Ograniczanie zużycia środków chemicznych i ilości powstających ścieków w sektorze obróbki powierzchniowej metali

Poradnik Dobrej Praktyki Ograniczanie zużycia środków chemicznych i ilości powstających ścieków w sektorze obróbki powierzchniowej metali Streszczenie Wiele przedsiębiorstw z sektora powierzchniowej obróbki metali jest w stanie dokonać znaczących oszczędności poprzez ograniczenie zużycia środków chemicznych oraz wody i poprzez udoskonalenie urządzeń oczyszczania na końcu procesu (tzw. końca rury ). Zużycie środków chemicznych oraz wody w tym sektorze jest zróżnicowane i często pojawiają się przykłady marnotrawstwa. Koszty zaopatrzenia w wodę i usuwania ścieków rosną. Wzrasta także presja na przedsiębiorstwa do ograniczania kosztów i poprawy zarówno rentowności jak i dokonań w zakresie ochrony środowiska. Program ograniczenia ilości powstających odpadów jest właściwą drogą do osiągnięcia tych celów. Niniejszy poradnik zawiera praktyczne porady w jaki sposób zakłady z sektora obróbki powierzchniowej metali mogą zaoszczędzić środki finansowe poprzez ograniczenie zużycia środków chemicznych oraz wody. Zawiera on również przykłady z zakładów przemysłowych, w których już osiągnięto znaczące oszczędności. Pierwszym krokiem w jakimkolwiek programie ograniczania odpadów jest ocena tego co aktualnie dzieje się na terenie zakładu. Poradnik prezentuje zarys prostej techniki bilansu materiałowego, która może pomóc zakładom zrozumieć przepływy materiałów w procesach produkcyjnych, określić w których miejscach powstają straty, jak również określić możliwości ograniczenia odpadów. Jedną z najbardziej znaczących przyczyn strat środków chemicznych z procesów galwanizacji oraz innych kąpieli procesowych jest ciecz usuwana z kąpieli wraz z wyrobami, które były w niej zanurzone. Tymczasem straty te można ograniczyć do 40% wykorzystując proste procedury, które wymagają niewielkich lub nie wymagają w ogóle dodatkowych nakładów. Do innych technik ograniczania strat środków chemicznych należą: lepsze zaopatrzenie i kontrola zgromadzonych zapasów, udoskonalone pomiary i kontrola warunków pracy urządzeń oraz przedłużenia okresu użyteczności środków chemicznych używanych w kąpielach procesowych. Oszczędności w ilości zużywanej wody rzędu 15-20% można osiągnąć przy zerowych nakładach, po prostu poprzez prawidłowe prowadzenie operacji. Dzięki niewielkim nakładom można podnieść te oszczędności do 30%. Do przykładów metod nie wymagających nakładów i niskonakładowych zaliczyć można instalację regulatorów przepływu i wprowadzenie lepszej kontroli używania węży. Do metod wymagających większych nakładów zaliczyć można płukanie przeciwprądowe, natryskowe i w mgle wodnej. Tam gdzie wymagane jest oczyszczanie ścieków, dostępne są opcje w zakresie od standardowych technik strącania do bardziej skomplikowanych metod takich jak wymiana jonowa, regeneracja elektrochemiczna, odparowanie, odwrócona osmoza lub ultrafiltracja. W wielu przypadkach techniki te pozwalają nie tylko na odzyskanie środków chemicznych i metali, ale także dostarczają czystą wodę nadającą się do ponownego użycia w procesach przemysłowych. Niniejszy poradnik kładzie nacisk na potrzebę tego by zakłady wdrażały podejście systemowe. Innymi słowy powinny one uwzględniać ograniczenia w całym procesie, a nie tylko koncentrować się na rozwiązaniach na końcu procesu (tzw. końca rury ). 1

Spis treści 1. Wprowadzenie 1.1 Dlaczego ograniczać? 1.2 Cel niniejszego poradnika 2 Przepływy materiałów 2.1 Metoda bilansu materiałowego 2.2 Zużycie surowców 2.3 Koszty strat środków chemicznych i wody 3 Minimalizacja odpadów: kilka ważnych zasad 3.1 Problem inwestycji 4 Minimalizacja odpadów u źródła zużycie środków chemicznych 4.1 Ograniczenie strat wynikających z wynoszenia kąpieli wraz z przedmiotami, które były w niej zanurzone 4.2 Poprawa zaopatrzenia i kontroli zapasów 4.3 Pomiary oraz kontrola warunków operacyjnych 4.4 Wydłużenie okresu stosowania środków chemicznych w kąpielach operacyjnych 5 Minimalizacja odpadów u źródła - zużycie wody 5.1 Pomiary przepływu wody 5.2 Instalacja regulatorów przepływu 5.3 Płukanie przeciwprądowe 5.4 Płukanie natryskowe i w mgle wodnej 5.5 Wykorzystanie węży 5.6 Inne metody nadzoru nad użytkowaniem węży 5.7 Inne źródła zaopatrzenia w wodę 6 Oczyszczanie ścieków, recykling wody i odzyskiwanie metali 6.1 Niektóre ważne zagadnienia oczyszczania ścieków 6.2 Strącanie w celu usunięciu metali standardowe oczyszczanie 6.3 Wymiana jonowa 6.4 Odzysk elektrochemiczny 6.5 Odparowanie 6.6 Odwrócona osmoza 6.7 Ultrafiltracja 7 Wdrażanie podejścia systemowego 8 Plan działania Załącznik Wykonanie bilansu materiałowego 2

1 Wprowadzenie Sektor obróbki powierzchniowej metali jest sektorem zróżnicowanym ze znaczącymi różnicami w wielkości przedsiębiorstw, zakresie procesów, praktyki operacyjnej i efektywności operacyjnej. Znaczne różnice pojawiają się również w wykorzystaniu środków chemicznych i wody oraz ilości wytwarzanych odpadów. Różnice te dają duży zakres dla oszczędności kosztów poprzez zastosowanie technologii i technik minimalizacji strat. Inicjatywy, podjęte niedawno w kilku zakładach, przyniosły istotne oszczędności kosztów przy stosunkowo niskich nakładach kapitałowych. 1.1 Dlaczego ograniczać? Istnieje wiele powodów, dla których zmniejszenie zużycia środków chemicznych oraz wody może przynieść przedsiębiorstwu wymierne korzyści. Kilka z nich wymieniono poniżej. Poziom powstawania odpadów środków chemicznych w przemyśle obróbki powierzchniowej metalu jest często wysoki. Zwykle 10-20% materiałów z elektrody służącej do cynkowania galwanicznego staje się odpadem. Podobnie ilość odpadów z elektrolitu służącego do niklowania połyskowego oraz elektrolitu do chromowania wynoszą odpowiednio 25-30% oraz 70%. Taki poziom odpadów oznacza, że przedsiębiorstwo wydaje więcej niż powinno na zakup środków chemicznych. Przedsiębiorstwo może dokonać znaczących oszczędności poprzez ograniczenie zużycia środków chemicznych. Tempo wzrostu kosztów zagospodarowywania odpadów rośnie szybciej niż wskaźniki inflacji. Same opłaty pobierane przez wysypiska odpadów za usuwanie szlamu wynoszą aż 83 GBP za tonę. Obecne założenia gospodarki odpadami wskazują, że opłaty będą w przyszłości wzrastać. Zakład może zmniejszyć opłaty za składowanie odpadów poprzez zmniejszenie ilości wytwarzanych odpadów. Tempo wzrostu opłat za wodę rośnie szybciej niż wskaźniki inflacji, a tymczasem oszczędzanie wody jest stosunkowo łatwe. Zakład może ograniczyć koszty opłat za wodę do 40% poprzez zastosowanie prostych środków ponosząc niskie lub nie ponosząc żadnych wydatków. Innymi słowy zakład może uzyskać zaskakujące wyniki bez nadmiernych nakładów kapitałowych. Jeszcze bardziej znaczące ograniczenia możliwe są w perspektywie średnio lub długoterminowej. Jeśli w zakładzie nie uda się wdrożyć sposobów na ograniczenie zużycia środków chemicznych i wody, będzie on nadal przynosić dochody mniejsze aniżeli dyktują to jego możliwości, w efekcie czego może utracić swą konkurencyjną pozycję. Przedsiębiorstwa są zobligowane do ograniczenia oddziaływania na środowisko i dostosowania się do coraz bardziej ostrych wymagań prawnych. Podjęcie działań teraz, może ułatwić dostosowanie do wymogów prawnych obecnie i w przyszłości. Wizerunek środowiskowy przedsiębiorstwa jest ważny. Rośnie presja wywierana przez klientów oraz społeczności lokalne na przedsiębiorstwa w celu poprawy wizerunku środowiskowego. Natychmiastowe działania mogą przynieść korzyści obecnie i w dłuższej perspektywie. 1.2 Cel niniejszego poradnika Jeżeli przedsiębiorstwo rozważa wdrożenie programu minimalizacji odpadów w celu ograniczenia zużycia środków chemicznych oraz wody, bardzo ważne jest podjęcie prawidłowych decyzji. Konieczne będzie zadanie pytań, uzyskanie odpowiedzi i dokonanie odpowiedniej oceny co do prawidłowego kierunku rozwoju. Niniejszy poradnik będzie służył pomocą w tym procesie. 3

