Uzdatnianie wody dla przemysłu obejmuje różne metody i technologie. W zależności od sektora najczęściej stosuje się filtrację mechaniczną, zmiękczanie wody, aerację, usuwanie żelaza i manganu, kondycjonowanie wody i jej demineralizację, a także dezynfekcję.
Spis treści:
- Dobór metod uzdatniania wody w przemyśle
- Jakiej wody potrzebuje przemysł?
- Systemy przemysłowego uzdatniania wody
- Przemysłowe uzdatnianie wody – podsumowanie
Dobór metod uzdatniania wody w przemyśle
W przemyśle, woda odgrywa fundamentalną rolę w procesach produkcyjnych, chłodzeniu maszyn, czyszczeniu oraz konfekcjonowaniu surowców. Jednocześnie musi też spełniać określone standardy jakości, co czyni przemysłowe uzdatnianie wody kluczowym procesem w wielu sektorach gospodarki. W celu uzyskania pożądanych parametrów wody wykorzystuje się różne procesy takie jak filtracja mechaniczna, odżelazianie wody, zmiękczanie wody, dekarbonizacja, demineralizacja, dezynfekcja, czy kondycjonowanie.
Niemal każda branża ma własne, niekiedy bardzo szczegółowe, wymagania względem jakości stosowanej wody. Z tego względu metody uzdatniania wody dla przemysłu należy dobierać indywidualnie dla każdego przedsiębiorstwa. Parametry wody do określonych zastosowań są zazwyczaj podawane w branżowych dokumentach i normach prawnych. Ściśle określonej jakości wody zasilającej wymagają też często sami producenci maszyn i urządzeń, dlatego na etapie doboru metod filtracji, wskazany jest kontakt ze specjalistą.
Pierwszym i szczególnie istotnym krokiem na drodze do wyboru optymalnej technologii uzdatniania wody w przemyśle są profesjonalne badania wody. Ich wyniki są kluczowe dla dokładnego rozpoznania problemu. Fizykochemiczny skład wody oraz jej czystość mikrobiologiczna mają kluczowe znaczenie przy dobieraniu złóż oraz parametrów pracy stacji uzdatniania.
Równie istotnym elementem procesu projektowania systemu filtracji wody jest wizja lokalna. Przed doborem urządzeń, specjaliści weryfikują warunki panujące w danym zakładzie – identyfikują potrzeby użytkowników, a także poznają wymagania poszczególnych procesów i biorące w nich udział maszyny oraz urządzenia.
Metody uzdatniania wody dla przemysłu często dobiera się na podstawie testów obciążeniowych. Próbki wody zostają sprawdzone na różnych rodzajach złóż filtracyjnych w celu doboru najbardziej optymalnych rozwiązań.
Efekty uzdatniania wody dla przemysłu
Skuteczne uzdatnianie wody w przemyśle jest konieczne nie tylko z uwagi na wymagania procesowe. Niesie również ze sobą szereg korzyści, zarówno tych ekonomicznych, jak i środowiskowych:
- Zgodność z przepisami – przedsiębiorstwa muszą spełniać surowe przepisy dotyczące jakości wody i gospodarki ściekowej
- Zwiększona efektywność produkcji – jakość wody wpływa na wydajność procesów technologicznych oraz żywotność maszyn, instalacji i całych linii produkcyjnych
- Zmniejszenie kosztów operacyjnych – przemysłowe uzdatnianie wody ogranicza uszkodzenia urządzeń (ochrona instalacji, wymienników ciepła i innych urządzeń przed osadami mineralnymi, biologicznymi i korozją), co obniża koszty konserwacji i wydatki związane nieplanowanymi przestojami lub awariami
- Ochrona środowiska – uzdatnianie i recykling wody pozwala ograniczyć jej zużycie, co jest szczególnie ważne w regionach o niedoborach wody oraz w kontekście globalnych wyzwań związanych z zachodzącymi zmianami klimatycznymi
Jakiej wody potrzebuje przemysł?
Jako kluczowy składnik procesów technologicznych i technicznych, woda to jeden z najważniejszych zasobów dla przemysłu.
Woda technologiczna, będąca składnikiem produktu i stosowana do mycia oraz obróbki surowca (np. w przemyśle spożywczym) powinna spełniać normy wody pitnej. W wielu gałęziach przemysłu wymagania względem jej jakości są jednak znacznie wyższe. Woda techniczna bierze z kolei udział w procesach pośrednich, takich jak obsługa oraz zasilanie maszyn i urządzeń. Z odzysku po procesach technologicznych pochodzi jeszcze woda wtórna.
Od lat obserwuję w przemyśle trend polegający na odzyskiwaniu wody w przedsiębiorstwach. Podobnie jak recykling wody szarej w warunkach domowych, to coraz częstsza praktyka, która w obu przypadkach zmniejsza zużycie świeżej wody, ogranicza emisję ścieków, a w przemyśle dodatkowo obniża koszty operacyjne.
