US EPA

utilizarea apei și a deșeurilor de apă la instalațiile industriale

• definiția deșeurilor de apă
• utilizarea apei industriale
• Utilizări finale ale apei: modul în care se utilizează apa la instalațiile
• utilizarea apei la instalația de măsurare
• costurile asociate cu utilizarea apei
• Li>
• Toolkit navigation

definiția deșeurilor de apă

apa este una dintre cele mai critice resurse din lume și este necesară pentru toate tipurile de industrie. Apa este necesară în cantități substanțiale pentru a creamărfuri de la produse alimentare la chipsuri de siliciu. În acest set de instrumente, termenul „deșeuri de apă” se referă la utilizarea apei dincolo de punctul care optimizează valoarea pentru client. Aceasta include utilizarea apei fără valoare adăugată pe parcursul operațiunilor instalației și al proceselor de sprijin și de la lanțul de aprovizionare până la producție, utilizarea produsului și eliminarea deșeurilor. Deșeurile de apă pot dăuna sănătății și bunăstării oamenilor și ecosistemelor prin devierea apei de la alte nevoi și utilizări benefice. Reducerea deșeurilor de apă poate contribui la asigurarea accesului generațiilor prezente și viitoare la o aprovizionare durabilă cu apă.

îmbunătățiți eficiența apei din instalația dvs. prin reducerea deșeurilor de apă, nu numai prin reducerea aportului de apă, ci prin găsirea unor modalități creative de utilizare a apei mai eficient. Eficiența apei, așa cum este utilizat termenul în acest set de instrumente, se referă la reduceri ale cantității de apă utilizată pe unitatea de producție. Eficiența apei se referă la cantitatea minimă de apă necesară pentru a îndeplini o sarcină. (Rețineți că îmbunătățirile eficienței apei nu înseamnă neapărat că utilizarea totală a apei a unei instalații este scăzută, deoarece creșterile producției pot compensa câștigurile de eficiență a apei.) Exemple de deșeuri de apă includ:

• pierderea apei prin defecțiuni materiale, cum ar fi duzele furtunului neetanșe
• aruncarea apei care ar putea fi refolosită, cum ar fi apa de clătire tratată
• evacuările apelor uzate
• apa utilizată de aparatele cu debit mare în loc de alternative mai eficiente
• utilizarea apei în exces de necesitate, cum ar fi utilizarea prea multă apă pentru curățarea instalației sau a pieselor

înțelegerea numeroaselor locuri în care se produc deșeurile de apă este un prim pas important domenii de îmbunătățire.

partea de sus a paginii

utilizarea apei industriale

utilizarea apei de către industrii, atât în Statele Unite, cât și în întreaga lume, reprezintă o parte semnificativă din utilizarea totală a apei. Utilizarea apei industriale din SUA este estimată la peste 18,2 miliarde de galoane pe zi (din retragerile directe de apă, fără a include utilizarea apei din alimentarea publică cu apă)1. În timp ce retragerile Industriale de apă reprezintă doar cinci la sută din totalul retragerilor de apă din Statele Unite, retragerile de apă termoelectrice reprezintă 49 la sută. Întreprinderile industriale și de producție utilizează, de asemenea, aproximativ 12% din aprovizionarea publică cu apă. Utilizatorii industriali de apă includ facilități implicate în sectoare precum produse chimice, alimente și băuturi, hârtie și produse asociate, oțel, electronică și calculatoare, finisarea metalelor, rafinarea petrolului și echipamente de transport. În general, două dintre cele mai consumatoare de apă sectoare ale economiei sunt agricultura și energia termoelectrică, deși alte industrii pot utiliza o proporție semnificativă din aprovizionarea cu apă publică în unele zone.

ponderea utilizării apei industriale poate fi mult mai mare în anumite zone geografice, iar aceste zone pot experimenta presiuni substanțiale de aprovizionare. Figura 3, de mai jos, arată o distribuție geografică a deficitului de apă pe tot globul. Zonele predispuse la deficitul de apă vor experimenta probabil o concurență continuă pentru resursele de apă, ceea ce poate afecta relația dvs. cu comunitatea din jur. Fiți conștienți de locația instalației dvs. în raport cu deficitul potențial de apă și luați în considerare concurența cu apa atunci când amplasați noi facilități sau construiți relații cu noi furnizori. În Statele Unite, Sistemul Național integrat de informații despre secetă menține un portal web ușor de utilizat, cu informații actuale, prognoze, hărți, rapoarte și resurse care abordează condițiile de secetă și deficitul de apă.

