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il consumo di Acqua e delle Acque Reflue Industriali, Impianti

• Definizione di Spreco di Acqua
• Acqua Industriale Uso
• Acqua Usi Finali: Come l’Acqua Viene Utilizzata in Strutture
• Misurazione Uso dell’Acqua: Misurazione e Submetering
• Costi Associati con l’Uso di Acqua
• Considerare
• Note a piè di pagina
• Toolkit di Navigazione

Definizione di Spreco di Acqua

l’Acqua è una delle risorse più critiche del mondo, ed è necessario per tutti i tipi di industria. L’acqua è necessaria in quantità sostanziali per crearemerci dai prodotti alimentari ai chip di silicio. In questo toolkit, il termine “spreco di acqua” si riferisce all’uso di acqua oltre il punto che ottimizza il valore per il cliente. Ciò include l’uso di acqua non a valore aggiunto durante le operazioni degli impianti e i processi di supporto, e dalla catena di approvvigionamento fino alla produzione, all’uso del prodotto e allo smaltimento dei rifiuti. Lo spreco di acqua può causare danni alla salute e al benessere delle persone e degli ecosistemi deviando l’acqua da altri bisogni e usi benefici. Ridurre lo spreco di acqua può contribuire a garantire che le generazioni presenti e future abbiano accesso a un approvvigionamento idrico sostenibile.

Migliora l’efficienza idrica della tua struttura riducendo lo spreco di acqua, non solo riducendo l’assunzione di acqua, ma trovando modi creativi per utilizzare l’acqua in modo più efficiente. L’efficienza idrica, come il termine è usato in questo toolkit, si riferisce alle riduzioni della quantità di acqua utilizzata per unità di produzione. L’efficienza idrica si riferisce alla quantità minima di acqua necessaria per eseguire un’attività. (Si noti che i miglioramenti dell’efficienza idrica non significano necessariamente che l’uso totale di acqua di un impianto è diminuito, poiché gli aumenti della produzione possono compensare i guadagni di efficienza idrica.) Esempi di rifiuti idrici includono:

• la Perdita di acqua attraverso il materiale di errori, quali che perde ugelli tubo
• Scartando acqua che potrebbero essere riutilizzati, come trattare l’acqua di risciacquo
• gli scarichi di acque Reflue
• Acqua utilizzata da un elevato flusso di elettrodomestici invece di alternative più efficienti
• Uso dell’acqua in eccesso di necessità, come l’uso di troppa acqua per impianto o di parti di pulizia

Comprendere i molti luoghi in cui lo spreco di acqua si verifica è un primo passo importante per individuare le aree di miglioramento.

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Uso industriale dell’acqua

L’uso dell’acqua da parte delle industrie, sia negli Stati Uniti che in tutto il mondo, rappresenta una parte significativa dell’uso totale dell’acqua. L’uso di acqua industriale negli Stati Uniti è stimato in più di 18,2 miliardi di galloni al giorno (da prelievi diretti di acqua, escluso l’uso di acqua dalla fornitura di acqua pubblica)1. Mentre i prelievi di acqua industriale rappresentano solo il cinque per cento dei prelievi totali di acqua negli Stati Uniti, i prelievi di acqua di potenza termoelettrica rappresentano il 49 per cento. Anche le imprese industriali e manifatturiere utilizzano circa il 12% dell’approvvigionamento idrico pubblico. Gli utenti di acqua industriale includono strutture coinvolte in settori quali prodotti chimici, alimentari e bevande, carta e prodotti associati, acciaio, elettronica e computer, finitura dei metalli, raffinazione del petrolio e attrezzature di trasporto. Nel complesso, due dei settori che consumano più acqua dell’economia sono l’agricoltura e l’energia termoelettrica, sebbene altre industrie possano utilizzare una percentuale significativa delle forniture idriche pubbliche in alcune aree.

La quota di utilizzo industriale dell’acqua può essere molto maggiore in determinate aree geografiche, e queste aree possono subire notevoli pressioni di approvvigionamento. La figura 3, sotto, mostra una distribuzione geografica della scarsità d’acqua in tutto il mondo. Le aree soggette a scarsità d’acqua probabilmente sperimenteranno una continua concorrenza per le risorse idriche, che possono influire sul tuo rapporto con la comunità circostante. Essere consapevoli della posizione della vostra struttura rispetto alla potenziale scarsità d’acqua, e prendere in considerazione la concorrenza acqua quando siting nuove strutture o la costruzione di relazioni con nuovi fornitori. Negli Stati Uniti, il National Integrated Drought Information System mantiene un portale web user-friendly con informazioni aggiornate, previsioni, mappe, rapporti e risorse che affrontano le condizioni di siccità e la scarsità d’acqua.

