US EPA

vedenkäyttö ja Vesijäte teollisuuslaitoksissa

• Vesijätteen määritelmä
• Teollisuusveden käyttö
• veden loppukäyttö: veden käyttö laitoksissa
• Mittauslaitoksen vedenkäyttö: veden käyttö: veden mittaaminen ja Alivoimoitus
• vedenkäyttöön liittyvät kustannukset
• harkitsemaan
• alaviitteet
• Toolkit Navigation

vesijätteen määritelmä

vesi on yksi maailman kriittisimmistä resursseista ja tarpeellinen kaikenlaiselle teollisuudelle. goods from food products to pii chips. Tässä työkalupakissa termillä ”vesijäte” tarkoitetaan veden käyttöä yli sen pisteen, joka optimoi arvoa asiakkaalle. Tähän sisältyy ei-lisäarvoveden käyttö laitoksen koko toiminnassa ja tukiprosesseissa sekä toimitusketjusta tuotantoon, tuotteiden käyttöön ja jätehuoltoon. Vesijäte voi aiheuttaa haittaa ihmisten ja ekosysteemien terveydelle ja hyvinvoinnille ohjaamalla vettä pois muista tarpeista ja hyödyllisistä käyttötarkoituksista. Vesijätteen vähentäminen voi auttaa varmistamaan, että nykyiset ja tulevat sukupolvet saavat käyttöönsä kestävän vesihuollon.

Paranna laitoksesi vesitehokkuutta vähentämällä vesijätettä, ei vain vähentämällä vedenottoa, vaan keksimällä luovia tapoja käyttää vettä tehokkaammin. Vesitehokkuudella tarkoitetaan tässä työkalupakissa käytetyn veden määrän vähentämistä tuotantoyksikköä kohti. Vesitehokkuus tarkoittaa tehtävän suorittamiseen tarvittavaa vähimmäismäärää vettä. (Huomaa, että Vesitehokkuuden paraneminen ei välttämättä tarkoita sitä, että laitoksen vedenkäyttö kokonaisuudessaan vähenee, koska tuotannon kasvu voi kumota Vesitehokkuuden paranemisen.) Esimerkkejä vesijätteistä ovat:

veden menetys materiaalivikojen, kuten vuotavien letkusuuttimien, vuoksi

uudelleenkäytettäväksi kelpaavan veden, kuten käsitellyn huuhteluveden, poisheittäminen

jätevesipäästöt

vesi, jota käytetään suurvirtauslaitteissa tehokkaampien vaihtoehtojen sijaan

veden tarpeettoman käytön, kuten liian suuren veden käytön tilojen tai osien puhdistamiseen

veden monien jätevesialueiden ymmärtäminen on tärkeä ensimmäinen askel tunnistamisessa parantamisen varaa.

sivun alkuun

teollisuuden vedenkäyttö

teollisuuden vedenkäyttö sekä Yhdysvalloissa että koko maailmassa muodostaa merkittävän osan veden kokonaiskäytöstä. Yhdysvaltain teollisuuden vedenkäytön arvioidaan olevan yli 18,2 miljardia gallonaa päivässä (suorista vedennostoista, lukuun ottamatta julkisen vesihuollon vedenkäyttöä)1. Vaikka teollisuuden veden nostot muodostavat vain viisi prosenttia kaikista veden nostoista Yhdysvalloissa, lämpösähköisen veden nostot muodostavat 49 prosenttia. Teollisuus-ja teollisuusyritykset käyttävät myös noin 12 prosenttia julkisesta vesihuollosta. Teollisia vedenkäyttäjiä ovat esimerkiksi kemian, elintarvike-ja juomateollisuuden, paperin ja siihen liittyvien tuotteiden, teräksen, elektroniikan ja tietokoneiden, metallien viimeistelyn, öljynjalostuksen ja kuljetusvälineiden laitokset. Kaiken kaikkiaan kaksi eniten vettä kuluttavaa talouden alaa ovat maatalous ja Lämpösähkö, vaikka muut teollisuudenalat saattavat käyttää huomattavan osan julkisesta vesihuollosta joillakin alueilla.

