The use of ultrafiltration and reverse osmosis in the desalination of low mineralized geothermal waters

• Autorzy: Tomaszewska B.

Warianty tytułu

PL

Wykorzystanie ultrafiltracji i odwróconej osmozy w odsalaniu niskozmineralizowanych wód termalnych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Compared to other European countries, Poland has scarce drinking water resources and exhibits significant variation in annual runoff. On the other hand, the geothermal water resources present in sedimentary/structural basins, mostly in the Polish Lowlands and the Podhale geothermal system, not only provide a valuable source of renewable energy, which is utilized, although only to a limited extent, but can also be used for many other purposes. The paper presents the results of studies related to the desalination of low dissolved mineral content geothermal waters from the Bańska IG-1 well using a dual hybrid system based on ultrafiltration and reverse osmosis. The desalination of geothermal waters may be considered a possible solution leading to the decentralization of drinking water supply. In many cases, using cooled waters for drinking purposes may be considered an alternative method of disposing of them, in particular for open drain arrangements, i.e. where cooled water is dumped into surface waters.

PL

Polska, w porównaniu z innymi krajami europejskimi, posiada niewielkie zasoby wód pitnych i duże wahania rocznego odpływu. Z drugiej strony zasoby wód geotermalnych, wstępujące w basenach sedymentacyjnostrukturalnych głównie Niżu Polskiego i podhalańskiego systemu geotermalnego (niecki podhalańskiej), mogą stanowić cenne źródło nie tylko energii odnawialnej, wykorzystywane wciąż jeszcze w ograniczonym zakresie, ale potencjał o wielokierunkowym zastosowaniu. W pracy przedstawiono wyniki badań związanych z odsalaniem nisko zmineralizowanych wód geotermalnych eksploatowanych otworem Bańska IG-1 przy zastosowaniu dwuhybrydowego systemu opartego na ultrafiltracji i odwróconej osmozie. Odsalanie wód geotermalnych może być rozważane jako jedna z alternatyw w decentralizacji dostaw wody pitnej. Zagospodarowanie schłodzonych wód do celów pitnych może w wielu przypadkach być rozpatrywane jako sposób ich utylizacji, w szczególności w systemach pracujących w układzie otwartym, tj. w przypadku zrzutu wód schłodzonych do cieków powierzchniowych.

Słowa kluczowe

EN

geothermal water; reverse osmosis; desalination; water balance

PL

wody termalne; odwrócona osmoza; odsalanie wody; bilans wodny

• Wydawca: Institute of Environmental Engineering, Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Environmental Protection
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 37, no. 3
• Strony: 63--77
• Opis fizyczny: Bibliogr. 45 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Tomaszewska B.

• Mineral and Energy Economy Research Institute Polish Academy of Sciences Wybickiego 7, 31-261 Kraków,

