Geri Dön

Bir desalinasyon tesisinde çevresel etkiler

Environmental impacts of a desalination plant

PDF İndir

  1. Tez No: 670745
  2. Yazar: AYLİN HOCAOĞLU
  3. Danışmanlar: PROF. DR. FATMA FATOŞ BABUNA, ÖĞR. GÖR. NİLAY ELGİNÖZ KANAT
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Çevre Mühendisliği, Environmental Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2021
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Çevre Bilimleri, Mühendisliği ve Yönetimi Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 132

Özet

Dünya'da birçok bölge su sıkıntısı çekmektedir. Nüfusun hızlı bir şekilde büyümesi, kişi başına düşen tüketiminin artması ve kentsel büyüme ile birlikte yaşam, sanayi ve tarım alanlarında duyulan su ihtiyacı artmıştır. Bu ihtiyacı karşılamak için desalinasyon tesislerinin kurulması 20. yüzyılın ortasında başlamıştır. Dünya sağlık örgütünün istatistiklerine göre bilinen bütün hastalıkların %80'i su ile bağlantılıdır. Dünyada1 milyondan fazla kişi içme suyu sıkıntısı çekmektedir. Dünyadaki toplam su miktarının aynı kalmasına rağmen içme suyu kaynakları giderek azalmaktadır. Bu sebepten dolayı insanlar içme suyu elde etmek için alternatif su kaynakları olarak okyanuslar ve denizleri kullanmaktadır. Deniz suyu tuzdan arındırılıp içme suyu standartlarına getirilerek bir çok kişinin su problemine çözüm sağlanabilir. Bu tez çalışmasının amacı deniz suyundan içme suyu elde eden bir paket arıtma tesisinin kurulum ve işletme aşamalarında meydana gelen çevresel etkilerin değerlendirilmesidir. Fonksiyonel birim 1 m3'lük arıtılmış sudur. Bu sırada kullanılan deniz suyu, kimyasallar ve elektrik enerjisi tüketimi hesaplamaları yapılmış ve Yaşam Döngüsü Değerlendirmesi (YDD) ile desalinasyon tesisinin çevresel etkileri göz önünde hesaplanmıştır. İncelenen sistem tesisin kurulum ve işletme ile bakım aşamalarından oluşmaktadır. Kurulum aşaması, tesis üretiminde kullanılacak malzemelerin Dilovası'nda yer alan üretim tesisine taşınması ve Dilovası'nda tesis ön kurulumu daha sonra ön kurulumu tamamlanan tesisin Kazakistan'a taşınıp oradaki ana kurulumundan oluşmaktadır. Tesisin 40 yıl boyunca Kazakistan'da işletileceği varsayılmıştır. Kurulum aşamasında gerekli olan malzemelerin üretimi, tesise taşınması ve tesis inşaa edilirken kullanılan enerji miktarı sistem sınırlarına dahil edilmiştir. Tesisin ön kurulumu Dilovası/Kocaeli tesisinde yapılırken Türkiye şebeke elektriği kullanılmıştır, Kazakistan'daki ana kurulumu ve işletmesi sırasında Kazakistan şebeke elektriği kullanılmıştır. Sistemden çıkan çelik hurdaların miktarı çok az olduğundan dolayı modellemede ihmal edilmiştir. İşletme ve bakım aşamasındaki desalinasyon tesisi üniteleri: statik mikser, multimedya filtre, kartuş filtre, ters ozmoz sistemi, dolamit filtre, ultraviyole ve klorlamadır. Tesiste kullanılan kimyasalların üretimi ve tesise taşınması sisteme dahil edilmiştir. Ayrıca ömrünü tamamlayan değişimi gerekli olan filtre, membran, UV lambalarının tedariğinin sağlanması ve düzenli depolama sahasına taşınması da sisteme dahil edilmiştir. Arıtmanın başında olan giriş suyu pompa binasının inşaası ve pompalar sistemi kuruluma ve işletim aşmasına dahil edilmemiştir. Desalinasyon tesisinde ters ozmoz ünitesi çevresel etkisi en fazla olan ünitedir. Bu çalışmanın sonuçlarını elde edebilmek için GaBi 7.3 yazılımı kullanılmış olup, sistemin kapsadıkları; deniz suyu, tesisin kurulumu için gerekli