Przed dokonaniem zmian w procesach, kierownicy techniczni zazwyczaj będą chcieli otrzymać odpowiedzi na poniższe pytania: Gdzie można otrzymać rzeczową i praktyczną informację na temat specyficznych rozwiązań minimalizacji odpadów? Czy dane rozwiązanie stosuje się już gdzieś indziej w przemyśle? Jeżeli tak, jak często? Czy dane rozwiązanie jest opłacalne ekonomicznie? Czy zastosowanie danego rozwiązania przynosi wymagany poziom poprawy? Jaki poziom umiejętności wymagany jest do tego by zarządzać danym rozwiązaniem? Jakie są inne implikacje zastosowania rozwiązania? Czy w efekcie wprowadzenia danego rozwiązanie powstanie większa ilość stałych odpadów lub inny rodzaj stałych odpadów? Czy doprowadzi to do bardziej stężonych odpadów płynnych? Czy spowoduje to uciążliwe zapachy? Informacje potrzebne po to by odpowiedzieć na te pytania nie zawsze są łatwe do zdobycia i wiele przedsiębiorstw nie dysponuje wystarczająco dużą ilością czasu lub pieniędzy by podjąć konieczne badania. Niniejszy poradnik ma na celu udzielić odpowiedzi na niektóre pytania. Stanowi on praktyczne, łatwe do użytkowania źródło informacji na temat dobrej praktyki odnoszącej się do wykorzystania środków chemicznych oraz wody w przemyśle obróbki powierzchniowej metali. Informacje zawarte w tym poradniku pochodzą z: doświadczeń nabytych przez przedsiębiorstwa, które już wprowadziły różne rozwiązania służące ograniczaniu odpadów chemicznych i ścieków; opublikowanych informacji dotyczących minimalizacji odpadów i oczyszczania ścieków (pochodzących zarówno z Wielkiej Brytanii jak i źródeł zagranicznych); dyskusji ze specjalistami, włączając przedstawicieli sektora obróbki powierzchniowej metali oraz ich dostawców. Poprzez pracę z niniejszym poradnikiem przedsiębiorstwo powinno być w stanie określić: główne komponenty procesów, gdzie minimalizacja odpadów przyniosłaby korzyści; najbardziej odpowiednie rozwiązania dostosowane do warunków konkretnych zakładów przemysłowych. Powinno ono również być w stanie nakreślić plan działań dla wdrożenia tych rozwiązań. 2. Przepływy materiałowe 2.1. Metoda bilansu materiałowego Zanim będzie można określić te elementy procesu w przedsiębiorstwie gdzie inicjatywy minimalizacji odpadów przyniosą korzyści, należy w pełni zrozumieć w jaki sposób materiały środki chemiczne oraz woda przemieszczają się poprzez zakład przemysłowy. Jednym ze sposobów na osiągnięcie takiego zrozumienia jest wykonanie bilansu materiałowego. Bilans materiałowy to narzędzie, które pozwala na określenie przebiegu środków chemicznych oraz wody poprzez różne procesy obróbki powierzchniowej metalu. Opiera się ono na prostej zasadzie, że materiały wchodzące = materiałom wychodzącym, oraz dostarcza odpowiedzi na następujące pytania: Ile surowców dostaje się do procesu jako środki chemiczne i woda? W jakie formie i w jakich ilościach materiały te przemieszczane są po zakładzie? 4

Jakiej ilości nie można doliczyć się na końcu procesu? Jak dużo opuszcza zakład jako produkt, a jak dużo jako odpad? Metoda bilansu materiałowego pozwala określić gdzie należy skoncentrować wysiłki tak, aby przyniosły najbardziej korzystne wyniki. Pełna ocena bilansu materiałowego jest skomplikowanym zadaniem. Niemniej wykonanie nawet uproszczonego porównania ilości zakupionych środków chemicznych i wody z ilościami opuszczającymi zakład jako odpad, pomoże w zrozumieniu tego ile wody i środków chemicznych zużywa dane przedsiębiorstwo. W załączniku pokazano jak można to wykonać. Przedsiębiorstwa podejmujące się przeprowadzenia bilansu materiałowego są często zaskoczone odkryciem jakie to jest łatwe, jak również tego jakie proporcje surowców zużywa się lub marnuje. 2.2 Zużycie surowców Do obróbki powierzchniowej metalu zalicza się obróbkę wstępną, obróbkę metalu oraz płukanie. Każdy z tych ogólnych procesów charakteryzuje się konkretnym stopniem zużycia środków chemicznych oraz wody. Metodę bilansu materiałowego można zastosować w celu zrozumienia przepływu materiałów w trakcie tych procesów. 2.2.1 Obróbka wstępna Do obróbki wstępnej zalicza się zarówno oczyszczanie jak i obróbkę powierzchni przy zastosowaniu środków chemicznych (np. czyszczenie namokowe, chromianowanie, fosforanowanie, trawienie) lub mechanicznych (np. szczotkowanie, usuwanie zgorzeliny, polerowanie, szorowanie). 1 Odpady z tych i innych procesów powstają jako rezultat usuwanej z kąpieli cieczy wraz z wyrobami, które były w niej zanurzone i przemieszczania jej do wanien płuczących, przeciekania, rozlewów oraz wymiany całej zawartości każdej kąpieli procesowej. Zawartość kąpieli obróbki wstępnej wymienia się częściej niż zawartość kąpieli galwanicznych. Dlatego są one bardziej znaczącym źródłem odpadów. 2.2.2 Obróbka metalu Najważniejszymi działaniami procesu obróbki powierzchniowej metalu są: galwanizowanie; chemiczne lub elektrolityczne usuwanie powłoki; utlenianie anodowe (anodyzowanie); chemiczna lub elektrochemiczna obróbka skrawaniem i trawienie; polerowanie. W tym przypadku odpady pochodzą z usuwanej z kąpieli cieczy wraz z wyrobami, które były w niej zanurzone i przemieszczania jej do wanien płuczących, przeciekania, rozlewów w trakcie operacji napełniania oraz wymiany całego roztworu kąpieli procesowej. Spośród wymienionych operacji, ogólnie rzecz biorąc, najistotniejszym powodem powstawania odpadów jest usuwana z kąpieli ciecz wraz z wyrobami, które były w niej zanurzone. Na przykład 70% lub więcej chromu w kąpieli galwanicznej chromowania dekoracyjnego marnuje się wraz z usuwaną z kąpieli razem z wyrobami cieczą, które były w niej zanurzone. W przypadku chromowania twardego podobna liczba może wynosić aż 40%. W porównaniu do innych rodzajów przemysłu chemicznego, stopień skuteczności wykorzystania środków chemicznych w przemyśle obróbki powierzchniowej metalu jest niski. W przypadku chromowania wydajność może wynosić 15%, co oznacza, że tylko 15% chromu z kąpieli galwanicznej przedostaje się do 1 Informacje na temat dobrej praktyki dla odtłuszczania parowego znaleźć można w poradniku pt. Odtłuszczanie parowe (Vapour Degreasing), 5

