US EPA

Zużycie wody i ścieki wodne w obiektach przemysłowych

• definicja odpadów wodnych
• Zużycie wody przemysłowej
• zastosowania końcowe wody: sposób wykorzystania wody w obiektach
• wykorzystanie wody w obiekcie pomiarowym: Pomiar i zanurzenie
• koszty związane z zużyciem wody
• do rozważenia
• Przypisy>
• Nawigacja zestawu narzędzi

definicja odpadów wodnych

woda jest jednym z najbardziej krytycznych zasobów na świecie i jest niezbędna dla wszystkich rodzajów przemysłu. Woda jest wymagana w znacznych ilościach, aby utworzyć towarów od produktów spożywczych do chipsów krzemowych. W tym zestawie narzędzi termin „odpady wodne” odnosi się do wykorzystania wody poza punktem, który optymalizuje wartość dla klienta. Obejmuje to Zużycie wody bez wartości dodanej w trakcie eksploatacji obiektu i procesów wsparcia, a także od łańcucha dostaw poprzez produkcję, wykorzystanie produktu i usuwanie odpadów. Odpady wodne mogą szkodzić zdrowiu i dobremu samopoczuciu ludzi i ekosystemów poprzez odwracanie uwagi od innych potrzeb i pożytecznych zastosowań. Ograniczenie marnotrawstwa wody może pomóc zapewnić obecnym i przyszłym pokoleniom dostęp do zrównoważonych zasobów wody.

Zwiększ wydajność wody w swoim zakładzie, ograniczając straty wody, nie tylko poprzez zmniejszenie poboru wody, ale także poprzez znalezienie kreatywnych sposobów na bardziej efektywne wykorzystanie wody. Wydajność wody, jako termin używany w tym zestawie narzędzi, odnosi się do zmniejszenia ilości wody zużywanej na jednostkę produkcji. Wydajność wody odnosi się do minimalnej ilości wody potrzebnej do wykonania zadania. (Należy zauważyć, że poprawa wydajności wody nie musi oznaczać zmniejszenia całkowitego zużycia wody przez Zakład, ponieważ wzrost produkcji może zrównoważyć wzrost wydajności wody.) Przykłady odpadów wodnych obejmują:

• utrata wody w wyniku uszkodzeń materiału, takich jak nieszczelne dysze węża
• usuwanie wody, która może być ponownie wykorzystana, na przykład oczyszczona woda do płukania
• zrzuty ścieków
• woda używana przez urządzenia o dużym przepływie zamiast bardziej wydajnych alternatyw
• nadmierne zużycie wody, takie jak użycie zbyt dużej ilości wody do czyszczenia obiektów lub części

zrozumienie wielu miejsc, w których występują odpady wody, jest ważnym punktem krok do identyfikacji obszarów do poprawy.

początek strony

Zużycie wody w przemyśle

wykorzystanie wody przez przemysł, zarówno w Stanach Zjednoczonych, jak i na całym świecie, stanowi znaczną część całkowitego zużycia wody. Szacuje się, że zużycie wody przemysłowej w USA wynosi ponad 18,2 mld galonów dziennie (z bezpośredniego poboru wody, z wyłączeniem zużycia wody z publicznego zaopatrzenia w wodę)1. Podczas gdy wypłaty wody przemysłowej stanowią zaledwie pięć procent całkowitych wypłat wody w Stanach Zjednoczonych, wypłaty wody z energii termoelektrycznej stanowią 49 procent. Przedsiębiorstwa przemysłowe i produkcyjne korzystają również z około 12% publicznych zasobów wodnych. Przemysłowi użytkownicy wody obejmują obiekty zaangażowane w takie sektory, jak chemikalia, żywność i napoje, Papier i powiązane produkty, stal, Elektronika i komputery, obróbka metali, rafinacja ropy naftowej i sprzęt transportowy. Ogólnie rzecz biorąc, dwa najbardziej zużywające wodę sektory gospodarki to Rolnictwo i Energetyka termoelektryczna, chociaż inne gałęzie przemysłu mogą wykorzystywać znaczną część publicznych zasobów wody w niektórych obszarach.

