Optimization of water use and achieving circularity ın an ındustry using water pinch analysis approach
Bir endüstride pinç analiz yöntemi kullanılarak su kullanımının optimize edilmesi ve döngüselliğin sağlanması
- Tez No: 971848
- Danışmanlar: PROF. HÜLYA BOYACIOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Çevre Mühendisliği, Environmental Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Dokuz Eylül Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Su, özellikle kimya endüstrisinde, endüstriyel süreçler için vazgeçilmez bir kaynaktır. Soğutma, buhar üretimi, temizlik ve çözücü olarak yaygın şekilde kullanılması nedeniyle kimya sektörü en fazla su tüketen sektörlerden biridir. Artan nüfus, kentleşme ve ekonomik gelişim; tatlı suya ve çeşitli endüstriyel ürünlere olan talebi artırmakta, bu da küresel su kaynakları üzerindeki baskıyı şiddetlendirmektedir. Bu duruma yanıt olarak Birleşmiş Milletler 'in 2030 Sürdürülebilir Kalkınma Gündemi, özellikle Sürdürülebilir Kalkınma Amacı 6 kapsamında, tüm sektörlerde su kullanım verimliliğinin artırılmasını hedeflemektedir. Türkiye de bu doğrultuda Su Verimliliği Yönetmeliği'ni yürürlüğe koymuş ve sanayi tesislerinin su tasarrufu stratejileri geliştirmesini ve etkin su yönetim uygulamalarını hayata geçirmesini zorunlu hale getirmiştir. Bu tez, yıllık 8 milyon m³ su tüketimine sahip bir kimya üretim tesisinde döngüsel su yönetimi fırsatlarını incelemekte ve iç su kullanımının optimizasyonuna odaklanmaktadır. Yöntemsel çerçevenin temelini, endüstriyel operasyonlarda suyun yeniden kullanımı ve döngüselliği için fırsatları belirlemeye yönelik sistematik ve nicel bir araç olan su pinç analizi oluşturmaktadır. Bu analiz yöntemi, üretim performansını korurken tatlı su alımını ve atıksu oluşumunu azaltma imkânı sunmakta; su akışlarını miktar ve kalite parametreleri temelinde analiz ederek, farklı prosesler arasında su kaynakları ve ihtiyaçlarının stratejik eşleştirilmesini sağlamaktadır. Böylece tesis içinde geri kazanım yolları ve yeniden kullanım döngülerinin entegrasyonu mümkün hale gelmekte, daha verimli ve sürdürülebilir bir su ağı oluşturulmaktadır. Çalışmada, su pinch analizine ek olarak kalite temelli su eşleştirmesi ve proses bazlı su tüketimi değerlendirmeleri de yapılmış; atıksu arıtma tesisi (WWTP) çıkış suyu, demineralizasyon (DEMİ) ünitesi atıksuyu ve soğutma kulesi blowdown suyu gibi alternatif kaynakların yeniden kullanım potansiyeli analiz edilmiştir. Geri kazanılan suların, soğutma kuleleri, yardımcı hizmetler ve peyzaj sulama gibi uygulamalarda kullanılabilmesi için ultrafiltrasyon (UF), ters ozmoz (RO) ve ultraviyole (UV) dezenfeksiyon gibi ileri arıtma teknolojileri önerilmiştir. Çalışma sonucunda, yılda 3.3 milyon m³'e kadar suyun geri kazanılabileceği ortaya konmuştur. Bu döngüsel stratejilerin uygulanması, dış su kaynaklarına olan bağımlılığı azaltmakta, enerji ve kimyasal kullanım verimliliğini artırmakta ve tesisin gelecekteki su kıtlığına karşı dayanıklılığını güçlendirmektedir. Su pinç analizinin su kullanımının optimizasyonundaki kritik rolünü vurgulayan bu tez, endüstriyel sektörde döngüsel su yönetiminin geliştirilmesine katkı sağlamakta ve benzer tesisler için uygulanabilir bir yöntemsel model sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
Water is an indispensable resource for industrial processes, particularly in the chemical industry, which is among the most water-intensive sectors due to its extensive use of water for cooling, steam generation, cleaning, and as a solvent. Increasing population, urbanization, and economic development are driving higher demand for freshwater and manufactured products, intensifying pressure on global water resources. In response, the United Nations' 2030 Agenda for Sustainable Development—specifically Sustainable Development Goal 6—calls for improved water-use efficiency across all sectors. Türkiye has aligned with this objective through the Water Efficiency Regulation, which mandates industrial facilities to develop water-saving strategies and implement