olan malzemelerin üretimi, kimyasal maddelerin üretimi ve bu maddelerin tesise getirilmesi sürecinde oluşan çevresel etkiler, tesisin inşaası, devreye alınması, işletmesi sırasında harcanan elektrik ve kimyasal tüketimini içermektedir. İçme suyu, tuzlu su ve sistemdeki diğer atıklar sistemin çıktılarıdır. Çalışmada Abiyotik Tükenme Potansiyeli Elementler (ATP elementler), Abiyotik tükenme potansiyeli fosil(ATP fosil), Asidifikasyon potansiyeli(AP), Ötrofikasyon Potansiyeli(ÖP), Küresel Isınma Potansiyeli (KIP), İnsan Toksisite Potansiyeli(İTP), Karasal Ekotoksisite Potansiyeli (KEP), Tatlı Su Ekotoksisite Potansiyeli (TSEP),Ozon Takabası İncelme Potansiyeli (OTİP) çevresel etki kategorileri incelenmiştir. Kurulum ve işletme bakım aşamasının çevresel etkilerine bakıldığında, ATP elementler, ATP fosil, AP, ÖP, TSEP, KIP, İTP, DEP, KEP etki kategorilerine en fazla çevresel etki işletme ve bakım aşamasından kaynaklanmaktadır. OTİP etki kategorisine ise en fazla çevresel etki kurulum aşamasından kaynaklanmaktadır. İşletme ve bakım aşaması AP'ye %99, KIP'a %99, ATP fosile %99, ÖP'ye %99, DEP'e %98, TSEP'ye %97, ATP elementlere%96, KEP'e %96, İTP'ye %95 oranında etki etmektedir. İşletme ve bakım aşamasının AP üzerinde %99 etkili olmasının sebebi, enerji üretiminde havaya verilen kükürt dioksit ve nitrojen oksit emisyonları, KIP üzerinde %99 etkili olmasının sebebi, enerji üretimindeki havaya verilen CO2 emisyonlarıdır. Aynı aşamanın ATP fosil üzerinde %99 etkili olmasının sebebi, enerji kullanımındaki ham petrol, taş kömürü, doğal gaz yenilenemez enerji kaynaklarının kullanımı iken, ÖP üzerinde %99 etkili olmasının sebebi, enerji üretiminden kaynaklanan nitrojen oksit emisyonlarıdır. Enerji kullanımındaki hidrojen florür emisyonları işletme ve bakım aşamasının DEP üzerinde %98 etkili olmasına sebep olurken enerji üretimi nedeniyle tatlı suya verilen nikel TSEP üzerinde %97 etkili olmasına neden olmaktadır. Antiskalant üretimindeki kükürt ve sodyum klorür işletme ve bakım aşamasının ATP elementlerine etkisinin yüksek olma sebebidir. Aynı aşamanın KEP üzerinde %96 etkili olmasının nedeni, enerji üretimi sırasında ortaya çıkan civa ve vanadyum emisyonlarıdır. İTP üzerindeki %95 etkinin sebebi enerji üretiminden kaynaklanan arsenik(+V), selenyum ve nikeldir. Kurulum aşamasında ise yapı malzemeleri, özellikle çelik üretimi OTİP'e %98 oranında etki etmektedir. Çelik üretiminde hayava verilen R114 (dilorotetrafloroetan ve R11 (trikloroflorometan) OTİP etkisinin yüksek olma sebebidir. İşletme ve bakım aşamasında en büyük etkinin enerji kaynaklı olduğu tespit edilmiş olup güneş enerjisi ya da rüzgar enerjisi kullanıldığında çevre etki değerlerlerinin daha düşük olduğu gözlemlenmiştir. İşletme ve bakım aşamasında rüzgar enerjisi kullanıldığında ATP elementlerinde %11 artış gözlemlenirken, ATP fosilde %69 azalma, AP'de %73, ÖP'de %70, TSEP %70, KIP %71, İTP %69, DEP %65, OTİP %13, KEP %66 oranında azalma görülmektedir. Güneş enerjisi kullanıldığında ise ATP elementlerinde %149 artış gözlemlenirken, AT fosilde %88, AP'de %92, ÖP'de %87, TSEP'de %73, KIP'de %34, İTP'de %31, DEP'de %44 OTİP'de %79, KEP'de %56 azalma görülmüştür. Tesisin taşımacılığı karayolu değil de demir yolu ve deniz yoluyla yapılırsa yine çevresel etkilerinATP elementlerinde %86, ATP fosilde %85, AP'de %70, ÖP'de %76, TSEP'de %85, KIP'de %85, İTP %79, DEP %85, OTİP %86, KEP %86 daha aza indiği görülmektedir.