udział zużycia wody przemysłowej w niektórych obszarach geograficznych może być znacznie większy, a obszary te mogą doświadczać znacznej presji na dostawy. Rysunek 3 poniżej przedstawia rozmieszczenie geograficzne niedoboru wody na całym świecie. Obszary narażone na niedobór wody prawdopodobnie będą doświadczać ciągłej konkurencji o zasoby wodne, co może mieć wpływ na twoje relacje z otaczającą społecznością. Należy pamiętać o lokalizacji obiektu w stosunku do potencjalnego niedoboru wody i wziąć pod uwagę konkurencję w zakresie wody przy lokalizacji nowych obiektów lub budowaniu relacji z nowymi dostawcami. W Stanach Zjednoczonych Krajowy Zintegrowany System informacji o suszy prowadzi przyjazny dla użytkownika portal internetowy z aktualnymi informacjami, prognozami, mapami, raportami i zasobami dotyczącymi warunków suszy i niedoboru wody.

zużycie wody przemysłowej różni się w zależności od sektora, ponieważ różne działania wymagają różnych źródeł wody. W rubryce 6 wymieniono osiem branż, które wymagają znacznych nakładów wody.

woda jest bardzo ważnym zasobem dla wielu branż, w związku z czym istnieje wiele możliwości zmniejszenia zużycia wody. W przypadku przemysłu high-tech, który wykorzystuje znaczne ilości wody do produkcji półprzewodników i innych komponentów, woda ma kluczowe znaczenie dla działalności przemysłu. Czyszczenie i płukanie chipów silikonowych może wymagać miliardów galonów wody rocznie; do wytworzenia jednego Chipa można użyć do 7900 galonów2. Odzież zajmuje również wysokie miejsce na liście przemysłów wymagających dużej ilości wody, a produkcja bawełny i przetwórstwo Tekstyliów wymagają znacznych nakładów wody. Wśród producentów przemysłowych sektor produktów leśnych jest trzecim co do wielkości konsumentem wody w USA, wymagającym dużych ilości wody do produkcji masy celulozowej i papieru. Przemysł elektroenergetyczny bezpośrednio intensywnie wykorzystuje wodę do chłodzenia i usuwania emisji; elektrownie na paliwa kopalne i elektrownie jądrowe wymagają setek litrów wody na każdą kilowatogodzinę wytwarzanej przez nie elektrycznej3. Tabela 1 pokazuje typowe ilości wody wymagane do wytworzenia jednej tony kilku wytworzonych produktów.

we względnym zużyciu wody w sektorach przemysłowych istnieje wiele różnic, a zapotrzebowanie na wodę znacznie się różni na poszczególnych etapach produktu lub usługiłańcucha wartości, od dostawców przez produkcję do wykorzystania produktu. Ważne jest, aby wiedzieć, gdzie w łańcuchu wartości zużycie wody w Twojej branży jest najcięższe,aby odpowiednio ukierunkować wysiłki na poprawę. Na przykład przemysł odzieżowy wykorzystuje duże ilości wody w produkcji surowców, podczas gdy przemysł biotechnologiczny i farmaceutyczny wykorzystuje większość swoich zasobów wodnych w bezpośrednich operacjach. Tabela 2 przedstawia względną intensywność oddziaływania wody (od zera do trzech kwadratów) w różnych segmentach łańcucha wartości dla kilku sektorów przemysłu.

początek strony

końcowe zużycie wody: W jaki sposób woda jest wykorzystywana w obiektach

aby zmniejszyć straty wody w przemyśle, ważne jest, aby zrozumieć wiele sposobów, w jakie woda jest wykorzystywana w obiektach. Zrozumienie końcowych zastosowań wody ma kluczowe znaczenie dla identyfikacji możliwości oszczędzania wody. Podczas gdy końcowe zastosowania wody różnią się w zależności od branży i obiektu, istnieją kategorie zużycia wody, które są obecne w większości obiektów przemysłowych. Zużycie wody w większości branż można podzielić na następujące szerokie zastosowania końcowe:

• przetwarzanie produkcji i wykorzystanie w produkcie
• procesy pomocnicze (np.
• chłodzenie i ogrzewanie (np. wieże chłodnicze i kotły)
• wewnętrzne użytkowanie domowe (np. toalety, kuchnie i pralnie)
• nawadnianie krajobrazu

te szerokie kategorie obejmują wiele sposobów, w jaki obiekty przemysłowe wykorzystują wodę. Wśród amerykańskich klientów przemysłowych operacje chłodzenia (w tym wieże chłodnicze i otwarte systemy chłodzenia) stanowią największą kategorię końcowego zastosowania wody przemysłowej, przy czym ponad 50 procent zapotrzebowania na wodę przemysłową i komercyjną przeznacza się łącznie na chłodzenie4.