końcowego obrabianego przedmiotu, a pozostała część marnuje się jako odpad. W tabeli 1 znajduje się podsumowanie wydajności procesów w sektorze. Tabela 1 Typowa efektywność wykorzystania środków chemicznych Efektywność wykorzystania środków Proces chemicznych (%) chromowanie dekoracyjne 15 chromowanie twarde 40 miedziowanie (odczyn kwaśny) 65 niklowanie 70 cynkowanie (odczyn alkaliczny) 80 złocenie 99 Niski stopień efektywności nie tylko wpływa na koszty zakupu surowców, ale również zwiększa koszty oczyszczania ścieków i zagospodarowywania odpadów. Problem ten nie jest jednak nie do rozwiązania. Na przykładzie złota, gdzie wartość surowca doprowadziła do zastosowania znacznie skuteczniejszych technik galwanizacyjnych, widać, że możliwe jest zwiększenie efektywności. 2.2.3 Płukanie Pomimo, że faktyczna konsumpcja wody w różnych zakładach przemysłowych znacznie się różni, płukanie prowadzi do około 95% całkowitego zużycia wody w niemal każdym zakładzie obróbki powierzchniowej metalu. Całkowita ilość wody zużywanej w tym sektorze zawsze była znacząca i w przeszłości niewiele zrobiono w celu ograniczenia konsumpcji, przede wszystkim dlatego, że wodę postrzegało się jako tani surowiec. Rosnące koszty zaopatrzenia w wodę są obecnie zachętą dla przedsiębiorstw do ograniczenia zużycia wody i związanych z tym kosztów. Wykresy na rys. 1 przedstawiają kilka użytecznych wskaźników zużycia wody w przemyśle obróbki powierzchniowej metalu. Przedsiębiorstwo może ocenić osiągnięcia z zakresu zużycia wody w zakładzie w odniesieniu do średniej dla tego sektora. Aby uzyskać więcej szczegółów można też skorzystać z poradnika Analiza zużycia wody w sektorze obróbki powierzchniowej metali 2. 2 Water Use in the Metal Finishing Industry 6

50000 zużycie wody [m3/rok] 37500 25000 12500 0 0 71425 142850 214275 285700 powierzchnia poddana obróbce [m2/rok] najlepszy przypadek średnio najgorszy przypadek 50000 Zużycie wody [m3/rok] 37500 25000 12500 0 0 5000 10000 15000 20000 Ilość materiału poddanego obróbce [tony/rok] najlepszy przypadek średnio najgorszy przypadek Rys. 1 Wskaźniki zużycia wody w przemyśle obróbki powierzchniowej metali Badanie przeprowadzone przez Stowarzyszenie Przemysłu Obróbki Powierzchniowej Metali 3 w 1994 doprowadziło do następujących wniosków: Zużycie wody w ilości do 1000 m 3 /miesiąc na 1000000 GBP dochodów z rocznej sprzedaży sugeruje, że stosuje się najlepszą praktykę. Zużycie wody pomiędzy 1000 m 3 a 2000 m 3 /miesiąc na 1000000 GBP dochodów z rocznej sprzedaży sugeruje, że przedsiębiorstwo powinno dokonać przeglądu praktyki zużycia wody oraz, że istnieje znaczący potencjał do dokonania poprawy. Zużycie wody powyżej 2000 m 3 /miesiąc na 1000000 GBP dochodów z rocznej sprzedaży definitywnie wymaga przeglądu praktyki zużycia wody. Jak już wspomniano wcześniej największe zużycie wody w sektorze związane jest z płukaniem. Tabela 2 przedstawia optymalne stężenia roztworów płuczących dla różnych procesów. Przedstawione wartości uwzględniają wymagania jakościowe dla produktu i opierają się na założeniu, że stężenie wynoszonych substancji będzie maleć w każdej kolejnej płuczce. 3 Metal Finishing Association 7

Tabela 2 Optymalne stężenia roztworów płuczących dla różnych procesów Typ procesu Czyszczenie poalkaliczne Po kąpieli trawiącej przed kwasowymi i niealkalicznymi kąpielami cyjankowymi Po kąpieli trawiącej przed kąpielami cyjankowymi Po miedziowaniu, niklowaniu, cynowaniu i ołowiowaniu Po cynkowaniu - wszelkiego rodzaju Po chromowaniu dekoracyjnym przy użyciu chromu sześciowartościowego Po trawieniu kwasem chromowym - powlekanie galwaniczne na plastikach Po procesach pasywacji (uodpornienia na korozję) Źródło: Stowarzyszenie Brytyjskich Dostawców Obróbki Powierzchniowej Stężenia 1:500 1:1000 1:5000 1:5000 1:2000 1:15000 1:30000 1:2000 Ograniczenie zużycia wody przy osiągnięciu optymalnego poziomu płukania wymaga zastosowania rozwiązań takich jak płukanie przeciwprądowe lub natryskowe (zobacz rozdział 5.3 i 5.4). 2.3 Koszty strat środków chemicznych i wody Zakup środków chemicznych i wody oraz zagospodarowywanie odpadów stanowi znaczący koszt dla przedsiębiorstwa (zobacz tabela 3). Tabela 3 Typowa struktura kosztów w galwanizerni % wartości Element kosztów sprzedaży Środki chemiczne niezbędne w procesach 8 Środki chemiczne do oczyszczania ścieków 2 Materiał anody cynkowej 2 Zaopatrzenie w wodę i ścieki przemysłowe 2 Usunięcie osadu z filtra 1 Energia 5 Transport 5 Bezpośrednia robocizna 35 Koszty ogólne 20 Zysk brutto 20 W przypadku wody przedsiębiorstwo płaci podwójnie za ten sam surowiec po raz pierwszy za wodę jako surowiec i ponownie za usunięcie jej jako ścieku. Ponieważ ścieki zawierają zużyte środki chemiczne z procesów, przedsiębiorstwo płaci również podwójnie za te środki, po raz pierwszy przy ich zakupie i ponownie za ich usunięcie. Koszty zakupu wody są znaczne: opłaty zależą od zakupywanych ilości i jest wysoce prawdopodobne, że znacznie wzrosną. Koszty odprowadzania ścieków są znaczne: opłaty zależą od ilości i rodzaju zanieczyszczeń. Zanieczyszczenia stanowią zmarnowane w trakcie procesów środki chemiczne, których zakup kosztował znaczące pieniądze. Koszty zagospodarowywania odpadów np. osadów z filtra zawierających środki chemiczne są znaczne. Koszty zagospodarowywania zużytych cieczy z kąpieli procesowych są znaczne. Koszty zakupu środków chemicznych, których celem jest oczyszczanie odprowadzanej wody do takiego stopnia, by jej jakość spełniała wymagania pozwolenia, również są znaczne. W tabeli 4 przedstawiono podsumowanie kosztów związanych z nabyciem specyficznych surowców i odprowadzaniem ścieków. 8

