ANALIZA ZUŻYCIA WODY W SEKTORZE OBRÓBKI
POWIERZCHNIOWEJ METALI
Sektor obróbki powierzchniowej metali zużywa duże ilości wody, która stanowi podstawowy czynnik
wielu procesów produkcyjnych. Niniejszy dokument zawiera informacje i sugestie, które umożliwiają:
- ograniczenie kosztów zużycia wody i odprowadzania ścieków;
- wdrożenie lepszych praktyk niż inne zakłady;
- poprawę prośrodowiskowej polityki zakładu.
OPIS ANALIZY
Informacje na temat zużycia kwasów i wody w sektorze obróbki powierzchniowej metali, włączając
również galwanizernie1, uzyskano na podstawie poufnego kwestionariusza przesłanego do
producentów z Wielkiej Brytanii. Mimo iż zebrane wyniki wykazały znaczące różnice nawet między
zakładami o podobnym profilu (prawdopodobnie ze względu na różnice w stosowanych metodach
pomiarowych), stanowią one podstawę do scharakteryzowania sektora obróbki wykańczającej metali i
wyciągnięcia właściwych wniosków.
Ogólna charakterystyka sektora obróbki wykańczającej metali
Ogólna charakterystyka sektora obróbki powierzchniowej w Wielkiej Brytanii przedstawia się
następująco:
- około 50 % zakładów zatrudnia mniej niż 20 pracowników;
- 40 % zakładów wykazuje roczny obrót poniżej 1 mln GPB;
- mniej niż połowa zakładów posiada łatwo dostępne dane dotyczące zużycia wody w
procesie produkcji;
- większość zakładów ma odbiorców z różnych gałęzi przemysłu. Do najważniejszych należą:
przemysł maszynowy, motoryzacyjny, lotniczy, budownictwo oraz produkcja wyrobów
metalowych powszechnego użytku;
- ponad 90 % wody wykorzystywane jest do procesu płukania, jednak żaden z ankietowanych
zakładów nie dokonuje odrębnych pomiarów dotyczących zużycia wody w tym procesie.
Jednostkowe zużycie wody w odniesieniu do wielkości produkcji
Jednostkowe zużycie wody różni się znacząco w poszczególnych zakładach. Zakłady o najmniejszej
efektywności zużywają relatywnie kilkaset razy więcej wody niż najlepszy wytwórca.
Zebrane wyniki przedstawiono na wykresach 1 i 2 z uwzględnieniem różnicy w sposobie mierzenia
wielkości produkcji (m2/m3 lub tona/m3).
Spośród zakładów mierzących wielkość produkcji w m2 powierzchni poddanej obróbce 50 % zużywa
mniej niż 0,175 m3 wody/m2 produktu poddanego obróbce W zakładach przedstawiających produkcję
w tonach, 50 % zużywa mniej niż 2 m3 wody/tonę produktu.
1
Niniejszy dokument zawiera informacje dotyczące zużycia wody we wszystkich typach zakładów w sektorze
obróbki wykańczającej metali. Szczegóły dotyczące zużycia kwasów zawarte są w dokumencie EG44 - Analiza
zużycia kwasów w sektorze obróbki powierzchniowej metali. Dokument EG46 - Analiza zużycia wody oraz kwasów
w galwanizerniach przedstawia dane dotyczące zużycia wody i kwasów w galwanizerniach. Kopie tych
dokumentów można zamówić bezpłatnie za pośrednictwem Infolinii Środowiskowej.
1
30
25
20
15
10
5
0
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1+
zużycie wody [m3/m2]
Wykres 1. Jednostkowe zużycie wody w m3/m2 powierzchni poddanej obróbce
25
20
15
10
5
0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 20+
zużycie wody [m3/tonę]
Wykres 2. Jednostkowe zużycie wody w m3/tonę wytworzonego produktu
Jednostkowe zużycie wody w odniesieniu do obrotów i liczby pracowników
Wyniki analizy pokazały, że zużycie wody nie wzrasta proporcjonalnie do wielkości zakładu mierzonej
liczbą zatrudnionych pracowników. Mniejsze zakłady zużywają z reguły więcej wody na jednostkę
powierzchni poddanej obróbce niż więksi producenci.
Średnie roczne zużycie wody jest proporcjonalne do wielkości obrotów. Wyjątek stanowią zakłady o
najwyższych obrotach. Prawdopodobnie inwestują one więcej w działanie na rzecz oszczędności wody
lub nie ujmują osobno wydatków związanych ze zużyciem tego czynnika produkcyjnego.