ilość wody potrzebnej do różnych zastosowań końcowych różni się w zależności od branży. Zakłady usługowe i produkcyjne wymagają największej ilości wody do mycia i przetwarzania, podczas gdy zakłady spożywcze i napoje wykorzystują większość pobieranej wody do przygotowania produktu. Rysunek 4 przedstawia przykłady końcowych zastosowań wody w przemyśle komputerowym i elektronicznym oraz w przemyśle przetwórstwa spożywczego.

główne końcowe zastosowania wody często zapewniają największe możliwości redukcji strat wody i poprawy wydajności. Na przykład w wielu firmach z branży spożywczej, napojów i farmaceutycznej urządzenia do czyszczenia mogą stanowić od 50 do 70 procent całkowitego zużycia wody w obiekcie i stanowią znaczną szansę na oszczędzanie wody5. Fig. 5 ilustruje, w jaki sposób woda przepływa przez kilka różnych zastosowań końcowych w zakładzie przemysłowym; zauważ, że ten diagram nie zawiera wszystkich opcji ponownego użycia. Pomyśl, jak wyglądałby podobny schemat, który pokazuje zużycie wody w Twoim zakładzie.

poza tymi kategoriami zastosowań końcowych wody, określone gałęzie przemysłu mają procesy, które wymagają znacznych ilości wody. Na przykład w przemyśle tekstylnym typowa maszyna do ciągłego wybielania tkanin może zużywać 11 000 galonów wody na godzinę6.

początek strony

instalacja pomiarowa Zużycie wody: Pomiar i zanurzenie

aby lepiej zrozumieć wzorce zużycia wody w zakładzie, prawie zawsze pomocne jest używanie wodomierzy. Wiele metod Lean polega na dostępności aktualnych i dokładnych informacji na temat kluczowych wskaźników wydajności. Dzięki pomiarom zużycia wody i przepływów na poziomie zakładu I / lub procesu znacznie łatwiej jest zidentyfikować możliwości w zakresie wydajności wody. Jak mówi przysłowie, nie możesz zarządzać tym, czego nie mierzysz. Istnieją dwa rodzaje wodomierzy: wodomierze źródłowe mierzą ilość wody dostarczanej do obiektu, podczas gdy wodomierze mierzą wykorzystanie do określonych działań, takich jak wieże chłodnicze, wykorzystanie procesowe lub zużycie wody w krajobrazie.

wodomierze mogą być przenośne lub zamontowane na określonym sprzęcie. Użyj przenośnych wodomierzy do pomiaru przepływu wody dla procesów lub operacji w zakładzie, w ramach działań Lean, takich jak spacery gemba, mapowanie strumienia wartości i wydarzenia kaizen (strategie omówione w rozdziałach 3-4). Ręczny wodomierz akustyczny można przymocować do rury w kilku miejscach, w których może występować nadmierne zużycie wody. Porównaj dane dotyczące wody z licznika głównego z wodą przepływającą przez rury w procesie, aby potwierdzić, gdzie istnieją potencjalne możliwości oszczędności wody. Dane te mogą pomóc w opracowaniu bilansu wodnego (opisanego w Rozdziale 3). Zob. Dodatek B, aby uzyskać zasoby, które pomogą Ci określić wskaźniki zużycia wody, w tym obliczenia i konwersje jednostek.

dokładny Pomiar zużycia wody może pomóc w zidentyfikowaniu obszarów ukierunkowanych redukcji i śledzeniu postępów w ulepszaniu wydajności wody. Zanurzacze mogą również pomóc w identyfikacji wycieków i wskazaniu, kiedy sprzęt działa nieprawidłowo. W niektórych przypadkach przydatny może być również pomiar ciśnienia wody; spadek ciśnienia może wskazywać na obecność wycieku. Jednak, zwłaszcza w przypadku mniejszych obiektów, używanie liczników niekoniecznie będzie miało sens wszędzie. Rozważ używanie liczników, gdy masz potrzebę dokładnego śledzenia danych, na przykład przed i po zdarzeniu usprawniającym proces w procesie wymagającym dużej ilości wody. Na podstawie danych dostarczonych przez liczniki można porównać zużycie wody i zobaczyć, jak twoje wysiłki poprawiły wydajność wody w zakładzie. Większe obiekty mogą również zintegrować liczniki z scentralizowanymi systemami zarządzania budynkiem, co ułatwia elektroniczne śledzenie zużycia wody, generowanie raportów i wywoływanie alertów w przypadku wykrycia wycieków lub anomalii. Aby uzyskać dodatkowe porady dotyczące używania wodomierzy, skonsultuj się z lokalnym zakładem wodociągowym lub zasobami w dodatku A.