Bibliografia

• [1] Aim R.B., M. Vladan: The role of membrane techniques in cleaner production, Industry and Environment, 12, 15-18 (1989).
• [2] Alley W. M.: Desalination of Ground Water: Earth Science Perspectives, U.S. Geological Survey, October (2003).
• [3] Baker R.: Membrane technology in the Chemical Industry. Future directions ,[in:] Membrane Technology in the Chemical Industry (eds: S. P. Nunes, K.-V. Peinemann), Wiley-Vch, Weinheim, 268-295 (2001).
• [4] Blahusiak M., M. Schlosser: Simulation of the adsorption-microfiltration processes for boron removal from RO permeate, Desalination, 241, 156-166 (2009).
• [5] Bodzek M., J. Bohdziewicz, K. Konieczny: Techniki membranowe w ochronie środowiska, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice, Poland (1997).
• [6] Bodzek M., K. Konieczny, M. Dudziak: Możliwości wykorzystania technik membranowych w procesach uzdatniania wody do picia [in:] Membrany i techniki membranowe - Od pomysłu do przemysłu (ed.: M. Szwast), Polymem Ltd.sp. z o.o., Warszawa, 5-49 (2009).
• [7] Bodzek M., K. Konieczny: Membrane processes in water treatment - State of art, Inżynieria i Ochrona Środowiska 9, 129-159 (2006).
• [8] Bodzek M., K. Konieczny: Wykorzystanie procesów membranowych w uzdatnianiu wody. Oficyna Wydawnicza Projprzem-EKO, Bydgoszcz, Poland (2005).
• [9] Bodzek M., K. Konieczny: Skojarzone systemy membranowe w uzdatnianiu wody - stan wiedzy, [in:] Materiały VII Międzynarodowej Konferencji: "Zaopatrzenie w wodę, jakość i ochrona wód", Zakopane, tom I, 43-61 (2006).
• [10] Budavari S. (ed.): The Merck index, 11th ed. Rahway, NJ, Merck and Co., Inc. (1989).
• [11] Bujakowski W., A. Barbacki, B. Czerwińska, L. Pająk, M. Pussak, M. Stefaniuk, Z. Trześniowski: Integrated seismic and magnetotelluric exploration of the Skierniewice, Poland, geothermal test site, Geothermics, 39, 78-93 (2010).
• [12] Bujakowski W., A. Barbacki, L. Pająk: Atlas of geothermal water reservoirs in Malopolska, PAS MEERI Publishers, Krakow, Poland, (2006).
• [13] Bujakowski W., A. Barbacki: Potential for geothermal development in Southern Poland, Geothermics, 33, 383-395 (2004).
• [14] Bujakowski W., B. Tomaszewska, M. Bodzek: Geothermal water treatment - preliminary experiences from Poland with a global overview of membrane and hybrid desalination technologies, [in:] Renewable energy for decentralized drinking water production (eds.: J. Bundschuh, J. Hoinkis) (2011) - submitted.
• [15] Bujakowski W., B. Tomaszewska: Program prac zmierzających do oceny możliwości uzdatniania wód termalnych, Technika Poszukiwań Geologicznych Geotermia, Zrównoważony Rozwój, Kraków, Poland, 1/2007, 3-8 (2007).
• [16] Bujakowski W.: The use of geothermal waters in Poland (state in 2009), Przegląd Geologiczny, 58, 580-588 (2010).
• [17] Chowaniec J.: Wody podziemne niecki podhalańskiej, [in:] Współczesne Problemy Hydrogeologii Gdańsk, Poland, XI/1, 45-53 (2003).
• [18] Cotton PA, L. Wilkinson: Advanced inorganic chemistry, 5th ed. New York, NY, John Wiley & Sons, 162-165 (1988).
• [19] Dydo P., M. Turek, J. Ciba, J. Trojanowska, J. Kluczka: Boron removal from landfill leachate by means of nanofiltration and reverse osmosis, Desalination, 185, 131-137 (2005).
• [20] Fritzmann C., J. Löwenberg, T. Wintgens, T. Melin: State-of-the-art of reverse osmosis desalination, Desalination, 216, 1-76 (2007).
• [21] Gawroński R.: Membranowe procesy rozdzielania mieszanin, Instalator, 7/8, 12-17 (2004).
• [22] Górecki W. (ed): Atlas of geothermal resources of Mesozoic formations in the Polish Lowlands, GOLDRUK, Poland (2006).
• [23] Górecki W.: Geothermal waters in the Polish Lowlands, Przegląd Geologiczny, 58, 574-579 (2010).