Tabela 4 Koszty nabycia surowców i usuwania ścieków Pozycja Koszt Zaopatrzenie Kwas chlorowodorowy (solny) Roztwór chromu Roztwór niklu Średnia opłata za dostarczenie wody 85 GBP/1000 litrów w zbiorniku masowym 2 GBP/litr 1,2 GBP/litr 0,68 GBP/m 3 Odprowadzanie Średnie opłaty za odprowadzanie ścieków 0,37 GBP/m 3 przemysłowych Usuwanie szlamu i osadu z filtra do 83 GBP/tonę W przeliczeniu na zyski i straty: Pieniądze wydane na surowce, które opuszczają zakład jako produkt przyczyniają się do zysków przedsiębiorstwa. Pieniądze wydane na środki chemiczne i wodę, które odpływają w ściekach czy są zmarnowane w inny sposób są stratą. W przypadku wielu przedsiębiorstw straty te są znaczące. Zmniejszenie ilości kupowanych środków chemicznych do procesów produkcyjnych i oczyszczania ścieków, minimalizacja zużywanej wody i opłat za odprowadzanie ścieków przemysłowych oraz zmniejszenie ilości osadu z filtra przyniosą oszczędności kosztów, które poprawią wyniki finansowe przedsiębiorstwa. Poza tym z czasem korzyści prawdopodobnie będą większe ponieważ przewiduje się wzrost kosztów za zaopatrzenie w wodę i opłat za usuwanie odpadów. Minimalizacja odpadów jest prawidłowym kierunkiem działania 3 Minimalizacja odpadów: kilka ważnych zasad Istnieją dwie możliwe strategie minimalizacji odpadów środków chemicznych oraz ilości ścieków: ograniczenie odpadów u źródła; oczyszczanie na końcu procesu (tzw. rozwiązania końca rury ). Z tych dwóch opcji pierwsza jest ogólnie rzecz biorąc bardziej opłacalna niż druga. Do minimalizacji odpadów u źródła zalicza się ograniczenie zużycia środków chemicznych oraz wody w ciągu całego procesu. Celem tej strategii jest ograniczenie końcowej ilości ścieków wymagających oczyszczania poprzez przede wszystkim zapobieganie powstawaniu odpadów. Jest to często opłacalna opcja. Poniższe rozdziały pomogą w wyborze najbardziej odpowiedniego rozwiązania dla danego przedsiębiorstwa. Rozdział 4 i 5 prezentują technologie i techniki dla ograniczenia odpadów u źródła. Rozdział 6 pokrótce prezentuje główne metody oczyszczania (tzw. rozwiązania końca rury ). 3.1 Problem inwestycji Sporo technik minimalizacji odpadów wymaga bardzo niewielkich lub nie wymaga żadnych nakładów inwestycyjnych. Inne, w szczególności te, do których zalicza się oczyszczanie na końcu procesu, wymagają znacznych wydatków finansowych. Zamiast wykluczenia opcji wymagających nakładów kapitałowych, można wykonać analizę kosztów (lub inwestycji) i zysków w celu określenia jak dużo pieniędzy jest się prawdopodobnie w stanie zaoszczędzić wdrażając każdą z opcji oraz czy oszczędności pojawią się w krótkim, średnim czy długim terminie. 9

Analiza kosztów i zysków stanowi ocenę i porównanie różnych kosztów i zysków związanych z zastosowaniem poszczególnych opcji. Typowe elementy przedstawiono w tabeli 5. Tabela 5 Typowe elementy analizy kosztów i zysków Koszty [GBP] Koszty inwestycyjne i instalacji Energia i inne koszty operacyjne Koszty konserwacji Koszty siły roboczej związanej ze zwykłą obsługą Dodatkowe koszty środków chemicznych Zyski [GBP] Unikanie nadchodzących kosztów wymiany lub unowocześnienia urządzeń Obniżenie dotychczasowych opłat za wodę i usuwanie odpadów Obniżenie dotychczasowych kosztów konserwacji Obniżenie dotychczasowych kosztów siły roboczej Obniżenie dotychczasowych kosztów środków chemicznych Przykład analizy kosztów i zysków dla technologii wymiany jonowej przedstawiono w rozdziale 6.3. 4 Minimalizacja odpadów u źródła zużycie środków chemicznych 4.1 Ograniczenie strat wynikających z wynoszonej z kąpieli cieczy wraz z przedmiotami, które były w niej zanurzone 4.1.1 Zastosowanie w przemyśle Obniżenie strat wynikających z wynoszonej z kąpieli cieczy wraz z przedmiotami, które były w niej zanurzone dotyczy wszystkich gałęzi sektora obróbki powierzchniowej metali obróbki wstępnej, galwanizacji, usuwania powłoki i anodyzacji. 4.1.2 Problem Ciecz wynoszona z kąpieli wraz z przedmiotami, które były w niej zanurzone, powoduje straty środków chemicznych z kąpieli galwanicznych i innych kąpieli obróbkowych. Ilości zmarnowanego roztworu różnią się w zależności od kształtu galwanizowanych przedmiotów, czasu ociekania i temperatury kąpieli. Od temperatury kąpieli zależy lepkość roztworu. W przypadku roztworów bardziej skoncentrowanych i lepkich z kąpieli, wraz z przedmiotami, które były w niej zanurzone, wynoszona jest większa ilość cieczy. Na przykład w przypadku kąpieli chromowej o stężeniu 300 g/l (jak kwas chromowy) ilość cieczy wynoszonej z kąpieli wraz z przedmiotami, które były w niej zanurzone będzie o 40% wyższa niż w przypadku kąpieli o stężeniu 200g/l. Trwają badania nad poprawą skuteczności procesów pokrywania galwanicznego przy użyciu roztworów o niskim stężeniu. Straty cieczy wynoszonej z kąpieli wraz z przedmiotami, które były w niej zanurzone mają kosztowne skutki: zanieczyszczenie kolejnych kąpieli procesowych, a tym samym zmniejszenie użyteczności kąpieli, np. w przypadku kiedy ciecz alkaliczna wynoszona z kąpieli wraz z przedmiotami, które były w niej zanurzone dostaje się do kąpieli kwaśnych; powstawanie strat środków chemicznych, które powodują wzrost zapotrzebowania na surowce; zwiększenie zapotrzebowania na wodę w celu otrzymania odpowiedniego rozcieńczenia kąpieli płuczących; wyższe koszty operacyjne oczyszczalni ścieków, wynikające z dodatkowej zawartości środków chemicznych w ściekach; dodatkowe powstawanie osadu z filtrów oraz szlamu. 10

