Reclamation of spent geothermal water by reverse osmosis and nanofiltration membranes for production of process water - pilot tests at geothermal heating center
Proses suyu üretimi için atik jeotermal suyun nanofiltrasyon ve ters osmoz membranlari ile aritilmasi - jeotermal isi merkezinde pilot ölçekli testler
- Tez No: 830426
- Danışmanlar: PROF. DR. NALAN KABAY
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Jeotermal su, Membran prosesleri, Ters osmoz (RO), Nanofiltrasyon (NF), Endüstriyel proses suyu, Bor giderme, İyon değiştirici reçine, Geothermal water, Membrane processes, Reverse osmosis (RO), Nanofiltration (NF), Industrial process water, Boron removal, Ion exchange resin
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Ege Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 105
Özet
Bu çalışmada, jeotermal ısı merkezinde kullanılmış olan ve geri enjekte edilecek jeotermal suyun membran proseslerle arıtıldıktan sonra çeşitli endüstriyel tesisler için proses suyu olarak yeniden uygulanabilirliği araştırılmıştır. Bu amaçla İzmir'de bulunan bir jeotermal ısı merkezinde nanofiltrasyon (NF) ve ters osmoz (RO) membranlı pilot ölçekli membran arıtma sistemi kurulmuştur. Pilot ölçekli membran arıtma sisteminde, spiral sarım NF (Toray-NF8040-70) ve RO membranları (Toray-TM720D-400) kullanılarak saha çalışmaları yapılmıştır. Öncelikle, jeotermal suyun arıtılmasında uygulanan basıncın membran performansı üzerindeki etkisi incelenmiştir. NF ve RO membranları 4 saat boyunca su geri kazanımı oranı %60 olacak şekilde sabit tutularak, 10 ve 15 bar basınç altında işletilmiştir. En yüksek ortalama süzüntü akısı değeri 15 bar uygulama basıncında 61,33 L m-2 h-1 ile NF membranı ile elde edilirken, en düşük ortalama süzüntü akı değeri ise 23,03 Lm-2 h-1. olarak 10 bar basınçta RO membranı ile yapılan çalışmada elde edilmiştir. 10 ve 15 bar basınç altında RO membranının ortalama tuz giderimleri sırasıyla %98,1 ve %99,0 olarak bulunurken, NF membranı ile 10 ve 15 bar basınç altında ortalama tuz giderimleri sırasıyla %49,8 ve %55,8 olarak elde edilmiştir. NF ve RO membranları ile elde edilen ürün suyunun kalitesi, çeşitli endüstriler için su kalitesi gereksinimlerinin yanı sıra elektriksel iletkenlik (EC), tuzluluk, toplam çözünmüş katı madde (TÇK), askıda katı madde (AKM), renk, pH, sertlik, Na, Ca, K, Mg, HCO3, SO4,Cl, Mn, Cu, Al, SiO2 ve Fe konsantrasyonları gibi standart parametrelerle de ölçülüp karşılaştırılmıştır. Ürün su akışının nitelikleri değerlendirildiğinde, jeotermal atıksudan elde edilen yüksek kaliteli ürün suyunun soğutma suyu, buhar üretimi, tekstil endüstrisi ve kağıt endüstrisi gibi çeşitli endüstriyel tesislerde kullanılabileceği görülmüştür. Bu çalışmada ayrıca bor konsantrasyonu yaklaşık 10-12 mg/L olan jeotermal sudan bor giderimi bütünleşik membran ve iyon değiştirme prosesi kullanılarak da incelenmiştir. Bunun için jeotermal su ilk önce spiral sarım NF (Toray-NF8040-70) ve RO (Toray-TM720D-400) membranları ile 15 bar basınç uygulanarak ve %60 su geri kazanımı ile arıtılmıştır. Toplanan süzüntü suyu örnekleri 0.355-500 mm tane boyutu aralığına sahip bor seçimli iyon değiştirici reçine (Dow-BSR) ile doldurulmuş kolondan geçirilmiştir. Bütünleşik arıtım işlemi ile elde edilen çözeltinin bor derişimini içme suyu için tavsiye edilen maksimum bor miktarının altına düşürmek mümkün olmuştur.
Özet (Çeviri)
In this study, the feasibility of re-injecting spent geothermal water from a geothermal heating center as process water for various industrial plants was investigated. for that reason, a pilot-scale membrane treatment system with nanofiltration (NF) and reverse osmosis (RO) membranes was established at a geothermal heating center in Izmir. On a pilot-scale membrane test system, field testing was done utilizing spiral-wound NF (Toray-NF8040-70) and RO membranes (Toray-TM720D-400). The impact of applied pressure on membrane performance in desalinating geothermal water was studied. The NF and RO membranes were tested at operating pressures of 10 and 15 bar for 4 hours and water recovery was maintained constant as 60%. The maximum average permeate flux value was obtained by the NF membrane at 15 bar of applied pressure with 61.33 L m-2 h-1, while the lowest average permeate flux value was obtained by the RO membrane at operating pressures of 10 bar with 23.03 L m-2 h-1. The average salt rejection value was found as 98.06% and 98.96% by RO membrane at operating pressures of 10 and 15 bar, respectively while the average salt rejection value was found as 49.81 % and 55.75% by the NF membrane at operating pressures of 10 and 15 bar, respectively. The quality of product water obtained by NF and RO membranes were compared with water quality requirements for various industries and all standard parameters such as electrical conductivity (EC), salinity, total dissolved solids (TDS), total suspended solids (TSS), colour, pH, hardness, Na, Ca, K, Mg, HCO3, SO4, Cl, Mn, Cu, Al, SiO2, and Fe concentrations were measured. When the qualities of the product water stream were evaluated, it was determined that high-quality water could be produced from spent geothermal water. as process water to be utilized by various industrial plants for using it as cooling water, for steam generation, textile industry, paper industry, etc. In addition, removing boron from the spent geothermal water, which has a boron concentration between 10 and 12 mg/L was investigated by using an integrated membrane and ion exchange process. For this, geothermal water was first treated with spiral-wound nanofiltration (Toray-NF8040-70) and reverse osmosis (Toray-TM720D-400) membranes at operating pressure of 15 bar and constant water recovery of 60%. The sample of permeates were passed through ion exchange columns packed with the boron selective ion exchange resin (Dow-BSR) with a particle size range of 0.355-500 mm. Boron concentrations were able to be reduced to the permissible level by combining membrane processes (NF or RO) with ion exchange.
Benzer Tezler
- Determination of the mechanical and dynamic properties of recycled concrete aggregate for pavement design
Yol üstyapısı tasarımı için geri dönüştürülmüş beton agregalarının mekanik ve dinamik özelliklerin belirlenmesi
MERVE AKBAŞ
Doktora
İngilizce
2024
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RECEP İYİSAN
- Atık pillerin değerlendirilmesi
Recyling used batteries
HANİFE BANABAK
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. A. NURSEN İPEKOĞLU
- Yeşil ofislerde aydınlatma sistemleri
Lighting systems in green offices
AYKUT GEZERSU
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Güzel SanatlarMarmara Üniversitesiİç Mimarlık Ana Sanat Dalı
DOÇ. MÜGE GÖKER PAKTAŞ
- Osmanlı hariciyesinde bir asker sefir: Hüseyin Hüsnü Paşa (1839-1916)
A soldier ambassador in Ottoman foreign ministry: Huseyin Husnu Pasha (1839-1916)
MUHAMMET KÖÇEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
TarihSivas Cumhuriyet ÜniversitesiTarih Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MAHMUT AKPINAR