• [24] Greenlee L. F., D. F. Lawler, B. D. Freeman, B. Marrot, P. Moulin: Reverse osmosis desalination: water sources, technology and todaty's challenges, Science Direct, 43, 2317-2348 (2009).
• [25] Kępińska B.: Thermal and hydrothermal conditions of the Podhale geothermal system (Poland), PAS MEERI Publishers, Krakow, Poland (2006).
• [26] Kołtuniewicz A.: Wydajność ciśnieniowych procesów membranowych w świetle teorii odnawiania powierzchni, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław, Poland (1996).
• [27] Kot F. S.: Boron sources, speciation and its potential impact on health, Rev Environ Biotehnol, 8, 3-28 (2009).
• [28] Kyzioł-Komosińska J., C. Rosik-Dulewska, M. Pająk, M. Jarzyna: Removal of direct dyes from wastewater by sorption onto smectite-clay, Archives of Environmental Protection, 36 (3), 3-14 (2010).
• [29] Małecka D.: Hydrogeologia Podhala, Prace Hydrogeologiczne. Instytut Geologiczny, Wyd. Geologiczne, Warszawa, Poland 14 (1981).
• [30] Matsuura T.: Progress in membrane science and technology for seawater desalination - a review, De-salination, 134, 47-54 (2001).
• [31] Mezher T., H. Fath, Z. Abbas, A. Khaled: Techno-economic assessment and environmental impacts of desalination technologies, Desalination, 266, 263-723 (2011).
• [32] Mulder M.: Basic Principles of Membrane Technology. Kluwer Academic Publishers, Dordrecht-Boston-London (1991).
• [33] Narębska A. (ed.): Membrany i membranowe techniki rozdziału, Wydawnictwo Uniwersytetu Mikołaja Kopernika, Toruń, Poland (1997).
• [34] Parkhurst D. L., C. A. J. Appelo: User's guide to PHREEQCI (version 2) - a computer program for speciation, batch-reaction, one-dimension transport and inverse geochemical calculations: U.S Geological Survey Water-Resources Investigation Report 97-4259 (1999).
• [35] Rafferty K: Scaling in geothermal heat pump systems, U.S. Department of Energy Idaho Operations Office 785 DOE Place Idaho Falls, ID 83401 (1999).
• [36] Sauvet-Goichon B.: Ashkelon desalination plant - A successful chellenge, Desalination, 203, 75-81 (2007).
• [37] Sokołowski S.: Geologia paleogenu i mezozoicznego podłoża południowego skrzydła niecki podhalańskiej w profilu głębokiego wiercenia w Zakopanem, Biuletyn IG, Warszawa, Poland 265 (1973).
• [38] Strzetelski W: Geologiczna charakterystyka zbiorników wód geotermalnych na Niżu Polskim, [in:] Atlas wód geotermalnych Niżu Polskiego (ed: W. Górecki), Archiwum Katedry Surowców Energetycznych AGH, Kraków, Poland, 49-55 (1990).
• [39] Subramani A., M. Badruzzaman, J. Oppenheumer, J. G. Jacangelo: Energy minimization strategies and renewable energy utilization for desalination: A review, Water research 45, 1907-1920 (2011).
• [40] Szczepański A.: Warunki hydrotermalne dolnojurajskiego i dolnokredowego zbiornika geotermalnego- zbiornik dolno kredowy, [in:] Atlas wód geotermalnych Niżu Polskiego (ed: W. Górecki), Archiwum Katedry Surowców Energetycznych AGH, Kraków, Poland 316-322 (1990).
• [41] Szczepański A.: Zbiornik dolnokredowy-warunki hydrotermalne, Atlas zasobów energii geotermalnej na Niżu Polskim (ed: W. Górecki) Wyd. AGH, Kraków, Poland 13 (1995).
• [42] Tomaszewska B.: Treatment of geothermal water from Banska IG-1 well to produce drinking water as one of directions of its wide use, Technika Poszukiwań Geologicznych Geotermia, Zrównoważony Rozwój, Kraków, 2/2009, 21-28 (2009).
• [43] Turek M., P. Dydo, J. Trojanowska, A. Campen: Adsorption/co-precipitation-reverse osmosis system for boron removal, Desalination, 205, 192-199 (2007).
• [44] Van der Bruggen B., Vandecasteele C.: Distillation vs. membrane filtration: Overview of process evolutions in seawater desalination, Desalination, 143, 207-218 (2002).
• [45] Wiatkowski M.: Impact of the Small Water Reservoir Psurów on the Quality and Flows of the Prosna River, Archives of Environmental Protection, 36 (3), 84-96 (2010).