efficient water management practices. This thesis investigates circular water management opportunities in a chemical production facility with an annual water consumption of 8 million m³, focusing on the optimization of internal water use. Central to the methodological framework is water pinch analysis, a systematic and quantitative tool for identifying opportunities for water reuse and circularity within industrial operations. Water pinch analysis plays a pivotal role in this study by enabling the reduction of freshwater intake and wastewater generation while maintaining production performance. By analyzing water flows based on quantity and quality parameters, the technique facilitates the strategic matching of water sources and demands across various processes. This allows for the identification of feasible water recovery routes and the integration of reuse loops, laying the groundwork for a more efficient and sustainable water network within the facility. The study integrates water pinch analysis with quality-based water matching and process-level consumption assessments to evaluate the reuse potential of alternative water sources, such as wastewater treatment plant (WWTP) effluent, Demineralization (DEMI) unit discharge, and cooling tower blowdown. Advanced treatment technologies—membrane filters (including but not limited to ultrafiltration (UF), reverse osmosis (RO) and ultraviolet (UV) disinfection—were proposed to ensure treated water meets quality standards for circularity in applications like cooling towers, auxiliary services, and landscape irrigation. The results demonstrate that up to 3.3 million cubic meters of water could be recovered annually. Implementing these circular strategies also reduces dependency on external water sources, enhances energy and chemical efficiency, and strengthens the facility's resilience against future water scarcity. By highlighting the critical role of water pinch analysis in optimizing water use and guiding sustainable decision-making, this thesis contributes to advancing circular water management in the industrial sector and offers a replicable framework for similar facilities seeking to improve their water efficiency.
Benzer Tezler
- Fotovoltaik termal sistemlerde faz değiştiren malzeme ve su bazlı nanoakışkan kullanımının performans üzerindeki etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of phase change material and water-based nanofluid use on the performance of photovoltaic thermal systems
KÜBRA KURTOĞLU SONTAY
Doktora
Türkçe
2025
Makine MühendisliğiKocaeli ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ELİF ÖĞÜT
DOÇ. DR. ABİD USTAOĞLU
- Parameter selection approach and optimization in abrasive water jet machining
Aşındırıcı su jetinde parametre seçim yöntemi ve optimizasyonu
BERİL ÇETİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Makine MühendisliğiSabancı ÜniversitesiÜretim Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ LÜTFİ TANER TUNÇ
- Design and optimization of compact vivaldi antenna with matching medium for microwave brain imaging applications
Mikrodalga beyin görüntüleme uygulamaları için eşleştirme ortamına sahip kompak vıvaldı antenin tasarımı ve optimizasyonu
CAFER UYANIK
Doktora
İngilizce
2025
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İBRAHİM AKDUMAN
- Farklı puzolanik malzemelerin elyaf takviyeli harç üzerindeki etkisinin incelenmesi ve karışım oranlarının optimizasyonu
Investigation of the effect of various pozzolanic materials on fiber reinforced mortar and optimization of mixing ratios
REVAN ALKHALAFALALLIAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
İnşaat MühendisliğiHarran Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ŞEVİN EKMEN
- 18F-FDG üretim prosesinin ve üretim verimliliğinin optimizasyonu
Optimization of the 18F-FDG production process and production efficiency
TANJU DEMİRHAN
Doktora
Türkçe
2026
Eczacılık ve FarmakolojiAnkara ÜniversitesiAnalitik Kimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖZGÜR ÜSTÜNDAĞ
PROF. DR. MEHMET FATİH CENGİZ