Wszystkie te czynniki mają bezpośredni wpływ na zyski przedsiębiorstwa. Pomimo tego, że zawsze pojawią się pewne straty cieczy wynoszonej z kąpieli wraz z przedmiotami, które były w niej zanurzone, bardzo ważne jest by zredukować te straty zawsze kiedy jest to możliwe. Straty cieczy wynoszonej z kąpieli wraz z przedmiotami, które były w niej zanurzone można zredukować o 40% stosując proste rozwiązania nie wymagające nakładów lub wymagające niewielkich nakładów. Ręczne przenoszenie obrabianych przedmiotów oraz szkolenie pozwala na zmniejszenie strat cieczy wynoszonej z kąpieli wraz z przedmiotami, które były w niej zanurzone Pewne przedsiębiorstwo zredukowało straty cieczy wynoszonej z kąpieli wraz z przedmiotami, które były w niej zanurzone z procesu powlekania galwanicznego w bębnach poprzez kontrolę tempa przenoszenia bębnów z wanny galwanizacyjnej do wanien płuczących. Szkolenie odgrywało istotną rolę w przyjęciu tej procedury przez pracowników, gdyż początkowo odnosili oni wrażenie, że wymagany czas ociekania był zbyt długi i zmniejszał tempo produkcji. 4.1.3 Procedury dobrej praktyki Wydłużenie czasu ociekania Wydłużenie czasu ociekania pozwala na to by roztwory obróbkowe ociekły z obrabianych przedmiotów. Przedsięwzięcie to może odbywać się albo nad roztworem obróbkowym zanim przedmiot zostanie przesunięty do następnego etapu albo nad wannami ściekowymi przewidzianymi do wyłapywania odcieków. Zarówno Stowarzyszenie Obróbki Powierzchniowej Metalu 4 jak i Poradnik dotyczący do obróbki powierzchniowej metalu 5 wydany przez Program Środowiskowy Organizacji Narodów Zjednoczonych 6 zalecają dwudziestosekundowy czas ociekania dla bębnów. Badania wykazały, że wydłużenie czasu ociekania z 15 do 30 sekund podwyższy o 50% ilość elektrolitu powracającego do roztworu galwanicznego. Na liniach obsługiwanych ręcznie zainstalowanie haków lub systemu bloczków ułatwia przedłużenie czasu ociekania. Powolne wyciąganie obrabianych przedmiotów Gwałtowne wyciąganie obrabianych przedmiotów z roztworu powoduje większe straty cieczy wynoszonej z kąpieli wraz z przedmiotami, które były w niej zanurzone niż jest to w przypadku powolnego wyciągania. Redukcja pułapek Ilość cieczy wynoszonej z kąpieli wraz z przedmiotami, które były w niej zanurzone, wzrasta tam gdzie roztwór obróbkowy pozostaje uwięziony we wgłębieniach obrabianych przedmiotów. Można to ograniczyć poprzez: polepszenie ustawienia obrabianego przedmiotu, np. poprzez umieszczenie go na drucie pod odpowiednim kątem lub poprzez dodanie plastikowych pływaków do przyrządów obróbkowych w celu przechylenia obrabianych przedmiotów kiedy opuszczą już one roztwór; 4 Metal Finishing Association 5 Metal Finishing Guide 6 United Nations Environmental Programme 11

zatkanie otworów; dodanie dodatkowych otworów do odciekania tam gdzie jest to dopuszczalne. Instalacja płyt ociekowych Pomiędzy wannami można zainstalować płyty ociekowe do wyłapywania i odprowadzania odcieków podczas przenoszenia obrabianych przedmiotów pomiędzy operacjami płukania i obróbki. Płyty powinny być nachylone tak, aby odcieki odpływały do wanny, z której obrabiany przedmiot został właśnie wyciągnięty. Instalacja wanny ociekowej Wanna ociekowa jest dodatkowym zbiornikiem służącym do wyłapywania z obrabianych przedmiotów cieczy wynoszonej z kąpieli wraz z przedmiotami, które były w niej zanurzone. Wanny ociekowe są w szczególności użyteczne w przypadku linii automatycznych gdzie jeden ładunek można pozostawić do ociekania podczas gdy kolejna partia jest transportowana. Kiedy wystarczająca ilość roztworu nagromadzi się na dnie zbiornika można wlać ją z powrotem do wanny z kąpielą obróbkowej. Poprawa ustawień wieszaków galwanizerskich Ociekanie jest bardziej skuteczne kiedy warstwy obrabianych przedmiotów są poukładane schodkowo niż wiszą bezpośrednio jedne nad drugimi. 4.1.4 Korzyści Techniki, o których mowa, są proste, tanie i łatwe do zastosowania. Woda płucząca jest mniej zanieczyszczona środkami chemicznymi z procesów obróbkowych. Kolejne kąpiele procesowe są mniej zanieczyszczone. Straty środków chemicznych z procesów obróbkowych i związanych z nimi kosztów są mniejsze. Wyższa jest skuteczność procesów oczyszczania ścieków. Jeżeli ilość cieczy wynoszonej z kąpieli wraz z przedmiotami, które były w niej zanurzone wynosi pięć litrów roztworu chromu na godzinę, a roztwór ten kosztuje 2 GBP za litr, zmniejszenie strat cieczy wynoszonej z kąpieli wraz z przedmiotami, które były w niej zanurzone o 40% prowadzi do zaoszczędzenia 64 GBP w ciągu typowego szesnastogodzinnego dnia pracy. Do tego nie zalicza się oszczędności kosztów związanych z wodą do płukania, oczyszczaniem ścieków czy usuwaniem odpadów, z których to każda pozycja jest znacząca. 4.1.5 Inne aspekty warte rozważenia Nadmierne osuszenie obrabianego przedmiotu może wpływać na jakość produktu, gdyż może powodować, że spłukiwanie środków chemicznych będzie trudniejsze. Należy liczyć się z kosztami zakupu sprzętu, nawet jeśli są one niskie. Należy znaleźć równowagę pomiędzy faktem ograniczenia szybkości obróbki oraz zaoszczędzonymi kosztami, związanymi ze zmniejszeniem marnowanego roztworu procesowego. Być może istnieją możliwości nadrobienia straconego czasu w innych miejscach w trakcie procesu. Szkolenie i zarządzanie są konieczne po to, by upewnić się, że utrzymywane są zalecane czasy ociekania. Niektórzy pracownicy, w szczególności na liniach ręcznej galwanizacji, uważają, że przedłużenie czasu ociekania zmniejsza produktywność oraz, potencjalnie, premię. Nie zawsze mają oni świadomość oszczędności kosztów osiąganych przez przedsiębiorstwo. Jedną z opcji jest powiązanie premii z kosztami zaopatrzenia w wodę i środki chemiczne oraz usuwania odpadów. 12

Znaczenie szkolenia przy zmniejszaniu ilości cieczy usuwanej z kąpieli wraz z przedmiotami, które były w niej zanurzone W przedsiębiorstwie Stainless Plating, gdzie szkolenie odgrywa istotną rolę w minimalizacji odpadów, pracownicy są uświadamiani na temat powiązań pomiędzy czynnościami obróbkowymi a oczyszczaniem ścieków. W rezultacie osiągnięto zauważalne redukcje zużycia środków chemicznych z procesów obróbkowych w efekcie wydłużonego czasu ociekania obrabianych przedmiotów i mniejszego zużycia odczynnika. 4.2 Poprawa zaopatrzenia i kontroli zapasów 4.2.1 Zastosowanie w przemyśle Poprawa zaopatrzenia i kontroli zapasów odnosi się do wszystkich działań w sektorze obróbki powierzchniowej metalu. 4.2.2 Problem Środki chemiczne zakupywane są albo w celu natychmiastowego wykorzystania w obróbce lub na zapas do wykorzystania w późniejszym terminie. Zakup zbyt dużej ilości zapasów lub brak wymiany zapasów może stworzyć konieczność wyrzucenia środków chemicznych, które przekroczyły datę ważności. Dokonywanie przeglądów i kontroli zaopatrzenia zmniejszy tego typu odpady. 4.2.3 Procedury dobrej praktyki Należy zakupywać ilości, które są dostosowane do potrzeb danych procesów. Najlepiej zakupywać hurtem, tam gdzie jest to właściwe, w celu zaoszczędzenia kosztów. Należy wyraźnie oznaczać pojemniki, umieszczając datę zakupu oraz datę ważności. Należy prowadzić dokładną inwentaryzację oraz kontrolować wykorzystanie surowców po to, aby nowe roztwory nie były zużywane przed starymi. 4.2.4 Korzyści W wyniku redukcji odpadów chemicznych zmniejszeniu ulegają koszty. Mniejsze jest zapotrzebowanie na pojemność magazynową w celu przechowywania materiałów. 4.2.5 Inne aspekty warte rozważenia Niezbędny jest dodatkowy czas pracowników na sporządzenie inwentaryzacji oraz wykonywanie koniecznych działań sprawdzających. 4.3 Pomiary oraz kontrola warunków operacyjnych 4.3.1 Zastosowanie w przemyśle Pomiary i kontrola warunków operacyjnych odnoszą się do wszystkich działań w przemyśle obróbki powierzchniowej metalu obróbki wstępnej, procesów galwanizacji oraz oczyszczania odpadów. 13