L’uso industriale dell’acqua varia a seconda del settore, poiché diverse attività richiedono diversi input di acqua. Il riquadro 6 elenca otto industrie che richiedono notevoli input di acqua.

L’acqua è una risorsa molto importante per molte industrie e, di conseguenza, ci sono molte opportunità per ridurre l’uso dell’acqua. Nel caso dell’industria high-tech, che utilizza notevoli quantità di acqua per produrre semiconduttori e altri componenti, l’acqua è vitale per le operazioni dell’industria. Pulizia e risciacquo chip di silicio può richiedere miliardi di galloni di acqua all’anno; per produrre un singolo chip può utilizzare fino a 7.900 galloni2. L’abbigliamento è anche al primo posto nella lista delle industrie ad alta intensità idrica, con la produzione di cotone e la lavorazione tessile che richiedono notevoli input di acqua. Tra i produttori industriali, il settore dei prodotti forestali è il terzo più grande consumatore di acqua negli Stati Uniti, che richiede elevati volumi di acqua per la produzione di pasta e carta. L’industria dell’energia elettrica utilizza direttamente l’acqua in modo estensivo per il raffreddamento e il lavaggio delle emissioni; le centrali a combustibile fossile e le centrali nucleari richiedono centinaia di litri d’acqua per ogni chilowattora di elettricità che producono3. La tabella 1 mostra le quantità d’acqua tipiche necessarie per produrre una tonnellata di diversi prodotti fabbricati.

C’è molta variazione tra i settori industriali nell’uso relativo dell’acqua e la necessità di acqua varia notevolmente attraverso le fasi del prodotto o del servizio catena del valore, dai fornitori alla produzione fino all’uso del prodotto. È importante sapere dove nella catena del valore l’uso di acqua del tuo settore è più pesante, in modo da poter indirizzare in modo appropriato gli sforzi di miglioramento. Ad esempio, l’industria dell’abbigliamento utilizza elevati volumi di acqua nella produzione di materie prime, mentre l’industria biotecnologica e farmaceutica utilizza la maggior parte delle sue risorse idriche nelle operazioni dirette. La tabella 2 mostra l’intensità relativa dell’impatto dell’acqua (da zero a tre quadrati) in diversi segmenti della catena del valore per diversi settori industriali.

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Usi finali dell’acqua: Come viene utilizzata l’acqua negli impianti

Al fine di ridurre lo spreco di acqua nell’industria, è importante comprendere i molti modi in cui l’acqua viene utilizzata all’interno degli impianti. Comprendere gli usi finali dell’acqua è fondamentale per identificare le opportunità di risparmio idrico. Mentre gli usi finali dell’acqua variano da industria e da impianto, ci sono categorie di uso dell’acqua che sono presenti nella maggior parte degli impianti industriali. L’uso dell’acqua nella maggior parte delle industrie può essere classificato nei seguenti usi finali generali:

• Produzione lavorazione e uso in-prodotto
• Processi ausiliari (ad es. il controllo dell’inquinamento, laboratori e pulizia)
• Raffreddamento e riscaldamento (ad esempio, torri di raffreddamento, caldaie a)
• Indoor uso domestico (ad esempio, servizi igienici, cucine e lavanderia)
• irrigazione

Queste categorie comprendono molti dei modi impianti industriali utilizzo di acqua. Tra i clienti industriali degli Stati Uniti, le operazioni di raffreddamento (comprese le torri di raffreddamento e i sistemi di raffreddamento aperti) costituiscono la singola categoria più ampia di utilizzo finale dell’acqua industriale, con oltre il 50% della domanda di acqua industriale e commerciale combinata verso il raffreddamento4.

La quantità di acqua necessaria per i vari usi finali varia a seconda dell’industria. Gli impianti di servizio e produzione richiedono la maggior parte dell’acqua per il lavaggio e la lavorazione, mentre le strutture per alimenti e bevande utilizzano la maggior parte della loro assunzione di acqua nella preparazione del prodotto. La figura 4 mostra esempi di usi finali dell’acqua nell’industria manifatturiera di computer ed elettronica e nell’industria alimentare.