teollisuuden vedenkäytön osuus voi olla paljon suurempi tietyillä maantieteellisillä alueilla, ja näille alueille voi aiheutua huomattavia toimituspaineita. Alla olevassa kuvassa 3 esitetään veden niukkuuden maantieteellinen jakautuminen eri puolilla maailmaa. Veden niukkuudelle alttiit alueet todennäköisesti kokevat jatkuvaa kilpailua vesivaroista, mikä voi vaikuttaa suhteeseesi ympäröivään yhteisöön. Ole tietoinen laitoksesi sijainnista suhteessa mahdolliseen veden niukkuuteen, ja harkitse vesikilpailua, kun sijoitat uusia laitoksia tai rakennat suhteita uusiin toimittajiin. Yhdysvalloissa National Integrated Drug Information System ylläpitää käyttäjäystävällistä verkkoportaalia, jossa on ajankohtaista tietoa, ennusteita, karttoja, raportteja ja resursseja kuivuusolosuhteista ja veden niukkuudesta.

teollisuuden vedenkäyttö vaihtelee toimialoittain, sillä eri toiminnat vaativat erilaisia vedenottoja. Kehikossa 6 luetellaan kahdeksan teollisuudenalaa, jotka tarvitsevat runsaasti vettä.

vesi on monelle teollisuudenalalle erittäin tärkeä luonnonvara, minkä vuoksi vedenkäytön vähentämiseen on monia mahdollisuuksia. Korkean teknologian teollisuus, joka käyttää huomattavia määriä vettä puolijohteiden ja muiden komponenttien valmistukseen, vesi on elintärkeä teollisuuden toiminnalle. Piisirujen puhdistus ja huuhtelu voivat vaatia miljardeja litroja vettä vuodessa; yhden sirun tuottamiseen voidaan käyttää jopa 7900 gallonaa2. Vaatteet ovat myös korkealla vesivaltaisten teollisuudenalojen luettelossa, puuvillan tuotanto ja Tekstiilien käsittely vaativat huomattavia panoksia vettä. Teollisuuden valmistajista metsäteollisuussektori on Yhdysvaltain kolmanneksi suurin veden kuluttaja, ja se vaatii suuria vesimääriä sellun-ja paperinvalmistukseen. Sähkövoimateollisuus käyttää suoraan vettä laajasti jäähdytykseen ja päästöjen pesuun; fossiilisia polttoaineita käyttävät laitokset ja ydinvoimalat tarvitsevat satoja litroja vettä jokaista tuottamaansa kilowattituntia kohti 3. Taulukossa 1 esitetään tyypilliset vesimäärät, joita tarvitaan yhden tonnin tuottamiseen useista valmistetuista tuotteista.

teollisuudenalojen välillä on paljon vaihtelua suhteellisessa vedenkäytössä, ja veden tarve vaihtelee suuresti tuotteen tai palvelun eri vaiheissa arvoketju tavarantoimittajista tuotannon kautta tuotteen käyttöön. On tärkeää tietää, missä arvoketjussa toimialasi vedenkäyttö on raskainta, jotta voit kohdentaa parannustyöt asianmukaisesti. Esimerkiksi vaateteollisuus käyttää suuria määriä vettä raaka-ainetuotannossa, kun taas bioteknologia-ja lääketeollisuus käyttää suurimman osan vesivaroistaan suorissa toimissa. Taulukossa 2 esitetään veden vaikutuksen suhteellinen voimakkuus (nollasta kolmeen neliöön) arvoketjun eri lohkoissa useilla toimialoilla.

sivun alkuun

veden loppukäyttö: Veden käyttö laitoksissa

teollisuuden vesijätteiden vähentämiseksi on tärkeää ymmärtää, miten vettä käytetään laitoksissa monin tavoin. Veden loppukäytön ymmärtäminen on ratkaisevan tärkeää veden säästömahdollisuuksien tunnistamiseksi. Vaikka veden loppukäyttö vaihtelee toimialoittain ja laitoksittain,useimmissa teollisuuslaitoksissa esiintyy veden käyttötapoja. Veden käyttö useimmilla toimialoilla voidaan luokitella seuraaviin yleisiin käyttötarkoituksiin:

• tuotannon jalostus ja tuotteen sisäinen käyttö
• Apuprosessit (esim., saasteenhallinta, laboratoriot ja puhdistus)
• jäähdytys ja lämmitys (esim.jäähdytystornit ja kattilat)
• Kotitalouskäyttö (esim. vessat, keittiöt ja pesulat)
• Maisemakastelu

nämä laajat Kategoriat käsittävät monia teollisuuslaitosten tapoja käyttää vettä. Yhdysvaltalaisten teollisuusasiakkaiden keskuudessa jäähdytystoiminnot (mukaan lukien jäähdytystornit ja avoimet jäähdytysjärjestelmät) muodostavat suurimman yksittäisen teollisen veden loppukäytön kategorian, ja yli 50 prosenttia teollisuuden ja kaupan veden kysynnästä menee yhdessä jäähdyttämiseen 4.

eri käyttötarkoituksiin tarvittavan veden määrä vaihtelee toimialoittain. Palvelu-ja tuotantolaitokset tarvitsevat eniten vettä pesu-ja prosessointiin, kun taas elintarvike-ja juomalaitokset käyttävät suurimman osan vedensaannistaan tuotteiden valmistukseen. Kuvassa 4 esitetään esimerkkejä veden loppukäytöstä tietokone-ja elektroniikkateollisuudessa sekä elintarviketeollisuudessa.

veden Tärkeimmät käyttötarkoitukset tarjoavat usein suurimmat mahdollisuudet vesijätteen vähentämiseen ja tehokkuuden parantamiseen. Esimerkiksi monissa elintarvike -, juoma-ja lääkeyrityksissä puhdistusprosessilaitteet voivat muodostaa jopa 50-70 prosenttia laitoksen vedenkäytöstä, ja ne tarjoavat merkittävän mahdollisuuden säästää vettä5. Kuvassa 5 esitetään, miten vesi virtaa useiden eri käyttötarkoitusten läpi teollisuuslaitoksessa; huomaa, että kaikki uudelleenkäyttövaihtoehdot eivät sisälly tähän kaavioon. Ajattele, miltä samanlainen kaavio näyttäisi, joka näyttää veden käytön laitoksessasi.

näiden veden loppukäyttöluokkien lisäksi tietyillä teollisuudenaloilla on prosesseja, jotka vaativat huomattavia määriä vettä. Esimerkiksi tekstiiliteollisuudessa tyypillinen jatkuvan kankaanvalkaisualueen kone voi kuluttaa 11 000 gallonaa vettä tunnissa6.

sivun alkuun

Mittauslaitoksen vedenkäyttö: mittaus-ja Alimittaus

jotta saisit paremman käsityksen laitoksen vedenkäyttötavoista, on lähes aina hyödyllistä käyttää vesimittareita. Monet Lean-menetelmät perustuvat ajantasaisen ja tarkan tiedon saatavuuteen keskeisistä suorituskykymittareista. Mittaamalla veden käyttöä ja virtaamia laitoksen ja/tai prosessin tasolla on paljon helpompi tunnistaa veden tehokkuusmahdollisuudet. Kuten sanonta kuuluu, et voi hallita mitä et mittaa. Vesimittareita on kahdenlaisia: Lähdemittarit mittaavat laitokseen syötettävän veden määrää, kun taas mittarit mittaavat käyttöä tiettyihin toimintoihin, kuten jäähdytystorneihin, prosessikäyttöön tai maisemaveteen.