4.3.2 Problem Środki chemiczne dodaje się do kąpieli czyszczących i obróbkowych oraz do urządzeń służących do oczyszczania ścieków z kilku powodów: w celu uzupełnienia istniejących kąpieli; w celu wymiany kąpieli; w celu upewnienia się, że zawartość środków chemicznych jest odpowiednia do wymagań procesów obróbki/oczyszczania. W większości zakładów przemysłowych dodawanie środków chemicznych mierzy się za pomocą pojemników, takich jak wiadra. Poza tym, dodawane środki mogą być przygotowywane w oparciu o czas raczej niż zapotrzebowanie. Zamiast mierzenia siły chemicznej roztworu i dodawania większej ilości środków chemicznych tylko wtedy kiedy jest to konieczne, w niektórych zakładach po prostu dokłada się dodatkowe środki chemiczne na początku każdej zmiany. W wyniku tego prawdopodobnym jest, że procesy te przebiegają w warunkach poniżej optymalnych. Na przykład, podczas gdy obsługujący mogą starać się utrzymać kąpiel niklową na poziomie 60 g/l, nieodpowiednia kontrola może oznaczać, że kąpiel przebiega gdzieś pomiędzy 50g/l a 70 g/l. Z drugiej strony odpowiednia kontrola pozwala obsługującym obniżyć poziom do minimum oznaczonego przez producenta, powiedzmy 55 g/l, oraz uświadomić, że można utrzymać stały optymalny poziom. Końcowym efektem jest minimalizacja wymaganej dawki środków chemicznych, ograniczenie ilości cieczy wynoszonej z kąpieli wraz z przedmiotami, które były w niej zanurzone oraz zmniejszenie oczyszczania ścieków i tworzenia szlamu o ok. 10%. W przypadku kąpieli galwanicznych, najbardziej powszechnym problemem jest nie poziom obecnych soli metalu, ale odczyn roztworu galwanicznego. Jeśli nie utrzyma się go na optymalnym poziomie (jak to zaznaczono w instrukcjach dotyczących roztworu galwanicznego) nastąpi znaczące zmniejszenie skuteczności galwanizowania. Z łatwością wprowadzić można pomiary i regulację odczynu ph. 4.3.3 Procedury dobrej praktyki Należy dokonywać dokładnych pomiarów warunków operacyjnych i utrzymywać ścisłą kontrolę nad dodawaniem środków chemicznych. Należy stosować dokładne termostaty, mierniki poziomu ph oraz inne przyrządy pomiarowe, które najlepiej, aby posiadały automatyczną regulację. Pomoże to zapewnić, że w roztworze używa się minimalnej ilości każdego z środków chemicznych. Dozowaniem dodatków galwanicznych można sterować przy pomocy mierników elektrycznych. Może również pojawić się potrzeba wykonania na miejscu testów laboratoryjnych takich jak miareczkowanie lub spektrofotometria atomowa absorpcyjna. Mierniki należy odczytywać na podstawie czasu lub po tym kiedy określona ilość wieszaków galwanizerskich przeszła przez kąpiel. Środki chemiczne powinny być dodawane odpowiednio do wyników odczytów. Zaleca się rozważenie instalacji automatycznego dozowania z większych (np. 200- litrowych lub 1000-litrowych 7 ) pojemników. Jest to bezpieczniejsza i dokładniejsza metoda pomiarów i dodawania środków chemicznych do kąpieli. Należy pamiętać, że im dokładniejsze są pomiary na miejscu, tym lepiej można sprawować kontrolę operacyjną i prawdopodobnie osiągnąć można większe oszczędności. W zakładach obróbki powierzchniowej metali w Niemczech powszechnym zjawiskiem jest posiadanie w pełni oprzyrządowanych systemów, które w sposób ciągły dokonują analizy zawartości kąpieli po to by upewnić się, że stale utrzymywane są optymalne warunki operacyjne kąpieli. 7 Środki chemiczne w ilości 1000 l dostarczane są w zbiornikach masowych. Są to zwrotne plastikowe pojemniki w stalowej ramie, które posiadają wbudowany zawór. 14

Właściwa kontrola parametrów kąpieli galwanicznej pomoże zapewnić wysoką jakość produktu 4.3.4 Korzyści Niższe stężenie środków chemicznych w kąpielach przyczynia się do zmniejszenia ilość cieczy wynoszonej z kąpieli wraz z przedmiotami, które były w niej zanurzone, a także do zmniejszenia stężenia środków chemicznych w wodach płuczących. To z kolei wpływa na zmniejszenie kosztów oczyszczania ścieków oraz unieszkodliwiania osadów. Dodawanie środków chemicznych wtedy, kiedy jest to naprawdę potrzebne niż na podstawie szacowanych potrzeb zmniejsza zużywane ilości, tym samym wpływając na obniżenie kosztów. Kontrolowanie dodawanych środków chemicznych umożliwia lepszą kontrolę nad zamawianymi materiałami i, tam gdzie jest to właściwe, tworzy możliwości zakupów hurtowych, co w perspektywie długookresowej jest tańsze. Dodając właściwe ilości środków chemicznych oraz optymalizując warunki procesów obróbkowych poprawia się jakość produktu. Objętościowe pomiary materiałów ułatwiają dostęp do ilości środków chemicznych wymaganych na jednostkę produkcji. Właściwa kontrola kąpieli przedłuży ich okres używalności. Korzyści wynikające z regularnych pomiarów Miareczkowanie w celu określenia poziomu ph (kwaśny lub zasadowy) wykonuje się na terenie fabryki w NT Frost wraz z pomiarami temperatury przy użyciu sondy temperaturowej i ocen stężenia roztworów (w szczególności w przypadku niklu, cyjanku i siarczanu) przy użyciu prostego zestawu do testowania. Inne metale analizuje się przy użyciu własnego (wewnętrznego) spektrofotometru absorpcji atomowej. Dzięki zastosowaniu tej procedury ograniczono ilość kąpieli, które należało uzupełniać i wymieniać. 4.3.5 Inne aspekty warte rozważenia W przypadku kiedy system nie jest zautomatyzowany pracownicy potrzebują regularnie poświęcać swój czas w celu dokonywania pomiarów. Pracownicy muszą być odpowiednio wykwalifikowani, w szczególności jeśli mają oni wykonywać testy na terenie zakładu. Analiza laboratoryjna wymaga specjalnych kwalifikacji. Zakup sprzętu wiąże się z kosztami. Miernik AH może kosztować 200 GBP, a miernik ph 350 GBP. Konieczne będzie wyszkolenie pracowników w zakresie użytkowania i konserwacji sprzętu, w szczególności dlatego, że niebezpieczne środki chemiczne wykorzystywane są zarówno podczas procedur dokonywania pomiarów jak i ważenia. Konieczne będzie opracowanie procedur na wypadek awarii w celu zarządzania rozlewami, które zdarzają się w trakcie przechylania. Będą one musiały spełniać wymagania przepisów BHP oraz ochrony środowiska. Próbki środków chemicznych należy usuwać w odpowiedni sposób poprzez mechanizmy oczyszczania ścieków. Nie należy wylewać ich do zlewów lub usuwać bezpośrednio do kanalizacji sanitarnej. 15