I principali usi finali dell’acqua offrono spesso le maggiori opportunità per la riduzione degli sprechi idrici e il miglioramento dell’efficienza. Ad esempio, in molte aziende alimentari, delle bevande e farmaceutiche, le attrezzature per il processo di pulizia possono rappresentare fino al 50-70% dell’uso totale di acqua di una struttura e rappresentano una notevole opportunità per risparmiare acqua5. La figura 5 illustra come l’acqua scorre attraverso diversi usi finali in un impianto industriale; si noti che questo diagramma non include tutte le opzioni di riutilizzo. Pensa a come apparirebbe un diagramma simile che mostra l’uso dell’acqua nella tua struttura.

Oltre a queste categorie di uso finale dell’acqua, industrie specifiche hanno processi che richiedono quantità significative di acqua. Per esempio, nell’industria tessile, una macchina continua tipica della gamma della candeggina del tessuto può consumare 11.000 galloni di acqua all’ora6.

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Impianto di misurazione Uso dell’acqua: misurazione e submetering

Per ottenere una migliore comprensione dei modelli di utilizzo dell’acqua presso la vostra struttura, è quasi sempre utile utilizzare i contatori dell’acqua. Molti metodi Lean si basano sulla disponibilità di informazioni tempestive e accurate sulle principali metriche delle prestazioni. Misurando l’uso e i flussi di acqua a livello di impianto e / o di processo, diventa molto più facile identificare le opportunità di efficienza idrica. Come dice il proverbio, non puoi gestire ciò che non misuri. Esistono due tipi di contatori d’acqua: i contatori sorgente misurano la quantità di acqua fornita alla struttura, mentre i sottometri misurano l’utilizzo per attività specifiche come torri di raffreddamento, uso del processo o uso dell’acqua del paesaggio.

I contatori dell’acqua possono essere portatili o fissati su apparecchiature specifiche. Utilizzare contatori d’acqua portatili per misurare i flussi d’acqua per i processi o le operazioni nella vostra struttura, come parte di sforzi Lean come gemba walks, value stream mapping, e kaizen eventi (strategie discusse nei capitoli 3-4). È possibile legare un contatore dell’acqua acustico tenuto in mano su un tubo in alcuni punti in cui si pensa che potrebbe esserci un uso eccessivo di acqua. Confronta i dati dell’acqua dal contatore principale con l’acqua che scorre attraverso i tubi nel processo per confermare dove ci sono potenziali opportunità di risparmio idrico. Questi dati possono aiutare a sviluppare un bilancio idrico (descritto nel capitolo 3). Per informazioni sulle risorse, consultare l’Appendice B per determinare i tassi di utilizzo dell’acqua, inclusi calcoli e conversioni di unità.

Misurare con precisione l’uso dell’acqua può aiutare a identificare le aree per riduzioni mirate e monitorare i progressi dagli aggiornamenti dell’efficienza idrica. I sottometri possono anche aiutare a identificare le perdite e indicare quando l’apparecchiatura non funziona correttamente. In alcuni casi, può anche essere utile misurare la pressione dell’acqua; un calo di pressione può indicare la presenza di una perdita. Tuttavia, soprattutto per le strutture più piccole, non avrà necessariamente senso utilizzare i contatori ovunque. Considerare l’utilizzo di contatori quando si ha la necessità di monitorare attentamente i dati; ad esempio, prima e dopo un evento di miglioramento del processo su un processo ad alta intensità di acqua. Puoi utilizzare i dati forniti dai contatori per confrontare l’uso dell’acqua e vedere come i tuoi sforzi hanno migliorato l’efficienza idrica della tua struttura. Le strutture più grandi possono anche integrare i contatori in sistemi di gestione centralizzata degli edifici, facilitando il monitoraggio elettronico dell’utilizzo dell’acqua, la generazione di report e l’attivazione di avvisi in caso di perdite o anomalie. Per ulteriori consigli su quando utilizzare i contatori dell’acqua, consultare l’utilità idrica locale o le risorse nell’appendice A.