instalacja WŁAŚCIWEGO wodomierza i zapewnienie jego prawidłowego działania mają kluczowe znaczenie dla dokładnego pomiaru wody. Istnieje wiele typów i rozmiarów mierników przeznaczonych do różnych zastosowań, dlatego ważne jest, aby wybrać odpowiedni. Nieprawidłowy rozmiar lub Rodzaj miernika może powodować problemy. Na przykład niewymiarowy wodomierz może powodować nadmierne straty ciśnienia, mniejszy przepływ i hałas. Zbyt duże liczniki nie są ekonomiczne i nie mierzą dokładnie minimalnych wartości przepływu7. Ważne jest również, aby upewnić się, że wodomierze są prawidłowo kalibrowane zgodnie z zaleceniami producenta i że stosowane są odpowiednie praktyki konserwacyjne w urządzeniach pomiarowych. Większość liczników ma wewnętrzne części mechaniczne i zacznie zaniżać ilość zużywanej wody w miarę starzenia się licznika i zużycia części mechanicznych. W przypadku wykrycia nieprawidłowych pomiarów wody należy sprawdzić urządzenia pomiarowe, aby upewnić się, że wyniki nie są spowodowane awariami urządzeń pomiarowych.

mierząc zużycie wody w obiekcie i na poziomie procesu, personel obiektu może gromadzić dane, aby informować o działaniach usprawniających. Oto kilka praktycznych wskazówek dotyczących korzystania z wodomierzy w ramach działań Lean:

• użyj przepływomierzy i norm jakości lub czystości wody, aby ustalić standardowe prace dla poziomu zużycia wody, przepływu i ciśnienia, z uwzględnieniem „punktów zadanych” zalecanych przez specyfikacje sprzętu i procedury operacyjne obiektu. Te poziomy odniesienia stanowią ważny kontekst dla „normalnych” parametrów eksploatacyjnych, w odniesieniu do których można ocenić poprawę i nowe straty wody.
• wykorzystuje dane dostarczane przez mierniki do określenia odpowiedniej częstotliwości agregowania i raportowania pomiarów wody (np., godzinowe, dzienne lub tygodniowe), które najlepiej spełniają potrzeby Twojego obiektu.
• Pokaż pracownikom, jak czytać i używać wodomierzy w ramach działań Lean, takich jak spacery gemba, mapowanie strumienia wartości i wydarzenia kaizen, aby mogli zidentyfikować możliwości oszczędzania wody.
• zamieść cele redukcji zużycia wody i informacje o zużyciu wody na hali produkcyjnej na tablicach kontroli produkcji lub w innych dostępnych miejscach, aby zwiększyć świadomość na temat zużycia wody i wydajności wśród pracowników.
• śledź dane z wodomierzy w czasie. Portfolio Manager, narzędzie do porównywania wydajności budynków online dostępne w programie ENERGY STAR, może pomóc w śledzeniu i porównywaniu danych dotyczących zużycia wody. Aby uzyskać więcej informacji na temat zarządzającego portfelem, zobacz załącznik A.

początek strony

koszty odpadów wody

jak wspomniano w rozdziale 1, koszty związane z zużyciem wody obejmują więcej niż bezpośrednie koszty zaopatrzenia w wodę, ale także koszty wody podczas jej przepływu w procesach i operacjach (patrz rysunek 7). Ramka 7 zawiera przykłady kosztów wody, takich jak energia, kontrola zanieczyszczeń, zgodność z przepisami i koszty surowców.

Szacowanie wielu składników całkowitego kosztu wody dla obiektu może rozpocząć się od kosztu wody zakupionej od mediów, ale powinno również obejmować koszt kroków wymaganych do przetworzenia, użycia i odprowadzenia wody. Koszty te mogą stanowić dużo więcej niż to, co pojawia się na rachunku za media. Przy szacowaniu kosztów wody ważne jest uwzględnienie tych i innych kosztów pośrednich we wszystkich funkcjach obiektu. Należy pamiętać o stosowaniu szacowanych przyszłych stawek przy ocenie kosztów wody, aby przewidzieć poziom oszczędności, który będzie możliwy po wprowadzeniu ulepszeń.