Piotr Pisarski
Niezależnie od ostatecznego przeznaczenia, woda do celów przemysłowych nie może zawierać takich elementów jak:
- Zanieczyszczenia stałe (np. piasek, muł, żwir, rdza, zawiesiny)
- Substancje ingerujące w procesy produkcyjne
- Substancje sprzyjające powstawaniu osadów
- Substancje wpływające na parametry organoleptyczne
Systemy przemysłowego uzdatniania wody
Nie ulega wątpliwości, że uzdatnianie wody dla przemysłu wymaga doboru specjalistycznych urządzeń, a co za tym idzie – jest kwestią mocno indywidualną. Z drugiej strony istnieją metody, które znajdują szersze zastosowanie niż inne.
Filtracja mechaniczna w przemyśle
Filtracja mechaniczna to zasadniczy element przemysłowych systemów uzdatniania wody. Eliminacja zanieczyszczeń stałych i zawiesin ma bowiem na celu ochronę pozostałych urządzeń filtrujących oraz głównej instalacji i podłączonych do niej maszyn. Przemysłowe filtry narurowe, w zależności od potrzeb, stosuje się pojedynczo lub jako system filtrów w układzie szeregowym. Jeśli potrzebna jest większa powierzchnia filtracyjna do usuwania dużej ilości zanieczyszczeń stałych, wówczas stosuje się przemysłowe kolumny filtracyjne, które montuje się jako jeden z etapów uzdatniania wody, rzadko samodzielnie. Urządzenia tego typu są zazwyczaj wyposażone w specjalistyczne głowice automatyczne, które sterują cyklami regeneracji regeneracyjnymi dbając w ten sposób o stan złoża filtracyjnego.
Przestrzegam przed montażem prefiltacji mechanicznej przed odżelaziaczem wody. Może to spowodować obniżenie ciśnienia wody, a w konsekwencji niedopłukanie złoża odżelaziającego i awarię całego systemu.
Piotr Pisarski
Przemysłowe odżelazianie wody
Żelazo w wodzie i towarzyszący mu mangan generują wiele problemów – począwszy od zmiany barwy, poprzez zwiększoną mętność, aż po rdzawe i smoliste osady w instalacji.
Redukcja stężenia tych metali polega na strącaniu ich do postaci trudno rozpuszczalnych związków, które można zatrzymać na specjalistycznych złożach filtracyjnych. Przemysłowe odżelaziacze wody mogą pracować ze wstępnym napowietrzaniem lub bez wstępnego napowietrzania.
Wstępne napowietrzanie przyspiesza wytrącanie żelaza i manganu z wody, a jednocześnie, ze względu na dużą zawartość tlenu w wodzie, redukuje do minimum możliwość pojawienia się w niej bakterii żelazistych i manganowych. Aeracja wody obniża dodatkowo stężenie dwutlenku węgla oraz pozwala na niewielką korektę odczynu pH. W drugim przypadku stosuje się specjalnie przystosowane do tego celu złoże o właściwościach katalitycznych, wymagające regeneracji preparatami chemicznymi.
Centralne przemysłowe odżelaziacze wody ze wstępnym napowietrzaniem wody współpracują ze zbiornikami przepływowymi bezprzeponowymi oraz mieszaczami wodno-powietrznymi. Jeśli w przedsiębiorstwie występuje instalacja z hydroforowym zbiornikiem przeponowym, wówczas stosuje się przemysłowe odżelaziacze wody nie wymagające napowietrzania.
Stacja uzdatniania wody obejmuje wodno-powietrzny mieszacz oraz cztery wydajne odżelaziaczo-odmanganiacze, które redukują stężenie żelaza i manganu w wodzie. Dzięki dużej powierzchni filtracyjnej stacji możliwa jest wydajna filtracja nawet przy bardzo dużym poborze wody.
Przemysłowe zmiękczanie wody
Jednym z największych i zarazem najpowszechniejszych wyzwań dla przemysłu jest bez wątpienia twarda woda, będąca główną przyczyną kamienia kotłowego. Mineralne osady wapnia i magnezu gromadzą się w instalacji i podłączonych do niej urządzeniach powodując szereg problemów technicznych i technologicznych.
Najlepszy sposób redukcji wysokiego stopnia twardości wody stanowią przemysłowe zmiękczacze wody o dużej wydajności. Te w pełni zautomatyzowane urządzenia umożliwiają całkowite zmiękczenie wody o różnym przeznaczeniu, także w przypadku ujęć o bardzo wysokim stopniu twardości. W procesie zmiękczania wody na żywicach jonowymiennych zachodzi wymiana jonów wapnia i magnezu na jony sodu. Kiedy pojemność jonowymienna złoża ulega wyczerpaniu, wówczas zachodzi regeneracja złoża za pomocą roztworu solanki.
