Date of Award

5-2021

Document Type

Thesis

Degree Name

Master of Science in Water Resources

Department

Civil and Environmental Engineering

First Advisor

Dr. Aiman Ziout

Abstract

The sustainability of groundwater equipment systems is not well addressed in the Gulf Cooperation Council Countries (GCC). The typical technology practiced in the GCC is the borehole pumps coupled with asynchronous motors. This thesis is evaluating the sustainability of various alternatives for groundwater equipment through the three pillars of sustainability. Economic assessment seeking the Levelized cost of water given typically in $/m³ and main factors affecting the energy intensity through a statistical comparative analysis approach. Environmental evaluation through performing a life cycle assessment model for four pumping alternatives, and finally, societal impact assessment aiming to identify the best practices and tradeoffs that can be made toward a sustainable resolution. As a result of the three evaluation processes, the sustainability of the different alternatives is evaluated through a sustainability index. Results of financially conservative decision, the study outcome showed that the Asynchronous Motors (ASM) option is the most sustainable followed by the Permeant Magnet Motor (PMM). The latter is an option that is moderately situated among the rest in terms of Levelized cost of water, it also showed an environmental advantage especially for the ecosystem damage and resource availability indicators. However, the opposite ranking was the result of an environmentally conservative decision. Solar option despite a great environmental advantage mainly in the human health indicators, is still a costly investment and resulted in high Levelized cost of water.

Arabic Abstract

المياه المنتجة هي النفايات السائلة المتولدة أثناء التنقيب عن النفط واستخراجه. في المتوسط، لكل برميل نفط يتم إنتاج 4–5 براميل من المياه المنتجة في جميع أنحاء العالم. في دولة الإمارات العربية المتحدة، تم إنتاج 1.22 مليار متر مكعب من المياه المنتجة في عام 2017.

وبالتالي فإن الإدارة السليمة للمياه المنتجة هام للغاية مع الأخذ في الاعتبار الأحجام الكبيرة منها. بالإضافة إلى ذلك، تعتبر المياه المنتجة سامة لاحتوائها على ملوثات مختلفة مثل الهيدروكربونات الأليفاتية والعطرية والأملاح غير العضوية والمعادن والفينولات والمواد المشعة والإضافات الكيميائية.

يمكن أن يتسبب التخلص من المياه المنتجة غير المعالجة في المحيطات والأجسام المائية في آثار ضارة على صحة الإنسان والبيئة. لذلك، المعالجة المناسبة مطلوبة قبل إعادة الاستخدام أو التخلص من المياه المنتجة. تشمل طرق المعالجة المستخدمة حالياً المعالجات الفيزيائية والكيميائية باهظة الثمن والتي تزيد من التكلفة الإجمالية للنفط. لذلك، يوصى باستخدام العلاجات البيولوجية كبديل اقتصادي.

يمكن أن تستخدم الطحالب الدقيقة الملوثات في المياه المنتجة كمصادر مغذية وبالتالي يمكن استخدامها للمعالجة الحيوية. في هذه الدراسة، تم أقلمة الطحالب الدقيقة المخصبة والمزروعة في مياه الصرف الصحي على ثلاث عينات مختلفة من المياه المنتجة عن طريق التكيف التدريجي في نسبة الزيادة المطردة للمياه المنتجة التي تم الحصول عليها من مناطق جغرافية مختلفة، إحداها برية واثنتان بحرية.

تم تحقيق التأقلم بعد التكيف التدريجي في زيادة نسبة المياه المنتجة بشكل مطرد. تم استخدام الطحالب التي يمكن أن تتكيف وتنمو بأعلى نسبة في أقل وقت للمعالجة الحيوية للمياه المنتجة بتركيز 66.25% (حجم/حجم).

أظهر الفحص المجهري أن الأنواع السائدة كانت كلوريلا، كما تم الكشف عن وجود أنواع نانوكلوروبسيس. تمت المعالجة في مفاعلات على مدى سبعة أيام.

تم فحص كفاءة المعالجة عن طريق قياس عناصر مثل الأس الهيدروجيني، وCOD، وTOC، والموصلية، والملوحة، وTDS، والأيونات السالبة والقلوية. تم إزالة COD بنسبة تتراوح بين 22–44%، كما تمت إزالة EC بنسبة 12–18%، وTDS بنسبة 12–20%، والملوحة بنسبة 13–22%، و16–25% من تركيز أيون الكلوريد. وتمت زيادة القلوية بنسبة 78–85% في عينات المياه المنتجة الثلاثة على مدى فترة معالجة مدتها 7 أيام.

Arabic Comments

الكلمات المفتاحية: المياه المنتجة، المعالجة الحيوية، التأقلم، الطحالب الدقيقة، كفاءة الإزالة.

Download
COinS