Özet (Çeviri)

Many regions in the world suffer from water shortages. With the rapid growth of the population and the increase in per capita consumption and urban growth, there is also an increase in water demand in living, industrial and agricultural needs. The establisment of water desalination process has contributed to many countires attaining a better life standard with the increasing water demand in agricultural and industrial areas since the middle of the 20th centruy. Many countires have built desalination treatment plant to protect the environment. According to the statistics of the World Health Organiation(WHO), %80 of the all known diseases are related to water born diseases and more than 1 million people suffer from drinking water shortage. Although the total amount of water in the world remains the same amount, drinking water resources are decreasing day by day. Because of this reason, people use oceans and seas as alternative water resources. Sea water is desalinated and brings to drinking water standards, in this way it provides a solution for many people who has water problems. With this thesis, drinking water obtained from sea water. According to results of plant, it is aimed determine the enviromental impacts of the desalination plants to be established in future and to find solutions to minimize the enviromental effects. Meanwhile, the sea water, chemicals and electrical energy consumption used were calculated based on the final water production of 1 m3 and environmental impacts were taken into consideration with the Life Cycle Assessment. The system consists of installation, operation and maintenance. The installation consists of 3 part which are producing and transportation of materials to Dilovası, transportation of treatment plant to Kazakhstan and installation of treatment plant in Kazakhstan. Then, it was assumed that the treatment plant will be operated in Kazakhstan for 40 years. The production of the materials required during the installation phase, their transportation to the facility and the amount of energy used during the installation are included in the system boundaries. The amount of steel scraps is very small therefore , it is not included in the system. During installation in Dilovası, Turkey electricty was used. Morever, during installation, operation and maintanence in Kazakhstan, Kazahstan electricity is used. During operation and maintenance phase, desalination plant consist of static mixer, multimedia filter, cartridge filter, reverse osmosis, dolomite filter, UV and chlorination units. Production and transportation of chemicals are included in the system but changing of filter, membrane, UVlamps are including as tranportation to the plant and to the landfill, not production. The inlet water pump building and pumps, which are at the beginning of the treatment, are not included in the installation and operation of the system. In the desalination facility, the reverse osmosis unit is the unit with the highest environmental impact.GaBi 7.3 software has been used to obtain the results of this study, and includes those entering the system, sea water, the contents of the materials required for the installation of the facility, the fuel used in the process of using the chemicals in the system and bringing them to the facility, and the electricity consumption during the construction, commissioning and operation of the facility. Drinking water, salt water and other wastes in the system are outputs of the system. In this study, Abiotic Depletion Potential Elements (ADP-elements), Abiotic Depletion Potential Fossil (ADP-fossil), Acidification Potential (AP), Eutrophication Potential (EP), Freshwater Aquatic Ecotoxicity Potential (FAETP), Global Warming. Potential (GWP), Human Toxicity Potential (HTP), Ozone Depletion Potential (ODP) and Terrestrial Ecotoxicity Potential (TETP) are determined as enviromental impact categories. The study has been compared with the results given in the literature. Considering the environmental impacts of the installation and operation maintenance phase, the most environmental impacts on ATP elements, ATP fossil, AP, ÖP, TSEP, KIP, ITP, DEP, KEP impact categories arise from the operation and maintenance phase. In the OTIP impact category, the most environmental impact arises from the installation phase. 99% of AP arises from the operation and maintenance stage. The biggest effect comes from usage of energy. Within the usage of energy, inorganic emissions to the air, that are nitrogen oxides and sulphur dioxide are the important sources. 99% of GWP , arises from the operation and maintenance stage. The biggest effect comes from usage of energy . Within the usage of energy, inorganic emission to the air, that is CO2 is the important sources. 99% of ATP fossil, arises from the operation and maintenance stage. The biggest effect comes from usage energy. Within the usage of energy, non-renewable energy source consumption, that are crude oil, natural gas and hard coal are the important sources. 99% of EP , arises from the operation and maintenance stage. The biggest effect comes from usage of energy . Within the usage of energy, the inorganic emission to the air, that are nitrogen oxides. 98% of MAETP , arises from the operation and maintenance. The biggest effect comes from usage of energy. Within the usage of energy, the inorganic emission to the air, that is hydrogen flouride. 97% of ratio of FAETP, arises from the operation and maintenance. The biggest effect comes from usage of energy . Within the use of energy, the fresh water to the air that is nickel. 97% of ATP elemets, arises from the operation and maintenance. The biggest effect comes from production of antiscalant. Wihtin the production of antiscalant, the non-renewable source that is sodium chloride. %96 of TETP, arises from the operation and maintenance. The biggest effect comes from usage of energy .Within the use of energy, the heavy metal emission to air that are arsenic(+V), selenium, nickel . On the other hand, 98% of ODP, arises from the construction. The biggest effect comes from production of steel. Within the production of steel, halogenic organic emission to air that are R114 and R11 .It has been determined that the biggest impact in the system is energy sourced, and it has been observed that the environmental impact values are lower when solar energy or wind energy is used. Due to the high energy consumption in the system, it is observed that the environmental impact of each category is reduced when wind energy is used. In addition, it is seen that the environmental impacts of the facility are reduced when the transportation of the facility is carried out by rail and sea, not by highway.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    405044

