"התפלה וסביבה - בעיות ופתרונן"
-
Upload
zalul-environmental-association-of-israel -
Category
Technology
-
view
1.467 -
download
4
description
Transcript of "התפלה וסביבה - בעיות ופתרונן"
1
סביבה וגלובליזציה, אנרגיהוהקשר להתפלת מים
רפי סמיט
Technion - Israel Institute of TechnologyGrand Water Research InstituteRabin Desalination LaboratoryChemical Engineering Department
2Source: Seckler et al, 2002S
Water deficiency 20042
1.5B 3B20042 20252
2004 20252
3
4
Related DocumentsDriving Forces for Desalination R&D
Need for Water
Global need, Industry, Agriculture, Remote Locations, Desertification, Etc.L
Cost Difference - (Industry/Urban - Agriculture)C
Cost Difference - (Thermal Processes - Membrane Processes)C
Technologies for Export
4RDL GWRI Technion
ÿÿÿÿ
Ì Ì Ì Ìʺ ʸ ʰ ʤɦʴ
-215
-214
-213
-212
-211
-210
-209
-208
66 68 70 72 74 76 78 80 82 84 86 88 90 92 94 96 98 00 02 04 06 08
0
000
ʤɹʲ0
ʲ̡ʲʲʲ
ʱʴ
Red line Northern Aquifer + 9 m.R
Red line central Aquifer + 12 m.R
South
Leve
l - m
.L
Mountain Aquifer
Chloride – year 2000
1963
Coastal Aquifer Coastal Aquifer
salinization processessalinization processes
Shore Basin
Product tank
Feedwater
Low pressure pump
Pre-treatment
MembranesPost Treatment
Product water
High pressure pump
To concentrate disposal
Energy recovery unit
Concentrate
Reverse Osmosis - Membrane Desalination
8
Straining
Micro/Ultra-Filtration
Adsorption
Reverse-Osmosis or Nano-Filtration
Modern Sewage Treatment
Secondary treatment
MBR
Concentrate disposalPolishing
Sludge/ solids treatment
Energy Compost
Man made polluted waters: Industrial, agriculture and urban effluents
RDL GWRI Technion
DesalinationDesalination((Desalting, Desalinization((Desalting, Desalinization
– Process of removing salt from water
Practically – removing water from salt solutions Major processes::
Ion ExchangeElectro-Dialysis Other techniques
Reverse Osmosis ::Solar distillers Distillation Freezing
Use of renewable energies
(Solar, wind, nuclear, waves, etc.)Solvent extraction, clathrates
Forward Osmosis, Membrane Distillation electrolytic capacitance
Air humidification RDL GWRI Technion
A: Product water tankB: Post-treatment buildingC: East SWRO, stage 2-4D: East SWRO, stage 1E: East gravity filterF: West gravity filterG: Admin, lab, control roomH. West SWRO, stage 2-4 I: West SWRO, stage 1
H G F E
D
C
B
A
Hadera – 2010 Desalination plant 100-129 million M3/y
Thermodynamics – the concept of minimal energy andIrreversibility
Minimal energy needed to separate a component from binary solution is equal to:b
2
10 01002
0.296log
100
nT pW dn
n p− =
− ∫
2
10
ln lnn
w n
pW Fdn RT a dn RT dn
p− = ∆ = =∫ ∫ ∫
100.296 log wW T a− =Energy needed per 1m3 produced from an infinite
source of 3.5% salt concentration seawater is 0.79 KWh/m3. For 50% recovery, the energy
demand is 1.09 Kwh/m3..
Source Technique Heat requirements
KWh/m3( (Thermal( Electricityrequired
KWhe/m33
Combined Energy demand
KWhe/m33
(Blank et al. (2006( RO -- 4-64 4-64MSF (Thermal) 40-120( 2.5-52 12-581MED (Thermal) 30-120( 2-2.52 4-584
El-Nashar MSF (Thermal) 25-114( 4.84 Not clear
(El-Sayed (2001( MSF variations 34-1023 2-2.22 17-471
(Ophir & Gendel (2006( MVC (electricity) 7.2-11.1( 1.21 8.4-12.38(Ophir & Lukiec (2007( MED 4.84 1.21 66(Glueckstern, (2004( MED 6-126
MSF 10-161RO 3.83
(Wilf (2004( RO 3-43
. Different energy requirement for industrialdesalination techniques..
Estimations for thermal units depend on GOR achieved in plant
Energy usage in Desalination - comparisonSubject \ Fuel Gas Gasoil Heavy fuel Coal
Caloric value Kcal/Kg fuel 9000 10750 10000 7700Caloric Value Kwht/Kg fuel 10.5 12.5 11.6 9Electricity production (45% eff.) Kwhe/Kg fuel large Power station 4.7 5.6 5.2 4Electricity production (80% eff.) High efficiency gas turbine Kwh/Kg fuel 8.4Capacity - Seawater Desal (50% Recovery) m3/ kg fuel 1.3 1.6 1.5 1.2
80% efficiency 2.4Fuel consumption/ ton Desalinated water Kg fuel /m3 0.7 0.6 0.7 0.9
80% efficiency 0.4How many km can I drive with 1 m3 Desal water fuel consumption? 2-7 2-6How many hours of AC - single room (2.5 Kw-h) can I operate? 1.4
Household Energy ConsumptionElectricity, transportation and desalinated water…
A small family, consumes water at a rate of 18 m3/month,A1200 KWh of electricity /month, Drives 1500 km/month, consumes 160 liter
gasoil/monthEnergy consumption assuming only desalinated seawater used - 140
KWh/month (fuel value)KEnergy consumption - driving a car - 1500 KWh/month (fuel value)(Energy consumption - electricity - 1200/0.45=2667 KWh/month (fuel value)(Energy for desalination/ energy for transportation - 9.3%9Energy for desalination/ energy for electricity - 2.6%2Energy for desalination/ total energy consumption - 3.4%3Can we save 3.4% in our household energy consumption?CWhere we should put our energy for use? In water? In high energy consuming
cars? In overused AC?cA nature trip of 300Km from Tel Aviv to the Negev or the Galilee,
in a four wheels drive, is equivalent in terms of energy to desalinated seawater consumption of a family of four people (16m3/month) of 7 months!!!