4.4 Wydłużenie okresu stosowania środków chemicznych w kąpielach procesowych 4.4.1 Zastosowanie w przemyśle Wydłużenie okresu stosowania środków chemicznych może przynieść korzyści w wypadku wszystkich kąpieli procesowych, w których środki te się stosuje, w szczególności w przypadku kąpieli obróbki wstępnej, które usuwane są częściej niż kąpiele galwaniczne. 4.4.2 Problem Okres stosowania środków chemicznych w kąpielach procesowych zmniejsza się poprzez tworzenie się zespołów obojętnych lub nagromadzanie się odpadów, które obniżają efektywność operacji kąpielowych. To może spowodować, że kąpiel usuwana na końcu może wciąż zawierać znaczące ilości oryginalnych środków chemicznych (roztworów kwaśnych/alkalicznych czy metali), które w efekcie zostaną zmarnowane. 4.4.3 Procedury dobrej praktyki Należy zbadać możliwości ograniczenia ilości zanieczyszczeń na obrabianym przedmiocie przed zanurzeniem go w kąpieli. Należy dokonać przeglądu możliwości zastosowania takich technik jak filtracja i odparowanie, które przedłużają okres użyteczności kąpieli. Metody te stosowane są w Niemczech i USA, a ich dokładniejsze omówienie znajduje się w rozdziale 6 niniejszego poradnika. W kąpielach alkalicznych cyjankowych i nie-cyjankowych, takich jak cynkowych, kadmowych czy cynowych, które opierają się na wodorotlenku sodu, w wyniku reakcji oksydacji powstaje węglan sodowy, który gromadzi się do takiego poziomu, w którym zaczyna ograniczać skuteczność operacyjną kąpieli. Przy niskich temperaturach węglan sodowy się krystalizuje. Niemieckie firmy z sektora obróbki powierzchniowej metalu powszechnie wykorzystują technologię ciągłej krystalizacji, niezależnej od kaprysów pogody. Zaczyna być również dostępna technologia regeneracji kąpieli trawiących zawierających kwas chromowy i kąpieli galwanicznych. Obejmuje ona zamianę chromu trójwartościowego z powrotem na formę sześciowartościową. 4.4.4 Korzyści Przedłużenie okresu użyteczności kąpieli procesowych wpływa na zmniejszenie ilości marnowanych środków oraz kosztów. Koszty oczyszczania ścieków obniżają się z powodu zmniejszonego poziomu odpadów. Ilość odprowadzanego szlamu i osadów z filtra jest mniejsza. Korzyści płynące z automatycznych pomiarów oraz kontroli W jednym z nowoczesnych, specjalnie wybudowanych i w pełni zautomatyzowanych zakładów, roztwory kąpieli galwanicznych ocenia się przy pomocy mierników, a związane z tym uzupełnianie środków chemicznych odbywa się przy użyciu pomp podłączonych do dużych rozmiarów zbiorników magazynowych. Ponieważ jest to nowy zakład, liczby dotyczące bezpośrednio zaoszczędzonych kosztów są niedostępne niemniej, według opinii właściciela, osiąga się tam znaczące korzyści. 16

4.4.5 Inne aspekty warte rozważenia Technologie, o których mowa są stosunkowo nowe w Wielkiej Brytanii. Jak dotychczas, nie posiadają one jeszcze udokumentowanych zapisów. Krystalizator ciągły kosztuje około 13000 GBP i dostępny jest od nielicznych dostawców w Wielkiej Brytanii. Więcej informacji na temat odzysku elektrochemicznego znajduje się w rozdziale 6.4 oraz w rozdziale 6.5 dotyczącym odparowania. 5. Minimalizacja odpadów u źródła - zużycie wody Środki podejmowane w celu zaoszczędzania wody nie muszą być drogie. Oszczędności wody rzędu 15-20% można osiągnąć bez ponoszenia kosztów, po prostu poprzez właściwe operacje porządkowe, podczas gdy niewielkie nakłady inwestycyjne mogą doprowadzić do oszczędności rzędu 20-30%. Niektóre z praktyk przedstawionych poniżej zaliczają się do rozwiązań nie wymagających nakładów lub niskonakładowych. 5.1 Pomiary przepływu wody 5.1.1 Problem Pomiary zużycia wody są koniecznym działaniem wstępnym w celu podjęcia kontroli. Pozwalają one na określenie, w których miejscach zużywa się nadmierne ilości wody. Pełnią one także funkcję przypominania pracownikom o konieczności zmniejszenia zużycia wody. Mogą także dostarczać kierownictwu informacji, które pomogą upewnić się, że raz zmniejszone, zużycie wody nie będzie wracać ponownie do niedopuszczalnego poziomu. 5.1.2 Procedury dobrej praktyki Należy zainstalować liczniki na każdej linii procesowej lub na każdym punkcie poboru wody do procesu. Nie należy mierzyć jedynie ogólnego poboru wody przez zakład jako całość. Należy prowadzić regularne zapisy zużycia wody. Pozwoli to na przegląd osiągnięć wszelkich środków ograniczenia zużycia wody. Pomoże to również upewnić się, że konsumpcja wody nie stała się nieregularna. 5.1.3 Korzyści Pomiary przepływu wody dają dokładną wiedzę na temat zużycia wody w całym zakładzie. Jest to dobry punkt zaczepienia do rozpoczęcia ograniczania zużycia wody. Pomaga to również nabrać pewności, że utrzymywane są zmniejszone poziomy zużycia wody. Przedstawione technologie są proste i wymagają jedynie niskich nakładów. Rozpoznanie potrzeby ograniczenia zużycia wody Analiza porównawcza pokazała przedsiębiorstwu NT Frost, że zużywało ono około cztery razy więcej wody niż jego konkurencja. W odpowiedzi na te wyniki oraz na wzrastające zapotrzebowanie na wodę oraz jej koszty, przedsiębiorstwo zainicjowało program ograniczenia zużycia wody. Zatrudniono konsultanta w celu dokonania przeglądu operacji oraz określenia zaleceń. Koszty wprowadzenia zmian są obecnie rozważane. Jednym ze sposobów podjęcia działań może być wynegocjowanie układu, zgodnie z którym część zaoszczędzonych pieniędzy powraca do pracowników. Takie rozwiązanie zmniejszyłoby ryzyko, że poniesione wydatki miałyby się nie zwrócić. 17