W zależności od potrzeb stosuje się dwuczęściowe przemysłowe zmiękczacze wody, urządzenia dwukolumnowe z przeznaczeniem do tzw. pracy ciągłej (nieprzerwanej) lub zestawy składające się z dwóch kolumn działających w trybie wahadłowym (naprzemiennym).
Redukcja stopnia twardości wody jest konieczna w większości jej zastosowań przemysłowych oraz instytucjonalnych, szczególnie w przypadku układów parowych, układów chłodniczych oraz przy instalacjach grzewczych. Niezwykle ważne pod tym kątem jest także uzdatnianie wody do waterjet oraz uzdatnianie wody do produkcji pary.
Kondycjonowanie wody dla przemysłu
Ponieważ problemy z kamieniem kotłowym i korozją mocno zakłócają pracę układów grzewczych, parowych i chłodniczych, przemysłowe uzdatnianie wody obejmuje też często kondycjonowanie wody. Dozowanie preparatów chemicznych (tj. antyskalanty, biocydy, czy inhibitory korozji) poprawia parametry jakościowe wody.
Takie rozwiązanie wymaga montażu stacji dozowania umożliwiającej precyzyjne podawanie reagentu. Układ dozujący jest zazwyczaj zbudowany ze zbiornika z preparatem, przewodów doprowadzających oraz pompy dozującej. Samo dozowanie jest natomiast kontrolowane przez specjalistyczne systemy automatyki przemysłowej.
Stacja uzdatniania wody obejmująca dwa przemysłowe zmiękczacze wody (pracujące naprzemiennie), system dozowania preparatu do podnoszenia pH oraz przemysłowy system odwróconej osmozy została wykonana na potrzeby zakładu kamieniarskiego. Uzyskiwana w ten sposób woda ma optymalne parametry do zasilania urządzenia typu waterjet, które stosuje się do cięcia bardzo twardego kamienia, tj. granit i marmur.
Przemysłowa odwrócona osmoza
Wydajna przemysłowa odwrócona osmoza to nowoczesna i bardzo dokładna technologia pozwalająca na oczyszczanie molekularne. Membrana osmotyczna zatrzymuje nawet do 99 proc. zanieczyszczeń, w tym związki organiczne i nieorganiczne, metale ciężkie, a nawet bakterie i wirusy. Przeprowadzona w ten sposób demineralizacja wody w przemyśle gwarantuje uzyskanie bardzo niskiej przewodności elektrycznej.
Przemysłowe uzdatnianie wody z zastosowaniem odwróconej osmozy umożliwia otrzymywanie wody ultraczystej. Instalacje tego typu obejmują zazwyczaj systemy wstępnej filtracji mechanicznej z wykorzystaniem węgla aktywnego oraz zmiękczanie wody. Szczególnie interesujące pod tym względem są wielostopniowe przemysłowe systemy uzdatniania wody, które zwiększają wydajność filtracji.
Przemysłowe lampy UV
Woda do zastosowań przemysłowych powinna być czysta nie tylko fizykochemicznie, ale także pod kątem mikrobiologicznym. Do jej sterylizacji stosuje się zatem przemysłowe lampy bakteriobójcze, które doskonale sprawdzają się także w celach prewencyjnych.
Urządzenia tego typu działają w oparciu o promieniowanie ultrafioletowe, które nie tylko skutecznie eliminuje mikroorganizmy, ale również nie wpływa na właściwości organoleptyczne wody. Olbrzymią zaletą tej metody jest brak ubocznych produktów dezynfekcji wody. Należy przy tym pamiętać, że dezynfekcja promieniowaniem UV jest skuteczna przede wszystkim wówczas, gdy woda jest wolna od zawiesin oraz cząstek koloidalnych.
Przemysłowe uzdatnianie wody – podsumowanie
Przemysłowe uzdatnianie wody jest zazwyczaj procesem wieloetapowym, który wymaga zastosowania różnych metod filtracji. W celu uzyskania pożądanych parametrów wody wykorzystuje się zazwyczaj takie procesy jak eliminacja zanieczyszczeń mechanicznych, zmiękczanie wody, odżelazianie wody, demineralizacja, kondycjonowanie wody czy też jej dezynfekcja. Ze względu na ograniczoną ilość tego surowca coraz ważniejsze staje się także zrównoważone gospodarowanie dostępnymi zasobami. Nie ulega natomiast wątpliwości, że dobór, projekt i montaż systemu uzdatniania wody to skomplikowane procesy, których implementacja wymaga specjalistycznej wiedzy i doświadczenia. Powierzenie tych zadań ekspertom z branży gwarantuje profesjonalne podejście, minimalizację ryzyka oraz długofalowe korzyści operacyjne.