Installare il contatore corretto e assicurarne il corretto funzionamento è fondamentale per una misurazione accurata dell’acqua. Esistono molti tipi e dimensioni di metri destinati a diversi usi, quindi è importante scegliere quello corretto. Dimensionamento improprio o tipo di metro può causare problemi. Ad esempio, un contatore dell’acqua sottodimensionato può causare un’eccessiva perdita di pressione, una riduzione del flusso e del rumore. I misuratori sovradimensionati non sono economici e non misurano accuratamente le portate minime7. È anche importante assicurarsi che i contatori dell’acqua siano calibrati correttamente secondo le raccomandazioni del produttore e che siano seguite le pratiche di manutenzione appropriate sulle apparecchiature di misurazione. La maggior parte dei contatori hanno parti meccaniche interne e inizierà a sotto-registrare la quantità di acqua utilizzata come il contatore invecchia e le parti meccaniche usura. Quando vengono rilevate misurazioni anomale dell’acqua, controllare l’apparecchiatura di misurazione per assicurarsi che i risultati non siano dovuti a guasti dell’apparecchiatura di misurazione.

Misurando l’uso dell’acqua a livello di impianto e di processo, il personale della struttura può compilare dati per informare gli sforzi di miglioramento Lean. Ecco alcuni consigli pratici per l’utilizzo di contatori d’acqua come parte degli sforzi magri:

• Utilizzare i misuratori di portata e gli standard di qualità o pulizia dell’acqua per stabilire un lavoro standard per l’utilizzo dell’acqua, il flusso e i livelli di pressione, tenendo conto dei “set point” raccomandati dalle specifiche delle apparecchiature e dalle procedure operative dell’impianto. Questi livelli di base forniscono un contesto importante di ciò che rappresenta i parametri operativi “normali” rispetto ai quali è possibile valutare miglioramenti e nuove perdite di acqua.
• Utilizzare i dati forniti dai contatori per determinare la frequenza appropriata per l’aggregazione e la comunicazione delle misure idriche (ad es., oraria, giornaliera o settimanale) che meglio soddisfa le esigenze della vostra struttura.
• Mostra ai dipendenti come leggere e utilizzare i contatori dell’acqua come parte di attività Lean come gemba walks, value stream mapping e kaizen events, in modo che possano identificare le opportunità di risparmio idrico.
• Post obiettivi di riduzione dell’uso dell’acqua e informazioni sull’uso dell’acqua sul pavimento della fabbrica su schede di controllo della produzione snella o in altri luoghi accessibili per aumentare la consapevolezza dell’uso e dell’efficienza dell’acqua tra i dipendenti.
• Traccia i dati dai contatori dell’acqua nel tempo. Portfolio Manager, uno strumento di benchmarking delle prestazioni degli edifici online disponibile dal programma ENERGY STAR può aiutarti a tracciare e confrontare i dati sul consumo di acqua. Per ulteriori informazioni sul gestore del portafoglio, vedere l’Appendice A.

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Costi dei rifiuti idrici

Come indicato nel capitolo 1, i costi associati all’uso dell’acqua comprendono più dei costi diretti che si pagano per l’approvvigionamento idrico, ma anche i costi dell’acqua durante i processi e le operazioni (vedere Figura 7). Il riquadro 7 fornisce esempi di costi dell’acqua, come l’energia, il controllo dell’inquinamento, la conformità normativa e i costi delle materie prime.

La stima delle molte componenti del costo totale dell’acqua per un impianto può iniziare con il costo dell’acqua acquistata dalle utenze, ma dovrebbe anche includere il costo delle fasi necessarie per elaborare, utilizzare e scaricare l’acqua. Questi costi possono ammontare a un buon affare più di quello che appare su una bolletta. Quando si stimano i costi dell’acqua, è importante considerare questi e altri costi indiretti in tutte le funzioni di una struttura. Assicurarsi di utilizzare i tassi futuri stimati quando si valutano i costi dell’acqua, al fine di proiettare il livello di risparmio che sarà possibile quando vengono apportati miglioramenti.

I costi completi associati all’uso dell’acqua spesso superano di gran lunga i costi diretti. Il costo diretto dell’acquisto di acqua da un’utilità potrebbe non sembrare abbastanza significativo da meritare lo sforzo di ridurre l’uso dell’acqua, ma quando viene valutato l’intero costo dell’acqua, i risparmi finanziari possono essere sostanziali. La tabella 3 mostra un esempio dei vari costi dell’acqua in un processo industriale. In questo esempio, il risparmio stimato dall’implementazione di miglioramenti utilizzando i costi diretti dell’acqua e delle fogne è solo il 56% del risparmio stimato utilizzando l’intero costo dell’acqua. Il risparmio flessibile di acqua conservata è stimato essere 40 per cento del costo totale del trattamento. I costi di trattamento flessibili si riferiscono a spese che variano in base al volume di acqua trattata (ad esempio, energia utilizzata per pompare e trattare l’acqua, prodotti chimici di trattamento); i costi fissi (ad esempio, attrezzature di capitale utilizzate per il trattamento) non variano in genere al variare della portata delle acque reflue.