Zależność tę przedstawiono na Wykresie 3. Zaznaczone wartości oszacowano w oparciu o średni koszt
zakupu wody i odprowadzenia ścieków dla zakładów przemysłowych (1,20 GBP za m3). Ustalono
również, że koszty te nie przekraczają 1% obrotów.
2
odpowiedzi [%]
odpowiedzi [%]
Płukanie
Płukanie przez zanurzanie w wannach stosuje ponad 60 % respondentów. Jak wykazały badania
jednoczesne wykorzystanie techniki zanurzeniowej, spryskiwania i płukanie w mgle wodnej2 jest
bardziej oszczędne i daje możliwość ograniczenia wydatków na wodę o 75 %.
Z przeprowadzonej analizy wynika, że ilość wody potrzebnej do procesu płukania można ograniczyć,
jeżeli proces ten przebiega przynajmniej dwustopniowo. W zakładach, gdzie stosuje się płukanie
wielostopniowe oszczędności w zużyciu wody wyniosły około 10 %. Techniki te mogą przyczynić się
także do poprawy jakości produktu.
40000 48000
35000 42000
30000 36000
25000 30000
20000 24000
15000 18000
10000 12000
5000 6000
0 0
0-1 1-1,9 2-4,9 5-9,9 >10
Obroty [mln GPB]
Wykres 3. Koszty zużycia wody w odniesieniu do obrotów.
Ścieki
Wzrastające koszty odprowadzania ścieków i składowania osadów pogalwanicznych powodują, że
nadzór nad ściekami stał się istotnym obszarem poszukiwania oszczędności. Koszty te w niektórych
częściach Wkl. Brytanii wynoszą 0,90 GPB/m3. Opłaty za odprowadzanie ścieków ustalane są na
podstawie ilości czystej wody dostarczanej do zakładu oraz stopnia zanieczyszczenia odprowadzanych
ścieków. Redukcja zużycia czystej wody ma bezpośredni wpływ na ograniczenie kosztów
odprowadzania ścieków3.
Zawiesiny i szlamy z odprowadzanych ścieków, pozostające na filtrach w postaci osadu,
przekazywane są do składowania. Proces ten jest jednak coraz bardziej kosztowny. Jak wynika z
przeprowadzonej analizy, ilość osadów pogalwanicznych nie jest wprost proporcjonalna do ilości
zużytej wody4.. Stosowanie prasy filtracyjnej w celu usunięcia nadmiaru wody, zmniejsza objętość
osadów przeznaczonych do składowania. Woda pochodząca z tego procesu zawracana jest do
oczyszczalni ścieków. Z przeprowadzonej analizy wynika, że zakłady stosujące prasy filtracyjne
znacząco zredukowały objętość osadów pogalwanicznych. Obecnie urządzenia te wykorzystuje mniej
niż jedna trzecia respondentów.
2
Efekt mgły uzyskuje się przez tłoczenie wody pod wysokim ciśnieniem do szeregu dysz umieszczonych po obu
stronach wanny. W procesie zautomatyzowanych natrysk mgłą wodną następuje podczas wynurzania detali z
płuczki. Powyższa technika ma zastosowanie wyłącznie dla detali poddawanych procesowi obróbki galwanicznej
na zawieszkach, charakteryzuje się wyjątkowo małym zużyciem wody.
3
Słuszność tego stwierdzenia zależy od warunków umowy podpisanej z odbiorcą ścieków (przyp. eko-net.pl)
4
Zakłady gospodarujące wodą w bardziej oszczędny sposób (używające dwustopniowego płukania) wytwarzają
więcej osadów na jeden m3 zużytej wody ponieważ zanieczyszczenia pochodzące z procesu płukania występują
we większym stężeniu (przyp. eko-net.pl)
3
[m3/rok]
[GPB/rok]
średni koszt wody
średnie zużycie wody
Wykorzystanie technik oszczędności wody
Techniki oszczędności wody wdrożyło 77 % respondentów. Do najczęściej stosowanych należą:
płukanie przeciwprądowe i ograniczniki przepływu. Wykorzystanie powyższych technik pozwoliło
ograniczyć zużycie czystej wody o ponad 50 % i obniżyć koszty związane z poborem wody i
odprowadzaniem ścieków. W zakładach nie stosujących żadnych z tych metod jednostkowe zużycie
wody jest wyższe niż średnie.
PRZEGL
D WYNIKÓW GOSPODARKI WODNO - ŚCIEKOWEJ ZAKA
ADU
Monitoring
Pomiary są podstawą do to prowadzenia analizy wyników i kluczem do właściwej gospodarki wodno-
ściekowej. Pozwalają także zidentyfikować poczynione oszczędności, co powinno zachęcić do
wprowadzania dalszych udoskonaleń.