utilizarea apei industriale variază în funcție de sector, deoarece diferite activități necesită intrări diferite de apă. Caseta 6 enumeră opt industrii care necesită intrări substanțiale de apă.

apa este o resursă foarte importantă pentru multe industrii și, ca urmare, există multe oportunități de reducere a consumului de apă. În cazul industriei de înaltă tehnologie, care utilizează cantități considerabile de apă pentru fabricarea semiconductorilor și a altor componente, apa este vitală pentru operațiunile din industrie. Curățarea și clătirea cipurilor de siliciu pot necesita miliarde de galoane de apă pe an; pentru a produce un singur cip se pot utiliza până la 7.900 de galoane 2. Îmbrăcămintea se situează, de asemenea, pe primul loc în lista industriilor mari consumatoare de apă, producția de bumbac și prelucrarea textilelor necesitând intrări substanțiale de apă. Printre producătorii industriali, sectorul produselor forestiere este al treilea cel mai mare consumator de apă din SUA, necesitând volume mari de apă pentru fabricarea celulozei și hârtiei. Industria energiei electrice utilizează în mod direct pe scară largă apa pentru răcire și spălarea emisiilor; centralele pe combustibili fosili și centralele nucleare necesită sute de litri de apă pentru fiecare kilowatt-oră de energie electrică pe care o produc3. Tabelul 1 prezintă cantitățile tipice de apă necesare pentru a produce o tonă de mai multe produse fabricate.

există multe variații între sectoarele industriale în ceea ce privește utilizarea relativă a apei, iar nevoia de apă variază foarte mult în etapele produsului sau serviciuluilanțul valoric, de la furnizori până la producție până la utilizarea produsului. Este important să știți unde în lanțul valoric este cea mai mare utilizare a apei din industria dvs., astfel încât să puteți viza în mod corespunzător eforturile de îmbunătățire. De exemplu, industria confecțiilor folosește volume mari de apă în producția de materii prime, în timp ce industria biotehnologică și Farmaceutică folosește majoritatea resurselor sale de apă în operațiuni directe. Tabelul 2 prezintă intensitatea relativă a impactului apei (variind de la zero la trei pătrate) în diferite segmente ale lanțului valoric pentru mai multe sectoare industriale.

partea de sus a paginii

Utilizări finale ale apei: Cum se utilizează apa în instalații

pentru a reduce risipa de apă în industrie, este important să înțelegem numeroasele moduri în care apa este utilizată în instalații. Înțelegerea utilizărilor finale ale apei este esențială pentru identificarea oportunităților de economisire a apei. În timp ce utilizările finale ale apei variază în funcție de industrie și de instalație, există categorii de utilizare a apei care sunt prezente la majoritatea instalațiilor industriale. Utilizarea apei în majoritatea industriilor poate fi clasificată în următoarele utilizări finale generale:

• prelucrarea producției și utilizarea în produs
• procese auxiliare (de ex. de control al poluării, laboratoare și curățare)
• răcire și încălzire (de exemplu, turnuri de răcire și cazane)
• uz casnic în interior (de exemplu, toalete, bucătării și spălătorie)
• irigarea peisajului

aceste categorii largi cuprind multe dintre modurile în care instalațiile industriale utilizează apa. În rândul clienților industriali din SUA, operațiunile de răcire (inclusiv turnurile de răcire și sistemele de răcire deschise) cuprind cea mai mare categorie de utilizare finală a apei industriale, cu peste 50% din cererea de Apă industrială și comercială combinată către răcire4.

cantitatea de apă necesară pentru diferitele utilizări finale diferă în funcție de industrie. Instalațiile de Service și de producție necesită cea mai mare cantitate de apă pentru spălare și prelucrare, în timp ce instalațiile pentru alimente și băuturi utilizează cea mai mare parte a aportului de apă în prepararea produsului. Figura 4 prezintă exemple de utilizări finale ale apei în industria prelucrătoare de calculatoare și electronice și în industria de prelucrare a alimentelor.