L’appendice B contiene un calcolatore dei costi dell’acqua che fornisce un modello per il calcolo dei costi comuni associati all’uso dell’acqua negli impianti industriali. Può anche essere utile stimare il potenziale risparmio idrico e in dollari che deriverebbe dall’implementazione di misure di efficienza idrica presso la struttura; vedere l’appendice C per alcune equazioni che è possibile utilizzare per guidare queste stime.

In alcune aree soggette a stress idrico, gli impianti industriali possono affrontare la possibilità di un costo ancora maggiore legato all’acqua, quello della perdita di entrate derivanti dalla necessità di ridurre la produzione in caso di interruzioni dell’approvvigionamento idrico. La concorrenza per l’acqua tra le esigenze residenziali, agricole, industriali e ambientali durante i periodi di scarsità d’acqua può portare i gestori idrici locali a imporre limiti all’uso dell’acqua industriale. Comprendere la vulnerabilità all’interruzione delle forniture idriche locali può essere una considerazione importante quando si valutano i costi reali dell’uso dell’acqua durante l’espansione o lo sviluppo di nuove strutture.

Il prossimo capitolo discute le strategie per capire come l’acqua viene utilizzata presso la vostra struttura e identificare le opportunità per ridurre l’uso di acqua e migliorare le operazioni.

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Da considerare

• Quali sono gli usi finali dell’acqua primaria nella tua struttura?
• Quali processi e operazioni di impianto utilizzano più acqua?
• Quali costi sono associati all’uso dell’acqua della vostra struttura? Quali costi indiretti potrebbero non essere contabilizzati?

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Note a piè di pagina

1 Kenny, Joan F. et. al. Consumo stimato di acqua negli Stati Uniti nel 2005. USGS. 2009. I dati dell’USGS non includono l’uso di acqua industriale proveniente da sistemi idrici municipali, ma solo prelievi diretti da fonti superficiali e sotterranee. L’uso effettivo dell’acqua industriale è probabilmente maggiore. Per informazioni sull’uso dell’acqua al di fuori degli Stati Uniti, vedere AQUASTAT, Food and Agriculture Organization of the United Nations, “Water Withdrawal by Sector, Around 2003.”Si noti che i dati FAO includono i prelievi di acqua di raffreddamento termoelettrico nei suoi totali di acqua industriale.

2 Uphadyay, Sanjay, ” Microelettronica-Promuovere opportunità di crescita nel mercato dell’acqua ultrapura.”Frost & Sullivan. 19 Agosto 2011.

3 CERES and Pacific Institute, ” Water Scarsity & Cambiamenti climatici: Rischi crescenti per le imprese& Investitori, ” Febbraio 2009.

4 Vickers, Amy. Manuale di uso e conservazione dell’acqua. WaterPlow Stampa. 2001.

5 General Electric Company Water& Tecnologie di processo, “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, May 2009.

7 Smith, Timothy A. Sistemi idraulici e design. Selezione e dimensionamento del contatore dell’acqua. 2008.

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Toolkit di Navigazione

• Contenuto & Ringraziamenti
• in Sintesi
• Prefazione
• Capitolo 1: Introduzione
• Capitolo 2: Utilizzo dell’Acqua e delle Acque Reflue Industriali, Strutture
• Capitolo 3: La ricerca di perdite d’Acqua sul Pavimento della Fabbrica
• Capitolo 4: Magra e Acqua di Miglioramento dell’Efficienza delle Strategie
• Capitolo 5: Magra e Acqua Oltre la Fabbrica
• Capitolo 6: Conclusioni
• Appendice A: Acqua di Efficienza delle Risorse e Assistenza Tecnica Provider
• Appendice B: Calcolatore del costo dell’acqua
• Appendice C: Conversioni e calcoli delle unità idriche
• Appendice D: Lista di controllo sull’efficienza idrica
• Appendice E: Glossario dei termini idrici

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