    Küçük sahil yerleşimlerinde su temininde çoklu karar analizleriyle desalinasyon teknolojisinin entegrasyonu

    Integration of desalination technology in small coast towns' water supply with multi criteria analyses

    MURAT SÖNMEZ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2015

    Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. İLHAN TALINLI

  2. Tez No

    712620

    Polimerik membran üretimi, karakterizasyonu ve ters osmoz performanslarının incelenmesi

    Fabrication, characterization of polymeric membranes and investigation of reverse osmosis performances

    LAMIYA GURBANLI

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    Kimya Mühendisliğiİstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. MEHTAP ŞAFAK BOROĞLU

  3. Tez No

    457819

    Ülkemiz deniz dibi tarama malzemelerinin ince ve kaba agrega olarak beton uygulamalarında faydalı kullanımının incelenmesi

    Beneficial use of Turkey's marine dredged materials as fine and coarse aggregate in the production of concrete applications

    PEMBE ÖZER ERDOĞAN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2016

    KimyaYıldız Teknik Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. İBRAHİM ERDEN

    DR. H. MERVE BAŞAR

  4. Tez No

    695456

    Akdeniz kıyısında kurulacak bir nükleer desalinasyon kojenerasyon tesisinin termodinamik analizi

    Thermodynamic analysis of a nuclear desalination cogeneration plant to be built on the Mediterranean coast

    ERDEM AKYÜREK

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2021

    EnerjiBursa Teknik Üniversitesi

    Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ TAYFUN TANBAY

  5. Tez No

    810511

    PV CSP hybridization to produce irrigation water using desalination and wastewater treatment

    Desalinasyon ve atıksu arıtımı ile sulama suyu üretmek için PV CSP hibridizasyonu

    EYLÜL GEDİK

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. DEREK KEITH BAKER

Geri Dön