pełne koszty związane z zużyciem wody często znacznie przewyższają koszty bezpośrednie. Bezpośredni koszt zakupu wody od przedsiębiorstwa może nie wydawać się wystarczająco znaczący, aby zasługiwać na wysiłki na rzecz zmniejszenia zużycia wody, ale gdy oceniany jest pełny koszt wody, oszczędności finansowe mogą być znaczne. Tabela 3 przedstawia przykład różnych kosztów wody w procesie przemysłowym. W tym przykładzie szacowane oszczędności wynikające z wdrożenia usprawnień przy użyciu wyłącznie bezpośrednich kosztów wody i kanalizacji stanowią jedynie 56% szacowanych oszczędności przy wykorzystaniu pełnego kosztu wody. Szacuje się, że elastyczne oszczędności kosztów wody konserwowanej stanowią 40 procent całkowitych kosztów uzdatniania. Elastyczne koszty uzdatniania odnoszą się do wydatków, które różnią się w zależności od objętości uzdatnionej wody (np. energia używana do pompowania i uzdatniania wody, chemikalia do uzdatniania); koszty stałe (np. sprzęt kapitałowy używany do uzdatniania) zazwyczaj nie różnią się w miarę zmian przepustowości ścieków.

Dodatek B zawiera kalkulator kosztów wody, który zawiera szablon do obliczania wspólnych kosztów związanych z wykorzystaniem wody w obiektach przemysłowych. Przydatne może być również oszacowanie potencjalnych oszczędności wody i dolara, które wynikałyby z wdrożenia środków efektywności wodnej w zakładzie; patrz Dodatek C dla niektórych równań, które można wykorzystać do prowadzenia tych szacunków.

w niektórych obszarach zagrożonych wodą zakłady przemysłowe mogą napotkać możliwość jeszcze większych kosztów związanych z wodą-straty dochodów z konieczności ograniczenia produkcji w przypadku zakłóceń w dostawach wody. Konkurencja o wodę dla potrzeb mieszkaniowych, rolniczych, przemysłowych i środowiskowych w okresach niedoboru wody może skłonić lokalnych zarządców wody do nałożenia ograniczeń na zużycie wody przemysłowej. Zrozumienie podatności na zakłócenia lokalnych dostaw wody może być ważnym czynnikiem przy ocenie rzeczywistych kosztów zużycia wody podczas rozbudowy lub rozbudowy nowych obiektów.

w następnym rozdziale omówiono strategie pozwalające zrozumieć, w jaki sposób woda jest wykorzystywana w zakładzie oraz określić możliwości zmniejszenia zużycia wody i usprawnienia działalności.

początek strony

do rozważenia

• jakie są podstawowe zastosowania wody w Twoim zakładzie?
• jakie procesy i operacje w obiektach zużywają najwięcej wody?
• jakie koszty związane są z zużyciem wody w Twoim obiekcie? Jakie koszty pośrednie mogą być nierozliczone?

do góry strony

Przypisy

1 al. Szacunkowe Zużycie wody w Stanach Zjednoczonych w 2005 roku. USGS. 2009. Dane USGS nie obejmują zużycia wody przemysłowej pobranej z miejskich systemów wodnych, a jedynie bezpośrednie wycofywanie ze źródeł powierzchniowych i podziemnych. Rzeczywiste zużycie wody przemysłowej jest prawdopodobnie większe. Aby uzyskać informacje na temat zużycia wody poza USA, zobacz AQUASTAT, Food and Agriculture Organization of the United Nations ,” water within by Sector, Around 2003.”Należy zauważyć, że dane FAO obejmują wycofywanie termoelektrycznej wody chłodzącej w całkowitych wartościach wody przemysłowej.

2 Uphadyay, Sanjay, ” Microelectronics-Fostering Growth Opportunities in the ultraczystej wody Market.”Frost & 19 sierpnia 2011r.

„niedobór wody& : Rosnące ryzyko dla firm & inwestorzy, ” luty 2009.

4 Vickers, Amy. Podręcznik użytkowania i ochrony wód. WaterPlow Press. 2001.

5 General Electric Company Water & technologie procesowe, „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. instalacje hydrauliczne i projektowanie. Dobór i dobór wodomierza. 2008.

początek strony

Nawigacja zestawu narzędzi

• spis treści & podziękowania
• Streszczenie
• wstęp
• Rozdział 1: Wprowadzenie
• Rozdział 2: zużycie wody i odpady wody w obiektach przemysłowych
• Rozdział 3: znajdowanie odpadów wody na hali produkcyjnej
• Rozdział 4: Lean i strategie poprawy wydajności wody
• Rozdział 5: Lean i woda poza halą fabryczną
• rozdział 6: wnioski
• dodatek a: zasoby związane z efektywnością wody i dostawcy pomocy technicznej
• Dodatek B: Kalkulator kosztów wody
• Dodatek C: konwersje i obliczenia jednostek wody
• dodatek D: lista kontrolna możliwości efektywności wody
• dodatek E: słowniczek terminów wodnych

początek strony