Tabela 1 umożliwia obliczenie jednostkowego zużycia wody i pozwala ocenić jak zakład przedstawia
się na tle konkurentów. (Wykres 1 lub Wykres 2). Kolumny liczb znajdujące się po lewej stronie
przedstawiają zakłady o mniejszym jednostkowym zużyciu wody niż Twój zakład.
Wyniki pomiarów za okres jednego roku umożliwiają porównanie zakładu z innymi na bazie wykresu
zużycia wody (Wykres 4). Jeżeli okres prowadzenia pomiarów jest inny niż 365 dni należy przeliczyć
parametry A, B i C (Tabela 1) tak by odpowiadały okresowi jednego roku.
50000
37500
25000
najlepszy przypadek
średnio
12500
najgorszy przypadek
0
0 71425 142850 214275 285700
powierzchnia poddana obróbce [m2/rok]
50000
37500
25000
12500 najlepszy przypadek
średnio
najgorszy przypadek
0
0 5000 10000 15000 20000
Ilość materiału poddanego obróbce [tony/rok]
Wykres. 4 Jednostkowe zużycie wody
4
zużycie wody [m3/rok]
Zużycie wody [m3/rok]
Wartości B (powierzchnia poddawana obróbce) i C (masa elementów poddawanych obróbce) należy
nanieść na oś poziomą, natomiast wartość A należy odpowiednio zaznaczyć na osi pionowej. Nawet
jeżeli Twój zakład należy do grupy 25 % najlepszych, to wciąż mogą istnieć obszary wymagające
poprawy.
Tabela 1. Tabela zużycia wody  pierwszy krok w celu ograniczenia zużycia wody
Ilość wody zużytej w danym okresie
..............................m3 A
(miesiąc, rok)
..............................m2 B
Wielkość produkcji w danym okresie*
..............................tony C
..............................m3/m2 A/B
Obecne jednostkowe zużycie wody
..............................m3/tona A/C
* jeżeli wielkość produkcji określana liczba wsadów, należy wyrazić ją w jednostkach masy lub
powierzchni.
Zaangażowanie
Aby uzyskać oszczędności, konieczne jest zaangażowanie wszystkich pracowników.
Zaangażuj wszystkich pracowników nadzoru w ustalanie odpowiedniej strategii. Ograniczenie
się do przedstawienia swoich pomysłów może być odebrane jako nałożenie dodatkowych
obowiązków;
Upewnij się, że każdy zna dane dotyczące ilości zużywanej wody i kosztów z tym związanych;
Zachęć do składania propozycji dotyczących sposobów oszczędności wody, oferując nagrody
za najlepsze pomysły;
Ustal realistyczne cele w zakresie oszczędności wody;
Informuj wszystkich o postępach;
Określ udziały poszczególnych części zakładu w osiąganiu celów.
Zagadnienia, które warto uwzględnić przy opracowywaniu strategii oszczędności wody
Oszczędności można osiągnąć wieloma sposobami, a większość z nich nie wymaga istotnych
nakładów. Poniższa lista zawiera najczęściej wykorzystywane sposoby. Powinna o pomóc w podjęciu
odpowiednich decyzji.
Dobra praktyka
Zaskakująco duże oszczędności można osiągnąć poprzez zastosowanie dobrych praktyk. Pozwalając
produktom ociec (zarówno przed jak i po płukaniu), można znacznie ograniczyć ilość reagentów i
wody wykorzystywanej do tego procesu. Zastosowanie dobrej praktyki doprowadzi nie tylko do
obniżenia zużycia wody, ale także energii.
Ograniczenie wielkości przepływu
Do najprostszych sposobów ograniczenia ilości wody przeznaczonej do płukania należą regulatory
przepływu w postaci zaworów lub kryz po stronie zasilania. Więcej szczegółów na ten temat znalez
ć
można w opracowaniu Good Practice Case Study5 (GC22)  Proste metody ograniczenia wydatków na
wodę . Dokument ten wyszczególnia korzyści płynące z instalacji regulatorów przepływu i wdrożenia
odpowiednich technik mających na celu obniżenie zużycia wody. Dokument ten dostępny jest
bezpłatnie za pośrednictwem Infolinii Środowiskowej.
5
Good Practice Case Study  Przykłady Dobrej Praktyki
5
Płukanie wielostopniowe
Jednostopniowe płukanie warto rozszerzyć poprzez zwiększenie liczby wanien płuczących. Zabieg ten
nie tylko pozwoli na oszczędność wody, ale również wpłynie znacząco na jakość produktu. Jeżeli
zakład nie dysponuje odpowiednio dużą powierzchnią, można zainstalować pojedynczą wannę
zaprojektowaną w sposób umożliwiający płukanie zbliżone do systemu wielostopniowego.