vesimittarit voivat olla joko kannettavia tai tiettyihin laitteisiin kiinnitettäviä. Käytä kannettavia vesimittareita mittaamaan veden virtauksia laitoksesi prosesseissa tai toiminnoissa osana Lean-pyrkimyksiä, kuten gemba-kävelyjä, value stream mapping-tapahtumia ja kaizen-tapahtumia (strategiat, joita käsitellään luvuissa 3-4). Käsikäyttöisen akustisen vesimittarin voi kiinnittää piippuun muutamissa paikoissa, joissa arvelee olevan liiallista vedenkäyttöä. Vertaile master-mittarin vesitietoja prosessissa putkien läpi virtaavaan veteen ja varmista, missä on mahdollisia vedensäästömahdollisuuksia. Nämä tiedot voivat auttaa sinua kehittämään vesitasetta (kuvattu luvussa 3). Katso lisäyksestä B resurssit, joiden avulla voit määrittää veden käyttöasteet, mukaan lukien laskelmat ja yksikkömuunnokset.

vedenkäytön tarkka mittaaminen voi auttaa tunnistamaan alueet, joihin kohdistetaan vähennyksiä, ja seuraamaan Vesitehokkuuden parannusten etenemistä. Näyttimet voivat myös auttaa tunnistamaan vuotoja ja ilmoittamaan, milloin laitteet ovat epäkunnossa. Joissakin tapauksissa voi olla hyödyllistä mitata myös vedenpainetta; paineen lasku voi kertoa vuodon esiintymisestä. Etenkään pienemmissä tiloissa ei kuitenkaan ole välttämättä järkeä käyttää mittareita kaikkialla. Harkitse mittareiden käyttöä, kun sinulla on tarve seurata tarkasti tietoja; esimerkiksi ennen ja jälkeen prosessin parannustapahtuman vesivaltaisella prosessilla. Mittareiden antamien tietojen avulla voit vertailla vedenkäyttöä ja nähdä, miten yrityksesi on parantanut laitoksesi vesitehokkuutta. Suuremmat tilat voivat myös integroida mittarit keskitettyihin rakennusten hallintajärjestelmiin, jolloin veden käyttöä on helppo seurata sähköisesti, tuottaa raportteja ja hälyttää, kun vuotoja tai poikkeamia havaitaan. Lisätietoja vesimittareiden käytöstä saat paikalliselta vesilaitokselta tai liitteen A resursseista.

oikean mittarin asentaminen ja sen toiminnan varmistaminen ovat kriittisiä tarkan veden mittauksen kannalta. On olemassa monia erilaisia ja kokoisia mittareita, jotka on tarkoitettu eri käyttötarkoituksiin, joten on tärkeää valita oikea. Väärä mitoitus tai mittarin tyyppi voi aiheuttaa ongelmia. Esimerkiksi alamittainen vesimittari voi aiheuttaa liiallista painehäviötä, virtaaman pienenemistä ja melua. Ylisuuret mittarit eivät ole taloudellisia eivätkä mittaa tarkasti minimivirtausasteita7. On myös tärkeää varmistaa, että vesimittarit kalibroidaan asianmukaisesti valmistajan suosituksen mukaisesti ja että mittauslaitteissa noudatetaan asianmukaisia huoltokäytäntöjä. Useimmissa mittareissa on sisäisiä mekaanisia osia ja ne alkavat alirekisteröidä käytetyn veden määrää mittarin vanhetessa ja mekaanisten osien kuluessa. Kun havaitaan poikkeavia vesimittauksia, tarkistetaan mittauslaitteet ja varmistetaan, että tulokset eivät johdu mittauslaitteiden vioista.

mittaamalla veden käyttöä laitoksen ja prosessin tasolla laitoksen henkilöstö voi koota tietoja Lean-parannustöiden tueksi. Tässä muutamia käytännön vinkkejä vesimittareiden käyttöön osana Lean-työtä:

• käytä virtausmittareita ja veden laatu-tai puhtausstandardeja veden käytön, virtauksen ja paineen tasojen standardityön määrittämiseen ottaen huomioon laitteiden eritelmien ja laitoksen toimintatapojen suosittelemat ”asetuspisteet”. Nämä lähtötasot antavat tärkeän kontekstin sille, mitkä ovat ”normaalit” toimintaparametrit, joiden perusteella parannuksia ja uusia vesihäviöitä voidaan arvioida.
• käytä mittareiden antamia tietoja sopivan tiheyden määrittämiseksi vesimäärien kokoamiseksi ja ilmoittamiseksi (esim., tunneittain, päivittäin tai viikoittain), joka parhaiten vastaa laitoksesi tarpeita.
• Näytä työntekijöille, miten vesimittareita luetaan ja käytetään osana lean-toimintoja, kuten gemba-kävelyjä, value stream mapping-tapahtumia ja Kaizen-tapahtumia, jotta he voivat tunnistaa veden säästömahdollisuuksia.
• lähetä vedenkäytön vähentämistavoitteet ja vedenkäyttötiedot tehtaan lattialle Lean production control boardeille tai muille esteettömille paikoille lisäämään työntekijöiden tietoisuutta vedenkäytöstä ja tehokkuudesta.
• Track-tiedot vesimittareista ajan kuluessa. Salkunhoitaja, ENERGY STAR-ohjelmasta saatavilla oleva Online building performance benchmarking-työkalu voi auttaa sinua seuraamaan ja vertailemaan vedenkulutustietoja. Lisätietoja salkunhoitajasta on liitteessä A.

sivun ylälaidassa

Vesijätteen kustannukset

kuten luvussa 1 todetaan, vedenkäyttöön liittyvät kustannukset sisältävät enemmän kuin välittömät kustannukset, jotka maksat vesihuollosta, mutta myös veden kustannukset, kun se kulkee prosessien ja toimintojen läpi (KS.Kuva 7). Laatikossa 7 on esimerkkejä vesikustannuksista, kuten energiasta, pilaantumisen rajoittamisesta, säännösten noudattamisesta ja raaka-ainekustannuksista.

laitoksen veden kokonaiskustannusten monien osatekijöiden arviointi voidaan aloittaa laitoksilta ostetun veden kustannuksista, mutta siihen olisi sisällyttävä myös veden käsittely -, käyttö-ja tyhjennysvaiheiden kustannukset. Nämä kustannukset voivat olla paljon enemmän kuin mitä näkyy sähkölaskussa. Vesikustannuksia arvioitaessa on tärkeää ottaa huomioon nämä ja muut välilliset kustannukset kaikissa laitoksen toiminnoissa. Muista käyttää arvioituja tulevia määriä arvioidessaan vesikustannuksia, jotta voidaan osoittaa säästötaso, joka on mahdollista, kun parannuksia tehdään.

vedenkäyttöön liittyvät kokonaiskustannukset ovat usein huomattavasti välittömiä kustannuksia suuremmat. Veden hankinnan välittömät kustannukset laitokselta eivät ehkä yksinään tunnu niin merkittäviltä, että vedenkäyttöä olisi syytä vähentää, mutta kun veden kokonaiskustannuksia arvioidaan, taloudelliset säästöt voivat olla huomattavat. Taulukossa 3 esitetään esimerkki veden erilaisista kustannuksista teollisessa prosessissa. Tässä esimerkissä pelkillä suorilla vesi-ja viemärikustannuksilla toteutettujen parannusten arvioitu säästö on vain 56 prosenttia arvioiduista säästöistä, kun käytetään veden kokonaiskustannuksia. Säästetyn veden joustavan kustannussäästön arvioidaan olevan 40 prosenttia käsittelyn kokonaiskustannuksista. Joustavilla käsittelykustannuksilla tarkoitetaan kustannuksia, jotka vaihtelevat käsitellyn veden määrän mukaan (esim.veden pumppaamiseen ja käsittelyyn käytetty energia, käsittelykemikaalit); kiinteät kustannukset (esim. käsittelyyn käytetyt tuotantohyödykkeet) eivät yleensä vaihtele jäteveden läpimenon muuttuessa.