utilizările finale majore ale apei oferă adesea cele mai mari oportunități pentru reducerea deșeurilor de apă și îmbunătățirea eficienței. De exemplu, în multe companii de produse alimentare, băuturi și farmaceutice, echipamentele pentru procesul de curățare pot reprezenta până la 50-70% din consumul total de apă al unei instalații și reprezintă o oportunitate substanțială de a economisi apă5. Figura 5 ilustrează modul în care apa curge prin mai multe utilizări finale diferite într-o instalație industrială; rețineți că această diagramă nu include toate opțiunile de reutilizare. Gândiți-vă cum ar arăta o diagramă similară care arată utilizarea apei la instalația dvs.

dincolo de aceste categorii de utilizare finală a apei, industriile specifice au procese care necesită cantități semnificative de apă. De exemplu, în industria textilă, o mașină tipică de înălbire continuă a țesăturilor poate consuma 11.000 de galoane de apă pe oră6.

în partea de sus a paginii

Instalație de măsurare utilizarea apei: contorizare și Submetrare

pentru a înțelege mai bine modelele de utilizare a apei la unitatea dvs., este aproape întotdeauna util să utilizați contoare de apă. Multe metode Lean se bazează pe disponibilitatea informațiilor în timp util și exacte privind valorile cheie ale performanței. Prin măsurarea utilizării apei și a fluxurilor la nivelul instalației și/sau al procesului, devine mult mai ușor să se identifice oportunitățile de eficiență a apei. După cum se spune, Nu poți gestiona ceea ce nu măsori. Există două tipuri de contoare de apă: contoarele sursă măsoară cantitatea de apă furnizată instalației, în timp ce submetrele măsoară utilizarea pentru activități specifice, cum ar fi turnurile de răcire, utilizarea procesului sau utilizarea apei de peisaj.

apometrele pot fi portabile sau fixate pe echipamente specifice. Utilizați contoare portabile de apă pentru a măsura fluxurile de apă pentru procesele sau operațiunile din instalația dvs., ca parte a eforturilor slabe, cum ar fi gemba walks, value stream mapping și kaizen events (strategii discutate în capitolele 3-4). Puteți lega un contor de apă acustic de mână pe o conductă în câteva locuri în care credeți că ar putea exista o utilizare excesivă a apei. Comparați datele de apă de la contorul principal cu apa care curge prin conducte în acest proces pentru a confirma unde există potențiale oportunități de economisire a apei. Aceste date vă pot ajuta să dezvoltați un echilibru al apei (descris în Capitolul 3). Consultați Anexa B pentru resurse care vă ajută să determinați ratele de utilizare a apei, inclusiv calculele și conversiile unităților.

măsurarea precisă a utilizării apei vă poate ajuta să identificați zonele pentru reduceri direcționate și să urmăriți progresul din îmbunătățirile eficienței apei. Submetrele pot ajuta, de asemenea, la identificarea scurgerilor și la indicarea când echipamentul funcționează defectuos. În unele cazuri, poate fi utilă și măsurarea presiunii apei; o scădere a presiunii poate indica prezența unei scurgeri. Cu toate acestea, în special pentru instalațiile mai mici, nu va avea neapărat sens să folosiți contoare peste tot. Luați în considerare utilizarea contoarelor atunci când aveți nevoie să urmăriți îndeaproape datele; de exemplu, înainte și după un eveniment de îmbunătățire a procesului pe un proces intensiv în apă. Puteți utiliza datele furnizate de contoare pentru a compara utilizarea apei și a vedea cum eforturile dvs. au îmbunătățit eficiența apei din instalația dvs. Instalațiile mai mari pot integra, de asemenea, contoarele în sistemele centralizate de gestionare a clădirilor, facilitând urmărirea electronică a consumului de apă, generarea de rapoarte și declanșarea alertelor atunci când se constată scurgeri sau anomalii. Pentru sfaturi suplimentare privind utilizarea contoarelor de apă, consultați serviciul local de apă sau resursele din anexa A.

