24.11.2023 / Миронов В. В., Иванюшин Ю. А., Миронов Д. В., Суглобов Д. А. : патентообладатель ООО «ЭЛЕКТРОРАМ». – Текст : непосредственный.
  22. Альтшуль, А. Д. Гидравлика и аэродинамика (Основы механики жидкости) : учебное пособие для вузов / А. Д. Альтшуль, П. Г. Киселев. – Изд. 2-е, перераб. и доп. – Москва : Стройиздат, 1975. – 323 c. – Текст : непосредственный.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).