Liite B sisältää Vesikustannuslaskurin, joka tarjoaa mallin teollisuuslaitosten vedenkäyttöön liittyvien yhteisten kustannusten laskemiseksi. Voi myös olla hyödyllistä arvioida mahdollisia vesi-ja dollarisäästöjä, jotka aiheutuisivat laitoksesi veden tehokkuustoimenpiteiden toteuttamisesta; Katso lisäyksestä C joitakin yhtälöitä, joita voit käyttää ohjaamaan näitä arvioita.

joillakin veden rasittamilla alueilla teollisuuslaitokset saattavat joutua vielä suurempiin vesiperäisiin kustannuksiin-tulonmenetyksiin, jotka johtuvat tarpeesta supistaa tuotantoa vedenjakeluhäiriöiden sattuessa. Kilpailu vedestä asuin -, maatalous -, teollisuus-ja ympäristötarpeiden välillä veden niukkuuden aikana voi johtaa siihen, että paikalliset vesihuoltoviranomaiset asettavat rajoituksia teollisuuden vedenkäytölle. Paikallisen vesihuollon häiriöherkkyyden ymmärtäminen voi olla tärkeä näkökohta arvioitaessa vedenkäytön todellisia kustannuksia laajennettaessa tai kehitettäessä uusia laitoksia.

seuraavassa luvussa käsitellään strategioita veden käytön ymmärtämiseksi laitoksessasi sekä mahdollisuuksia vähentää veden käyttöä ja parantaa toimintaa.

sivun alkuun

pohtimaan

• mitkä ovat veden ensisijaiset käyttötarkoitukset laitoksessasi?
• mitkä prosessit ja laitostoiminnot käyttävät eniten vettä?
• Mitä kustannuksia laitoksenne vedenkäytöstä aiheutuu? Mitä välillisiä kustannuksia ei ehkä oteta huomioon?

sivun alkuun

alaviitteet

1 Kenny, Joan F. et. al. Arvioitu veden käyttö Yhdysvalloissa vuonna 2005. USGS. 2009. USGS: n tietoihin ei sisälly kunnallisista vesistöistä johdettua teollista vedenkäyttöä, ainoastaan suorat vedennostot pinta-ja pohjavesilähteistä. Todellinen teollinen vedenkäyttö on todennäköisesti suurempaa. Lisätietoja veden käytöstä Yhdysvaltain ulkopuolella on AQUASTAT, Food and Agriculture Organization of the United Nations, ” Water Witching by Sector, Around 2003.”Huomaa, että FAO: n tiedot sisältävät lämpösähköisen jäähdytysveden nostot teollisuusveden kokonaismäärissä.

2 Uphadyay, Sanjay, ”Microelectronics – Fostering Growth Opportunities in the Ultrapure Water Market.”Frost & Sullivan. Elokuuta 2011.

3 CERES and Pacific Institute, ”Water Scarcity & Climate Change: Growing Risks for Businesses & Investors, ” helmikuu 2009.

4 Vickers, Amy. Handbook of Water Use and Conservation. Vesiaurapuristin. 2001.

5 General Electric Company Water & Process Technologies, ”Solutions for Sustainable Water Savings: a Guide to Water Efficiency”, 2007.

6 North Carolina Department of Environment and Natural Resources, Water Efficiency Manual for Commercial, Industrial and Institutional Facilities, toukokuu 2009.

7 Smith, Timothy A. Plumbing Systems and Design. Vesimittarin valinta ja mitoitus. 2008.

sivun alkuun

Toolkit Navigation

• Contents & kuittaukset
• tiivistelmä
• Esipuhe
• Luku 1: Johdanto
• Luku 2: vedenkäyttö ja Vesijäte teollisuuslaitoksissa
• Luku 3: Vesijätteen löytyminen tehtaan lattialta
• luku 4: laihaa ja Vesitehokkuuden parantamisstrategiat
• Luku 5: laihaa ja vettä tehtaan lattian ulkopuolella
• luku 6: johtopäätös
• lisäys a: vesitehokkuusresurssit ja teknisen avun tarjoajat
• lisäys B: Vesikustannuslaskija
• Liite C: Vesiyksikköjen muunnokset ja laskelmat
• Liite D: Vesitehokkuusmahdollisuuksien tarkistuslista
• Liite E: Vesitermien Sanasto

sivun alkuun