5.1.4 Inne aspekty warte rozważenia Liczniki na wodę o średnicy 25 mm kosztują 60-70 GBP za sztukę. Skorzystanie z pomocy konsultanta może przynieść korzyści dla zakładu, gdyż konsultant dysponuje doświadczeniami nie jednego, ale wielu zakładów. W celu dokonywania odczytów z liczników oraz zapisu pomiarów konieczny jest czas pracowników. Potrzeba ta nie przedstawia znaczących kosztów. 5.2 Instalacja regulatorów przepływu 5.2.1 Problem Ilość wody przepływająca przez linie ciągłego przepływu lub do płuczek o ciągłym przepływie może być nadmierna jeśli jej się uważnie nie kontroluje. Regulatory wody są to proste urządzenia do kontrolowania dopływu wody u źródła. Elastyczne zawory otworowe, które rozszerzają się oraz kurczą, utrzymują stały przepływ wody do procesu, niezależnie od zmian ciśnienia wody. 5.2.2 Procedury dobrej praktyki Tam gdzie to możliwe należy zainstalować ograniczniki na linie zaopatrzenia w wodę. 5.2.3 Korzyści Ograniczniki przepływu znacząco zmniejszają zbędne zużycie wody. W zależności od liczby wymaganych ograniczników, nakłady kapitałowe są ograniczone, a liczniki proste w instalacji. Automatyczne działanie oznacza niskie koszty operacyjne i konserwacji. Instalacja regulatorów przepływu na niektórych liniach może pomóc zapewnić stałe ciśnienie wody na innych liniach takich jak linie wykorzystywane do płukania natryskowego. Istotne oszczędności kosztów wynikające z kontroli przepływu Przedsiębiorstwo NT Frost zainstalowało ograniczniki przepływu na liniach ręcznych na każdym otworze wlotowym do zbiornika płuczącego oraz wskaźniki przepływu oraz zawory ręcznej kontroli przepływu na liniach automatycznych. Zakup i instalacja osprzętowania kosztowała 6500 GBP. W ciągu sześciu tygodni przedsiębiorstwo zmniejszyło konsumpcję wody o 42%, co stanowiło równoważnik ograniczenia kosztów o 36000 GBP w samym tylko roku 1995. 8 5.2.4 Inne aspekty warte rozważenia Niektóre operacje, na przykład ponowne napełnienie zbiornika, wymaga szybkiego ale krótkiego dopływu wody. Dostępna do tego celu regulacja może prowadzić i prowadziła w przeszłości do niewłaściwego użycia przez pracowników. Regulatory przepływu kosztują 15-35 GBP, w zależności od rozmiarów rury i wymagań przepływu. Często słyszy się opinie, że maksymalny przepływ daje najlepsze efekty płukania i że kontrola przepływu wody będzie miała odwrotny wpływ na jakość produktu. Tak nie jest. Zakłady, które zainstalowały ograniczniki przepływu nie odnotowały przypadków spadku jakości produktu. 8 Więcej na temat zmian wprowadzonych przez zakład można znaleźć w dokumencie Proste środki ograniczające koszty zużycia wody (Simple Measures Restrict Water Cost). 18

Ważne jest by zapewnić, że ograniczenie przepływu wody nie wpływa ujemnie na inne operacje takie jak oczyszczanie ścieków. 5.3 Płukanie przeciwprądowe 5.3.1 Problem Płukanie wymaga wykorzystania rozcieńczonego roztworu lub czystej wody w celu usunięcia nadmiernych ilości środków chemicznych, które pozostają po procesie galwanizacji. Najprostszą formą płukania jest płukanie przepływowe, w trakcie którego wykorzystuje się stały strumień wody w celu oczyszczenia obrabianego przedmiotu. Do słabych stron tego procesu zalicza się: wysoki poziom zużycia wody, straty środków chemicznych, które przedostają się do wody płuczącej wraz z cieczą wynoszoną z kąpieli z przedmiotami, które były w niej zanurzone. Dodatkowo, pojedyncza kąpiel szybko osiąga duże stężenie środków chemicznych wskutek czego płukanie nie jest skuteczne. W przypadku płukania przeciwprądowego wykorzystuje się serię połączonych kąpieli, które kolejno płuczą produkt. Woda z kąpieli o najniższej zawartości środków chemicznych (tzn. kąpiel znajdująca się najdalej od kąpieli obróbkowej) przepływa z powrotem do poprzedniej kąpieli płuczącej a potem kolejno poprzez pozostałe kąpiele, być może nawet do kąpieli obróbkowej. Tego typu system znacząco zmniejsza ilość wody potrzebnej do płukania. Jednocześnie dzięki jego zastosowaniu płukanie jest bardziej skuteczne dzięki utrzymaniu w kąpielach płuczących niskiego poziomu stężenia środków chemicznych pochodzących z cieczy usuwanej z kąpieli wraz z obrabianymi przedmiotami. Rysunek 2 przedstawia wzrost rozcieńczenia kąpieli w trakcie płukania obrabianego przedmiotu. Zaopatrzenie w czystą wodę detal płukanie A płukanie B płukanie C płukanie D Rys. 2 Schemat płukania przeciwprądowego Płukanie przeciwprądowe jest najbardziej skuteczną techniką ograniczenia zużycia wody w przemyśle obróbki powierzchniowej metali. W tabeli 6 pokazano jak ograniczyć można ilości zużywanej wody i kosztów dzięki zastosowaniu płukania przeciwprądowego na pojedynczej linii galwanicznej. 19

Tabela 6 Redukcje kosztów osiągniętych dzięki płukaniu przeciwprądowemu Ilość etapów płukania Konsumpcja wody przy pełnym zmiksowaniu (l/godz) Koszt/tydzień (GBP) 1 2 3 4 8000 181 50 30 W tabeli 6 oparto się na następujących założeniach: ilość cieczy wynoszonej z kąpieli wraz z przedmiotami w niej zanurzonymi wynosi cztery litry/godzinę; szesnastogodzinny dzień pracy, pięć dni w tygodniu; optymalny stosunek płukania 2000:1; koszty wody wynoszą 0,68 GBP/m 3 ; opłaty za usuwanie ścieków wynoszą 0,37 GBP/m 3. 5.3.2 Procedury dobrej praktyki Należy stosować płukanie przeciwprądowe z trzema, a nawet czterema kąpielami. W Niemczech, gdzie wymagania zawarte w pozwoleniach na odprowadzanie ścieków są znacznie niższe, powszechnym jest stosowanie do pięciu etapów płuczących. Należy stosować statyczne zbiorniki do cieczy wynoszonej z kąpieli wraz z przedmiotami, które były w niej zanurzone, w powiązaniu z systemami płukania przeciwprądowego. Wynoszona z kąpieli ciecz z zawartymi w niej środkami chemicznymi gromadzi się w statycznych zbiornikach płuczących i może być wykorzystana do uzupełnienia kąpieli galwanicznej. Niemniej zainstalowana samodzielnie kąpiel statycznego płukania nie przyniesie wystarczającej skuteczności płukania. 5.3.3 Korzyści Płukanie przeciwprądowe znacząco redukuje konsumpcję wody. Zastosowanie dwóch wanien do płukania redukuje konsumpcję wody o 98%. Technika może być z łatwością połączona z opłacalnym finansowo odzyskiem środków chemicznych w kąpielach procesowych poprzez odparowanie (zobacz rozdział 6.5) lub odzysk elektrochemiczny (zobacz rozdział 6.4). W wyniku bardziej skutecznego płukania następuje poprawa jakości produktu i niższy jest poziom wybrakowanych wyrobów. 672 15 4 3 Płukanie przeciwprądowe umożliwia zmniejszenie konsumpcji wody Stainless Plating, przedsiębiorstwo o obrotach rzędu 0,5 miliona GBP, podejmuje się wykonywania obróbki galwanicznej w krótkich i specjalistycznych seriach. W 1997 roku przedsiębiorstwo przeprowadziło się do nowego, specjalnie wybudowanego zakładu, gdzie w celu zmniejszenia konsumpcji wody wykorzystuje się połączenie zbiorników cieczy wynoszonej z kąpieli wraz z przedmiotami, które były w niej zanurzone oraz płukania przeciwprądowego. Woda ze zbiornika z cieczą wynoszoną z kąpieli jest następnie wykorzystywana w celu uzupełnienia kąpieli galwanicznych. Dokonuje się również oczyszczania wody, która następnie powraca do obiegu i jest wykorzystywana do płukania wstępnego, gdzie jakość wody nie stanowi problemu. Pomimo, że nie są dostępne porównywalne dane dla starego i nowego zakładu, w wyniku udoskonaleń wprowadzonych do układu (rozplanowania) i procesów uzyskano oszczędności. Zastosowanie płukania przeciwprądowego zapewnia, że konsumpcja wody pozostaje na takim samym poziomie (25 m 3 dziennie) niezależnie od tego, że wanny procesowe są większe. 20