instalarea contorului corect și asigurarea funcționării corespunzătoare a acestuia sunt esențiale pentru măsurarea corectă a apei. Există multe tipuri și dimensiuni de contoare destinate diferitelor utilizări, deci este important să o alegeți pe cea corectă. Dimensionarea necorespunzătoare sau tipul de contor pot cauza probleme. De exemplu, un contor de apă subdimensionat poate provoca pierderi excesive de presiune, debit redus și zgomot. Contoarele supradimensionate nu sunt economice și nu măsoară cu precizie ratele minime de curgere7. De asemenea, este important să se asigure că contoarele de apă sunt calibrate corespunzător în conformitate cu recomandările producătorului și că sunt respectate practicile de întreținere adecvate pentru echipamentele de măsurare. Majoritatea contoarelor au piese mecanice interne și vor începe să Sub-înregistreze cantitatea de apă utilizată pe măsură ce contorul îmbătrânește și piesele mecanice se uzează. Când sunt detectate măsurători anormale ale apei, verificați echipamentul de măsurare pentru a vă asigura că rezultatele nu se datorează defecțiunilor echipamentului de măsurare.

prin măsurarea utilizării apei la nivelul instalației și al procesului, personalul instalației poate compila date pentru a informa eforturile de îmbunătățire slabă. Iată câteva sfaturi practice pentru utilizarea contoarelor de apă ca parte a eforturilor slabe:

• utilizați debitmetre și standarde de calitate sau de curățenie a apei pentru a stabili lucrări standard pentru utilizarea apei, debitul și nivelurile de presiune, luând în considerare „punctele stabilite” recomandate de specificațiile echipamentelor și procedurile de operare ale instalației. Aceste niveluri de bază oferă un context important al ceea ce reprezintă parametrii de funcționare „normali” în raport cu care pot fi evaluate îmbunătățirile și noile pierderi de apă.
• utilizează datele furnizate de contoare pentru a determina frecvența adecvată pentru agregarea și raportarea măsurilor privind apa (de ex., pe oră, zilnic sau săptămânal) care satisface cel mai bine nevoile instalației dvs.
• arată angajaților cum să citească și să utilizeze contoarele de apă ca parte a activităților slabe, cum ar fi plimbările gemba, cartografierea fluxului de valori și evenimentele kaizen, astfel încât să poată identifica oportunitățile de economisire a apei.
• postați obiectivele de reducere a utilizării apei și informațiile privind utilizarea apei pe podeaua fabricii pe panourile de control ale producției slabe sau în alte locuri accesibile pentru a crește gradul de conștientizare a utilizării și eficienței apei în rândul angajaților.
• urmăriți datele de la contoarele de apă în timp. Manager de portofoliu, un instrument online de evaluare comparativă a performanței clădirilor disponibil din programul ENERGY STAR vă poate ajuta să urmăriți și să comparați datele privind consumul de apă. Pentru mai multe informații despre Managerul de portofoliu, a se vedea anexa A.

în partea de sus a paginii

costurile deșeurilor de apă

după cum se menționează în Capitolul 1, costurile asociate utilizării apei includ mai mult decât costurile directe pe care le plătiți pentru alimentarea cu apă, dar și costurile apei în timpul deplasării prin procese și operațiuni (a se vedea Figura 7). Caseta 7 oferă exemple de costuri ale apei, cum ar fi energia, controlul poluării, respectarea reglementărilor și costurile materiilor prime.

estimarea numeroaselor componente ale costului total al apei pentru o instalație poate începe cu costul apei achiziționate de la utilități, dar ar trebui să includă și costul pașilor necesari procesării, utilizării și descărcării apei. Aceste costuri se pot ridica la o afacere bună mai mult decât ceea ce apare pe o factură de utilități. Atunci când se estimează costurile apei, este important să se ia în considerare aceste și alte costuri indirecte în toate funcțiile unei instalații. Asigurați-vă că utilizați ratele viitoare estimate atunci când evaluați costurile cu apa, pentru a proiecta nivelul de economii care va fi posibil atunci când se vor face îmbunătățiri.

costurile totale asociate utilizării apei depășesc adesea cu mult costurile directe. Costul direct al achiziționării apei de la o utilitate poate să nu pară suficient de semnificativ pentru a merita efortul de a reduce utilizarea apei, dar atunci când se evaluează costul total al apei, economiile financiare pot fi substanțiale. Tabelul 3 prezintă un exemplu al diferitelor costuri ale apei într-un proces industrial. În acest exemplu, economiile estimate din implementarea îmbunătățirilor folosind doar costurile directe de apă și canalizare reprezintă doar 56% din economiile estimate folosind costul total al apei. Economiile flexibile de costuri ale apei conservate sunt estimate la 40% din costul total al tratamentului. Costurile flexibile de tratare se referă la cheltuieli care variază în funcție de volumul de apă tratată (de exemplu, energia utilizată pentru pomparea și tratarea apei, substanțele chimice de tratare); costurile fixe (de exemplu, echipamentele de capital utilizate pentru tratare) nu variază de obicei pe măsură ce debitul apelor uzate se modifică.

