Application of a Hybrid Uf-RO Process to Geothermal Water Desalination : Concentrate Disposal and Cost Analysis

Membrane-based water desalination processes and hybrid technologies are often considered as a technologically and economically viable alternative for desalination of geothermal waters. This has been confirmed by the results of pilot studies concerning the UF-RO desalination of geothermal waters extracted from various geological structures in Poland. The assessment of the feasibility of implementing the water desalination process analysed on an industrial scale is largely dependent on the method and possibility of disposing or utilising the concentrate. The analyses conducted in this respect have demonstrated that it is possible to use the solution obtained as a balneological product owing to its elevated metasilicic acid, fluorides and iodides ions content. Due to environmental considerations, injecting the concentrate back into the formation is the preferable solution. The energy efficiency and economic analysis conducted demonstrated that the cost effectiveness of implementing the UF-RO process in a geothermal system on an industrial scale largely depends on the factors related to its operation, including without limitation the amount of geothermal water extracted, water salinity, the absorption parameters of the wells used to inject water back into the formation, the scale of problems related to the disposal of cooled water, local demand for drinking and household water, etc. The decrease in the pressure required to inject water into the formation as well as the reduction in the stream of the water injected are among the key cost-effectiveness factors. Ensuring favourable desalinated water sale terms (price/quantity) is also a very important consideration owing to the electrical power required to conduct the UF-RO process.

Odsalanie wody z wykorzystaniem procesów membranowych oraz technologii hybrydowych rozważane jest jako technologiczna i ekonomiczna alternatywa dla klasycznych metod utylizacji wykorzystanych wód geotermalnych. Taką możliwość potwierdziły przeprowadzone badania pilotowe odsalania w systemie UF-RO wód geotermalnych eksploatowanych w obrębie różnych struktur geologicznych Polski. Ocena możliwości wdrożenia tych rozwiązań na skalę przemysłową, w dużej mierze zależy od kierunków i możliwości utylizacji/ zagospodarowania koncentratu. Przeprowadzone analizy w tym zakresie wykazały możliwość wykorzystania uzyskanego roztworu jako produktu o cechach balneologicznych, z uwagi na podwyższoną zawartość: kwasu metakrzemowego oraz jonów fluorkowych i jodkowych. Biorąc pod uwagę jednak względy środowiskowe, alternatywnym rozwiązaniem może być wtłaczanie koncentratu do górotworu. Przeprowadzona analiza energetyczna i ekonomiczna wykazała, iż opłacalność wdrożenia na skalę przemysłową procesu UF-RO w systemie geotermalnym w dużej mierze zależy od czynników związanych z jego pracą, a w szczególności: wielkości wydobycia wód geotermalnych, zasolenia wód, parametrów chłonnych otworów przeznaczonych do wtłaczania wód do górotworu, skali problemów związanych z utylizacją schłodzonych wód, lokalnego zapotrzebowania na wody pitne i gospodarcze i in. Kluczowa dla opłacalności tego procesu jest między innymi redukcja wymaganego ciśnienia przy wtłaczaniu wód do górotworu i redukcja wielkości strumienia zatłaczanych wód. Bardzo ważnym elementem jest również zapewnienie odpowiednich warunków zbytu odsolonych wód (cena/ilość) celem pokrycia zapotrzebowania na energię elektryczną wykorzystaną w procesie UF-RO.