צריכת האנרגיה בישראל – ויקיפדיה Energy consumption in Israel
Total energy imported and produced in Israel in 2006 is 24.06
equivalent million tons oil – 1.04*10^18Joul
Electricity – 40%. Fuels products – 43%. Palestinian Authority – 13%.
Solar heaters – 3%.
Electricity production – 46,175 millions KWh (2006) 50,161 millions
KWh (2008) Rate of change – 1.7-2,7%/year.
Yearly energy consumption expected by 2013 for desalinated water –
3.7KWh/m^3*600 million m^3 = 2220 millions KWh
Electricity for desalination/total electricity production – 4.42%
Electricity for desalination/total energy consumption – 1.77% !!!!!!!!!!
Correction for PA – 2.0%
Correction for 10% increase in total energy consumption – 1.85%
Desalination and proper water usage Other costs should be included
besides Energy• Cost of water in negligible for regular household• Cost of water is tolerable for most industries• Cost of water is significant in agriculture
Make better usage of water:M– Use of greenhouses– Use Drip-Irrigation – save 30-90% of water
consumption by other irrigation techniques – reduce the cost problem
18
200-250 m2 are needed to make 1 m3 water a day!d
Rachel Einav
Water Shortage in Israel
Who gets less water?
Nature
קבוצת המאבק למען נחל בצתתושבים בגליל המערבי
בצת נחל
נחליחיעם
נחלגעתון
שעל נחל
כזיב נחל
העמק בית נחל
שרך נחל
בירנית נחל
מתת נחל
גליל נחל
חניתה נחל
מצובה נחל
עבדון
זרעית
אדמית
מצובה
מערבי הצפון חלקו את מנקז בצת מערבי נחל הצפון חלקו את מנקז בצת נחלבעבר נבעו ובערוצו העליון הגליל בעבר של נבעו ובערוצו העליון הגליל של
כרכרה כרכרה עיינות עיינות
של , , הנחלהנחל האיתן מנחלי אחד של שהיה האיתן מנחלי אחד שהיההמערבי המערבי הגליל ואתר , , הגליל עשיר גידול ואתר בית עשיר גידול בית
ומרהיב עממי ומרהיב טיולים עממי ומתייבש , , טיולים ומתייבש הולך הולךשאיבת שאיבת בשל האגן --בשל במעלה מקידוחים האגן יתר במעלה מקידוחים יתר
כרכרה עיינות
אילון
שומרה
קבוצת המאבק למען נחל בצתתושבים בגליל המערבי
עבדון
זרעית
אדמית
מצובה
בירנית נחל
מתת נחל
גליל נחל
חניתה נחל
מצובה נחל
מעלות
שומרה
מתת
פסוטה
גורן
יערה
שלומי
מעיליא
יחיעם
חורפיש
אילון
קידוחי
אקוויפר
החוף
החוף מאקוויפר מים השואבים קידוחים רווי המערבי הגליל שנים עשרות החוף מזה מאקוויפר מים השואבים קידוחים רווי המערבי הגליל שנים עשרות מזה
הגשם יבול על העולים בהיקפים העמוק ההר ומאקוויפר הגשם הרדוד יבול על העולים בהיקפים העמוק ההר ומאקוויפר הרדוד
המעיינות להתייבשות גורמות הקידוחים מן המתמשכות היתר המעיינות שאיבות להתייבשות גורמות הקידוחים מן המתמשכות היתר שאיבות
בצת נחל מעיין של לייבושו גרמה האגן שבמעלה שומרה מקידוחי היתר בצת שאיבת נחל מעיין של לייבושו גרמה האגן שבמעלה שומרה מקידוחי היתר שאיבת
כאן לחץ הייבוש תהליך כאן לפירוט לחץ הייבוש תהליך לפירוט
כרכרה עיינות
להמשךלהמשך
לכך הגענו לכך איך הגענו ??איך
29
WaterWater is needed in locations where agriculture is needed in locations where agriculture is still the is still the basis for lifebasis for life..
Simple agriculture cannot afford even Simple agriculture cannot afford even the currently relatively low costs. the currently relatively low costs.
It is a global question It is a global question of the same type of the same type
as the usage as the usage of of alternative energyalternative energy
sources to solvesources to solveenvironmental-pollution environmental-pollution problems. problems.
The future of mankind depends The future of mankind depends on finding the proper answers on finding the proper answers
to those questions, to those questions, in addition to the quest forin addition to the quest for
global peace.global peace.
29RDL GWRI Technion