Anexa B conține un Calculator al costurilor apei care oferă un șablon pentru calcularea costurilor comune asociate utilizării apei în instalațiile industriale. De asemenea, poate fi util să estimați economiile potențiale de apă și dolar care ar rezulta din implementarea măsurilor de eficiență a apei la instalația dvs.; consultați Anexa C pentru unele ecuații pe care le puteți utiliza pentru a ghida aceste estimări.

în unele zone cu stres de apă, instalațiile industriale se pot confrunta cu posibilitatea unui cost și mai mare legat de apă-cel al veniturilor pierdute din necesitatea de a reduce producția în cazul întreruperilor aprovizionării cu apă. Concurența pentru apă pentru nevoile rezidențiale, agricole, industriale și de mediu în perioadele de deficit de apă poate determina managerii locali de apă să impună limite utilizării apei industriale. Înțelegerea vulnerabilității la întreruperea aprovizionării locale cu apă poate fi un aspect important atunci când se evaluează costurile reale ale utilizării apei atunci când se extind sau se dezvoltă noi instalații.

capitolul următor discută strategiile de înțelegere a modului în care apa este utilizată la instalația dvs. și identificarea oportunităților de reducere a utilizării apei și de îmbunătățire a operațiunilor.

partea de sus a paginii

să ia în considerare

• care sunt principalele utilizări finale de apă la facilitatea dumneavoastră?
• ce procese și operațiuni ale instalației utilizează cea mai mare cantitate de apă?
• ce costuri sunt asociate cu utilizarea apei din instalația dvs.? Ce costuri indirecte nu pot fi contabilizate?

partea de sus a paginii

note de subsol

1 Kenny, Joan F. et. al. Utilizarea estimată a apei în Statele Unite în 2005. USGS. 2009. Datele USGS nu includ utilizarea apei industriale extrase din sistemele de apă municipale, ci doar retrageri directe din surse de suprafață și de apă subterană. Utilizarea efectivă a apei industriale este probabil mai mare. Pentru informații despre utilizarea apei în afara SUA, a se vedea AQUASTAT, Organizația Națiunilor Unite pentru Alimentație și Agricultură, „retragerea apei pe sectoare, în jurul anului 2003.”Rețineți că datele FAO includ retragerile de apă de răcire termoelectrică în totalurile sale de Apă industrială.2 Uphadyay, Sanjay, ” Microelectronica-promovarea oportunităților de creștere pe piața apei Ultrapure.”Frost & Sullivan. 19 August 2011.

3 CERES și Pacific Institute,”deficitul de apă & schimbările climatice: Riscuri în creștere pentru întreprinderi & investitori, ” februarie 2009.

4 Vickers, Amy. Manual de Utilizare și conservare a apei. WaterPlow Press. 2001.

5 General Electric Company Water & tehnologii de proces,” soluții pentru economii durabile de apă: Un ghid pentru eficiența apei”, 2007.6 Departamentul de mediu și Resurse Naturale din Carolina de Nord, Manual de eficiență a apei pentru facilități comerciale, industriale și instituționale, mai 2009.7 Smith, Timothy A. sisteme sanitare și proiectare. Selectarea și dimensionarea contorului de apă. 2008.

partea de sus a paginii

Toolkit Navigation

• cuprins& mulțumiri
• rezumat executiv
• Prefață
• Capitolul 1: Introducere
• Capitolul 2: Utilizarea apei și a deșeurilor de apă la instalațiile industriale
• Capitolul 3: găsirea deșeurilor de apă pe podeaua fabricii
• capitolul 4: Strategii de îmbunătățire a eficienței Lean și a apei
• Capitolul 5: Lean și apă dincolo de podeaua fabricii
• capitolul 6: concluzie
• anexa A: Resurse de eficiență a apei și furnizori de asistență tehnică
• anexa B: Calculator costul apei
• Anexa C: conversii unitate de apă și calcule
• Anexa D: eficiența apei oportunitate Lista de verificare
• Anexa E: Glosar de Termeni de apă

partea de sus a paginii