Evaluation and numerical modelling of the brine management for short-term low-volume seawater desalination plant of the southern governorate

Other Title(s)

التقييم و النمذجة العددية لإدارة المحلول الملحي لمحطة تحلية مياه البحر منخفضة الحجم قصيرة الأجل في المحافظة الجنوبية

Dissertant

Shihadah, Muhammad Hasan Khamis

Thesis advisor

Abu al-Tayf, Mazin Taha
Qahman, Khalid Ahmad

University

Islamic University

Faculty

Faculty of Engineering

Department

Department of Civil Engineering

University Country

Palestine (Gaza Strip)

Degree

Master

Degree Date

2019

Arabic Abstract

يتم تصنيف حالة قطاع المياه في قطاع غزة من قبل العديد من اللجان المتخصصة على أنها أزمة إنسانية، باعتبارها واحدة من أكثر المناطق التي تعاني من نقص حقيقي في المياه، حيث يتم الإفراط في استخدام موارد المياه التقليدية وهذه الموارد في حالة من التدهور و النضوب تستخدم المياه الجوفية على نطاق واسع في القطاعات المنزلية و الزراعية و الصناعية، في حين أنها ملونة و لا تتطابق مع معايير مياه الشرب التي وضعتها كل من منظمة الصحة العالمية و هيئة المياه الفلسطينية.

نظرا لأن تحلية مياه البحر تعتبر واحدة من أكثر الحلول المجدية والعملية لأزمات المياه، فقد بدأت سلطة المياه الفلسطينية في بناء عدد من محطات تحلية مياه البحر حيث أنه يمكن لمحطة تحلية مياه البحر المنخفضة الحجم قصيرة الأجل في دير البلح بالتوازي مع محطتي تحلية المياه المنخفضة الحجم قصيرة الأجل أن تخفف من أزمات المياه عن طريق إنتاج 13 مليون متر مكعب من المياه العذبة سنويا في قطاع غزة.

في حين تبلغ إنتاجية المياه العذبة لمحطة تحلية مياه البحر في دير البلح 2.2 مليون متر مكعب سنويا في الوقت الحالي و سيتم توسيعها لتصل إلى 7.3 مليون متر مكعب سنويا.

و مع ذلك، فإن محطات تحلية مياه البحر بالتناضح العكسي تنتج كمية كبيرة من المحلول الملحي مفرط التركيز، ستنتج محطة التحلية في دير البلح 9.78 مليون متر مكعب في السنة من المحلول الملحي، مع تركيز ملوحة يصل إلى 66000 ملغم / لتر و سيتم إعادة تصريفها في مياه البحر.

في هذه الدراسة أجريت عمليات محاكاة رقمية إلى جانب تحليل الحساسية لتحسين تصميم التكوين لنظام التخلص من المحلول الملحي لمحطة تحلية المياه في دير البلح توظف هذه الدراسة أداة النمذجة 11.0 CORMIX v المحاكاة سلوك التشتت و التخفيف الناتج عن محلول ملحي مرفوض من خلال أعداد من التكوينات المختلفة.

توضح نتائج النمذجة للمحلول الملحي المصرف من محطة تحلية المياه للعديد من تكوينات أنظمة التخلص من المحلول الملحي على مدار المواسم السنوية أن موزع متعدد المنافذ "Staged" على مسافة 200 متر من الشاطئ داخل المياه هو التكوين شبه الأمثل لنظام التخلص من المحلول الملحي لمحطة تحلية المياه في دير البلح ( المرحلة الثانية ) و الذي يلبي معايير برنامج الأمم المتحدة لحماية البيئة على حدود منطقة الخلط المنظمة مع تركيز أقصى للأملاح يبلغ) 0.86 ( 339 ) ملجم/ لتر ) أعلى من الملوحة الطبيعية للبيئة المحيطة عند حدوت أسوأ حالة التي تتمثل في التيار منخفض القيمة في فصلي الربيع و الخريف مع المد الفلكي المنخفض.

English Abstract

The water sector condition in Gaza strip is classified by many specialized committees as humanitarian crisis, as the one of the most area that suffering from real water shortages, where the conventional water resources are overused, in a decaying, and depletion condition.

The groundwater is s used extensively for domestic, agricultural and industrial sectors, while it is contaminated and not compliance with World Health Organization and Palestinian Water Authority of drinking water standards.

As the desalination of seawater is considered as one of the most feasible and practical solution for water crises, the Palestinian Water Authority had been started to construct numbers of seawater desalination plants.

Short-term low-volume seawater desalination plant of Deir Al- Balah in parallel with the other two short-term low-volume desalination plants can relieve the water crises by producing 13 million cubic meters per year of freshwater for the Gaza Strip.

While the freshwater productivity for the seawater desalination plant of Deir Al-Balah is reached 2.2 million cubic meters per year for currently and it will be expanded to reach 7.3 million cubic meters per year.

However, such these reverse osmosis desalination plants producing a huge quantity of hypersaline brine, desalination plant of Deir Al-Balah will produce 9.78 million cubic meters per year of brine, with concentration salinity up to 66,000 mg/L and will be released into seawater.

In this study numerical simulations along with sensitivity analysis were conducted for optimizing the configuration design of brine disposal system for short-term low-volume desalination plant of Deir Al-Balah.

This study employs CORMIX v 11.0 modelling utility to simulate the plume dispersion and dilution behaviour of rejected brine through numbers of different configurations under four classes of : single port, unidirectional multi-port, alternating multi-port, and Staged multi-port.

Modelling outcomes for the rejected brine from short-term low-volume desalination plant of several configurations of brine disposal systems over the annual seasons illustrate that the Staged multiport diffuser at 200 m offshore distance is the sub-optimal configuration for the brine disposal system of short-term low-volume desalination plant and can meet the UNEP permit standards at regulatory mixing zone with a maximum concentration of 0.86 % (339 mg/L) above the ambient salinity in case of the worst ambient condition of spring and autumn at low astronomical tide.

Main Subjects

Civil Engineering

Topics

• Desalination
• Gaza Strip

No. of Pages

117

Table of Contents

• APA
• MLA
• AMA

Language

English

Data Type

Arab Theses

Record ID

BIM-904276