Woda w przemyśle. Jak ograniczyć zużycie wody w przemyśle?

Woda w przemyśle jest niezwykle istotna. Jej ogromne ilości są wykorzystywane w obiegu m.in. do chłodzenia, czyszczenia, transportu czy rozcieńczania. Mając na uwadze względy ekologiczne i ekonomiczne, zużycie wody w przemyśle należy monitorować i optymalizować. W tym celu można wykorzystać urządzenia pomiarowe i armaturę, które odzwierciedlają jej obieg w zakładzie w czasie rzeczywistym.

Spis treści

1. Jak wykorzystywana jest woda w przemyśle?
2. Czy cyrkulacja wody technologicznej pozwala ograniczyć zużycie wody w przemyśle?
3. Woda w przemyśle – jak ją oszczędzać za pomocą urządzeń i systemów?
4. Zużycie wody w przemyśle a korzyści wypływające z zarządzania obiegiem wody

Jak wykorzystywana jest woda w przemyśle?

Wykorzystywana na szeroką skalę woda w przemyśle pełni zazwyczaj rolę czynnika schładzającego, ale też często jest surowcem produkcyjnym. Dodatkowo jest potrzebna do zapewnienia wymaganej higieny np. w przemyśle spożywczym lub kosmetycznym. W niektórych procesach obecność wody jest niezbędna do utrzymania odpowiednich parametrów i do zachodzenia reakcji chemicznych. Tam gdzie to możliwe, wykorzystuje się na cele technologiczne wodę powierzchniową – energetyka.

Woda w przemyśle jest wykorzystywana m.in. w:

• produkcji farb – płukanie zbiorników mieszających,
• ubojniach – cele czyszczące,
• odlewnictwie – płukanie form,
• przemyśle lakierniczo-filtracyjnym,
• przemyśle galwanicznym – kąpiele aktywne, płukanki.

W zależności od przeznaczenia woda w przemyśle musi spełniać odmienne wymagania. W związku z tym konieczny jest indywidualny dobór zarówno metod oczyszczania, jak i systemów pomiarowych.

Czy cyrkulacja wody technologicznej pozwala ograniczyć zużycie wody w przemyśle?

Aby zmniejszyć zużycie wody w przemyśle, stosuje się obiegi zamknięte i cyrkulację. Jednak, aby móc ją ponownie wykorzystać, musi być ona odpowiednio oczyszczona, często w procesie wielostopniowego oczyszczania. Ścieki, których nie da się już skutecznie oczyścić i wprowadzić do ponownego wykorzystania, można zagospodarować tak, aby zmniejszyć ich ilość.

Służą do tego np. wyparki próżniowe, czyli urządzenia redukujące objętość płynnych nieczystości. Pozwalają one na uzyskanie skoncentrowanej masy odpadu (10-20% ilości początkowej) poprzez odparowanie wody w warunkach obniżonego ciśnienia.

Innym tego typu urządzeniem jest destylarka – proces jest czasochłonny, ale w jego wyniku można uzyskać wodę oczyszczoną na tyle, by wprowadzić ją ponownie do obiegu. Destylarki przeznaczone są do mniejszych ilości ścieków, lepiej sprawdzą się w niewielkich zakładach produkcyjnych. Tego rodzaju odpady, w znacznie mniejszej niż początkowo ilości – można już przekazać do przedsiębiorstw gospodarki odpadami. Odpowiednio oczyszczone ścieki mogą być odprowadzone do wód powierzchniowych.

Woda w przemyśle – jak ją oszczędzać za pomocą urządzeń i systemów?

Skuteczne zarządzanie zużyciem wody w procesach technologicznych opiera się na nieprzerwanym monitorowaniu ilościowym oraz jakościowym. Przy ocenie jakości wody wyróżniamy parametry biologiczne i fizykochemiczne. Te drugie możemy badać przy pomocy nowoczesnych urządzeń. Do parametrów fizykochemicznych należą:

• temperatura – mierzona za pomocą termometrów, czasami będącymi komponentami innych czujników, np. konduktometrów rejestrujących przewodność elektryczną, ponieważ temperatura jest bezpośrednio powiązana z poziomem ruchliwości jonów w wodzie – im wyższa temperatura, tym większa przewodność elektryczna roztworu,
• odczyn (pH) – mierzony np. z wykorzystaniem czujników opartych o elektrody, z możliwością przekazu danych do centralnego systemu. Dzięki możliwości wyboru rodzaju membrany można dopasować czujnik odpowiednio do procesu. Pracuje on w zakresie pH 0-14 i temperatury 0-130°C. Im niższa wartość pH, tym medium ma odczyn bardziej kwasowy, a to oznacza agresywne środowisko pracy dla instalacji i urządzeń,
• mętność/przezroczystość – do pomiaru stosuje się czujniki zlokalizowane bezpośrednio w rurociągach, dzięki czemu nie występuje strata czynnika, a pomiar jest bardzo dokładny i dokonywany na bieżąco. Wzrost mętności świadczy o obecności zawiesin, jonów manganu lub żelaza i rozwoju mikroorganizmów,
• twardość – badana np. przy pomocy analizatorów opartych na metodzie miareczkowania kolorymetrycznego. Na podstawie zmiany barwy, a dokładnie ilości zużytego czynnika, określana jest wartość twardości w stopniach niemieckich [°dH] lub [ppm CaCO₃]. Urządzenia te pracują bezobsługowo, wymagają jedynie okresowo uzupełniania czynnika barwiącego. Za twardość wody odpowiadają związki wapnia i magnezu, które powodują powstawanie osadu (kamienia), co negatywnie wpływa na pracę rurociągów i urządzeń,
• przewodnictwo elektryczne – mierzone z wykorzystaniem konduktometrów, które wytwarzają w wodzie napięcie elektryczne. Przewodność można mierzyć na dwa sposoby: wytwarzając stałe napięcie i obserwować zmianę natężenia lub odwrotnie – utrzymując stałe natężenie i badając zmiany napięcia. Wartość wytworzonego prądu oznacza przewodność roztworu. Czysta woda nie przewodzi prądu, a więc im większa przewodność, tym bardziej zanieczyszczone medium.

Wszystkie czujniki pomiarowe zbudowane są z materiałów umożliwiających bezawaryjną pracę, przystosowanych do wody o różnych parametrach. Charakteryzują się szczelną obudową i higienicznym wykonaniem, co pozwala na wysoką dokładność pomiarową nawet w zmiennych warunkach.

Do podstawowej armatury kontrolno-pomiarowej zużycia wody zaliczamy:

• Zawory – najprostsze służą do regulacji lub odcinania przepływu, ale występują także bardziej zaawansowane zawory regulujące współpracujące z przepływomierzami oraz pompami, które w razie potrzeby uzupełniają niedobór czynnika,
• Zasuwy – wykorzystywane do zamknięcia przepływu wody. Stosowane w sytuacjach awaryjnych, aby zmniejszyć ewentualne dalsze negatywne skutki awarii,
• Przepływomierze – np. magnetyczne, informujące o szczelności instalacji. Na rynku dostępne są urządzenia, na których przy pomiarze nie występują straty ciśnienia,
• Liczniki wody – podstawowe narzędzie do pomiaru ilości używanej wody, umożliwia odczyt zdalny (np. radiowy),
• Przetworniki ciśnienia – urządzenia kontrolujące szczelność układu, dostępne są urządzenia zanurzalne, wykonane ze stali nierdzewnej – odporne na agresywne warunki cieczy. Pracują w zakresie 0-25 barów. Występują także w wersji z pomiarem temperatury,
• Przetworniki poziomu wody – niezbędne w instalacjach, gdzie występują różnego rodzaju zbiorniki, obniżenie lub podwyższenie poziomu cieczy może świadczyć o niedrożności lub nieprawidłowej pracy zaworów regulujących. Do pomiaru można zastosować np. bezobsługowe i bezdotykowe czujniki ultradźwiękowe, o zakresie pracy do 10 m.

Wszystkie powyższe urządzenia pomiarowe i armatura mogą być elementami jednego, centralnego systemu zarządzania, który zbiera i analizuje dane. Przesył danych może odbywać się poprzez sieć Wi-Fi lub też drogą radiową. Warto pamiętać, że istotne jest właściwe rozmieszczenie czujników i zastosowanie ich w newralgicznych miejscach instalacji.

Zużycie wody w przemyśle a korzyści wypływające z zarządzania obiegiem wody

Im lepszy jest system zarządzania gospodarką wodną w przemyśle, tym więcej korzyści ekonomicznych, jak i dla środowiska. Odpowiednio dobrane systemy i urządzenia pomiarowe pozwalają zmniejszyć pobór wody wodociągowej, co może znacznie obniżyć koszty. Jednocześnie, optymalizując zużycie wody w przemyśle podczas różnych procesów, możliwe jest wygenerowanie oszczędności energii elektrycznej.

Przy wykorzystaniu wody powierzchniowej lub głębinowej, która wymaga wcześniejszego specjalistycznego oczyszczenia, niezbędne są urządzenia i systemy zaawansowane technologicznie, tj. inteligentne stacje uzdatniania wody wyposażone w zespół urządzeń na bieżąco dostosowujących się do zmiennych warunków. Zastosowanie systemów monitorowania zużycia wody znacznie ułatwia pracę obsłudze technicznej – wszystkie dane są zbierane w czasie rzeczywistym z podaniem dokładnej lokalizacji. Dzięki temu wiadomo dokładnie co, kiedy i gdzie uległo awarii. Umożliwia to skuteczniejszą reakcję.

• Zobacz też: 10 najnowocześniejszych fabryk na świecie

Zobacz galerię 21 zdjęć

Podcast miejski

Jak oświetlić polskie miasta?

mgr inż. Adrianna Piętka