Płukanie przeciwprądowe
Płukanie przeciwprądowe polega na ustawieniu szeregu wanien w taki sposób by woda płucząca
przepływała z wanny do wanny w kierunku przeciwnym niż kierunek przemieszczania produktu. Dzięki
temu ostatnie płukanie odbywa się w najczystszej wodzie. Stosowanie tej techniki redukuje ilość
czystej wody doprowadzanej do zakładu o 70 %. Dokument New Practice Case Study6 (NC11)
 Oszczędne sposoby płukania i odzyskiwania środków chemicznych przedstawia korzyści wynikające z
zastosowania płukania przeciwprądowego. Można go zamówić za pośrednictwem Infolinii
Środowiskowej.
Kontrola zasilania w wodę
Kolejnym rozwiązaniem może być zainstalowanie urządzeń odcinających dopływ wody do procesu
płukania, kiedy nie jest on potrzebny (np. kiedy proces płukania nie jest prowadzony). Urządzenia te
mogą być obsługiwane ręcznie, ale bardziej wydajne są regulatory automatyczne: czasowe lub oparte
na fotokomórce.
Mierniki przewodności
Zainstalowanie mierników przewodności umożliwia kontrolowanie ilości wody uzupełniającej straty w
wannach płuczących. Urządzenia te mogą być stosowane jako wskaz
niki pozwalające na ręczna
regulację ilości dopływającej wody lub być częścią automatycznych regulatorów.
Podczyszczanie (Recykling)
Zużytą wodę po usunięciu zanieczyszczeń można ponownie wykorzystać w procesie płukania lub do
innych celów (jeżeli istnieje takie zapotrzebowanie).
Ponowne wykorzystanie wody
Chemikalia stosowane do procesów można rozcieńczać wodą użyta wcześniej do płukania. Wodę te
można też użyć bezpośrednio do innych celów. Stosując takie rozwiązanie należy upewnić się, że
jakość nie oczyszczonej wody płuczącej jest odpowiednia np. zanieczyszczenia w niej zawarte nie będą
reagować z substancjami chemicznymi będącymi składnikami kąpieli (szczegóły  patrz dokument
NC11).
Neutralizacja
Jeżeli w zakładzie występują zarówno kwaśne jak i alkaliczne kąpiel, to można ich użyć do wzajemnej
neutralizacji, a ewentualne nadwyżki zużyć w oczyszczalni ścieków w procesie neutralizacji. Sposób
ten pozwala obniżyć zapotrzebowanie na czystą wodę aż do 50 %
Prasy filtracyjne
Prasy filtracyjne lub inne urządzenia o podobnym charakterze służą do zmniejszania zawartości wody,
co redukuje objętość osadów pogalwanicznych składowanych w mogilnikach na wysypiskach.
6
New Practice Case Study  Przykłady Nowych Praktyk
6
Regularna weryfikacja założeń planu oszczędności wody, pozwoli upewnić się czy spełnia on swoje
zadanie. Uprzednio odrzucone pomysły mogą okazać się atrakcyjne w świetle zmian w wielkości
produkcji, obniżenia ilości zużywanej wody, kosztów jej zakupu oraz zmianami prawnymi.
PLAN OSZCZ
DNOŚCI WODY
1. Nadzoruj ilość i koszty dostarczanej wody.
2. Nadzoruj wielkość produkcji  najlepiej powierzchnię wyrobów poddanych obróbce w m2.
3. Oblicz jednostkowe zużycie wody w stosunku do wielkości produkcji i porównaj ją z danymi
zakładów w kraju.
4. Ustal strategię oszczędności wody w celu poprawienia wydajności zakładu.
5. Nadzoruj koszty odprowadzania ścieków i składowania odpadów pogalwanicznych. Podejmij
działania w celu ograniczenia ilości ścieków i zawartych w nich osadów.
6. Ustal realistyczne cele dla wprowadzenia ulepszeń.
7. Prezentuj swoje osiągnięcia na zewnątrz.
8. Weryfikuj skuteczność prowadzonych działań i dostosuj strategię do bieżącej sytuacji.
Niniejszy dokument powstał we współpracy z Environmental Technology Best Practice Programme7 i
udziałem McLellan and Partners Ltd.
Dalsze informacje dotyczące Environmental Technology Best Practice Programme dostępne są za
pośrednictwem bezpłatnej Infolinii Środowiskowej oraz w internecie na stronie
http://www.etsu.com/ETBPP/
Tekst został przetłumaczony za zgodą Envirowise  Practical Environmental Advice for
Business
7
Najlepsza Praktyka w Technologiach Proekologicznych
7