ANALIZA ZUŻYCIA KWASU I WODY W GALWANIZERNIACH Sektor obróbki powierzchniowej metali charakteryzuje się dużym zużyciem kwasu w procesie wytrawiania oraz zużyciem znacznych ilości wody w procesie płukania. Koszty zakupu kwasu i wody a także odprowadzenia ścieków są wysokie. Niniejszy dokument zawiera informacje i sugestie dotyczące optymalizacji zużycia kwasu oraz wody, tak aby: - ograniczyć koszty - być przygotowanym na wzrost kosztów związanych z odprowadzaniem ścieków oraz na bardziej surowe wymagania prawne, - działać lepiej niż konkurencja, - polepszyć swój wizerunek prośrodowiskowy. BADANIA Informacje na temat zużycia kwasu i wody w sektorze obróbki powierzchniowej metali oraz w galwanizerniach 1 uzyskano na podstawie poufnego kwestionariusza rozesłanego do zakładów z tego sektora w Wielkiej Brytanii. Zebrane dane zostały przeanalizowane w celu stworzenia charakterystyki opisywanego sektora. OGÓLNA CHARAKTERYSTYKA GALWANIZERNI Ogólna charakterystyka galwanizerni, która powstała na podstawie zebranych danych przedstawia się następująco: - większość przedsiębiorstw zatrudnia ponad 4 osób, - roczny obrót ponad 65% przedsiębiorstw przekracza 2 miliony GBP 2, - mniej niż połowa przedsiębiorstw posiada łatwo dostępne dane dotyczące zużycia kwasu i wody; - większość badanych zakładów obsługuje więcej niż 1 sektor przemysłu (ponad 8% obsługuje sektor maszynowy; drugim co do wielkości obsługiwanym sektorem jest budownictwo). DANE DOTYCZĄCE ZUŻYCIA KWASU Wszystkie przedsiębiorstwa, które brały udział w badaniu w procesie wytrawiania stosują kwas solny, a wielkość produkcji mierzą w tonach. Kwas solny wykorzystywany jest w różnych stężeniach, jednak najczęściej stosowany jest 28% roztwór. Aby porównanie zużycia kwasu było możliwe prezentowane dane tutaj zebrane dotyczą tylko 28% roztworu. Jeśli stosowany kwas ma inne stężenie, należy przekształcić jego objętość na równoważnik 28%roztworu, np. 1 litrów 36% kwasu jest równoważne z: (1 * 36 / 28 = 128.6 litrów 28% kwasu) Jednostkowe zużycie kwasu Wykres 1 przedstawia zużycie kwasu o stężeniu 28% (w litrach) na tonę obrabianego produktu. Połowa zakładów biorących udział w badaniu zużywa mniej niż równoważnik 24 litrów 28% roztworu kwasu na tonę obrabianych produktów. 1 Niniejszy dokument dotyczy zużycia kwasów i wody tylko w galwanizerniach. Szczegóły dotyczące zużycia wody i kwasów w sektorze obróbki powierzchniowej przedstawione są w dokumentach EG44: Analiza zużycia kwasów w sektorze obróbki powierzchniowej metali i EG45: Analiza zużycia wody w sektorze obróbki powierzchniowej metali. 2 1 funt brytyjski (1 GBP) = 6,57 zł (dane z września 23 r.) 1
3 25 Procent odpowiedzi 2 15 1 5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 Zużycie HCl (litry/tonę) Wykres 1. Jednostkowe zużycie kwasu w litrach na tonę stali poddanej obróbce Jednostkowe zużycie kwasu w stosunku do wielkości produkcji Z danych przedstawionych na wykresie 2 wynika, że zużycie kwasu na jednostkę produkcji jest mniejsze tam, gdzie produkcja jest większa. Wynika to z faktu, że przedsiębiorstwa, w których produkcja jest większa obrabiają większe elementy mające stosunkową małą powierzchnię na tonę obrabianych produktów. Wynikać to może również z faktu, że w związku ze znacznym rocznym zużyciem kwasu prowadzą lepszą gospodarkę kwasem. 45 Zużycie HCl (litry/tonę) 4 35 3 25 2 15 1 5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 Ilość produktów obrobionych (tysiące ton) Wykres 2. Jednostkowe zużycie kwasu w odniesieniu do rocznej wielkości produkcji Koszty kwasu Średnie roczne zużycie kwasu rośnie wraz z obrotem przedsiębiorstwa (wykres 3). Z danych wynika, że połowa zakładów biorących udział w badaniu zużywa ponad 5 tys. litrów kwasu solnego rocznie. W rezultacie koszty zakupu kwasu oraz zagospodarowania kwasów odpadowych wynoszą ponad 7 tys. GBP rocznie. 2
Zużycie HCl (m3) 7 6 5 4 3 2 1-1 1-1,9 2-2,9 3-4,9 5-9,9 1+ Obrót (miliony GBP) 98 84 7 56 42 28 14 Koszty zużycia HCl (GBP) (14 GBP za 1 litrów) Wykres. 3. Średnie zużycie kwasu w odniesieniu do obrotu Powstawanie osadów kwaśnych Kwas solny nie nadaje się do wykorzystania, gdy zawiera ponad 12% żelaza. Z danych wynika, że stosunek ilości powstających osadów kwaśnych do ilości zużywanego kwasu jest wyższy w zakładach zużywających duże ilości kwasu (wykres 4). W przyszłości rosnące koszty i bardziej surowe wymagania dotyczące zagospodarowania odpadów mogą zmusić te przedsiębiorstwa do rozważenia bezkosztowych technik odzysku kwasu oraz zredukowania ilości osadów kwaśnych. 5% respondentów wytwarza mniej niż.1 ton osadów na 1 litrów zużywanego kwasu. 1,5 Ilość osadów poneutralizacyjnych (tony osadów/1 litrów HCl) 1,5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 Zużycie HCl (m3) Wykres 4. Ilość osadów poneutralizacyjnych w odniesieniu do rocznego zużycia kwasu 3
DANE DOTYCZĄCE ZUŻYCIA WODY Zużycie wody w galwanizerniach jest niskie w odniesieniu do ogólnego zużycia wody w sektorze obróbki powierzchniowej metali. Jedna czwarta galwanizerni nie wykorzystuje wody do płukania po wytrawianiu. (Procesy galwanizacyjne mogą zachodzić bez płukania; chlorek żelazawy powstający w procesie wytrawiania może działać jak czynnik płuczący w procesie galwanizacyjnym, może to jednak podnosić koszty bieżące z powodu przenoszenia soli żelaza bezpośrednio do cynku). Z danych wynika, że połowa galwanizerni zużywa mniej niż 25 litrów wody na tonę produktu, podczas gdy ogólne zużycie wody w sektorze obróbki powierzchniowej metali wynosi 2 litrów. Zużycie wody w stosunku do wielkości zakładu i obrotu Wyniki badań wykazują, że średnie zużycie wody rośnie wraz z obrotami (nie dotyczy to jednak największych przedsiębiorstw). Oznacza to, że duże zakłady wykorzystują wodę w sposób bardziej efektywny, prawdopodobnie z powodu większych inwestycji przeznaczonych na oszczędność wody (wykres 5). Średnie zużycie wody (m3/rok) 14 12 1 8 6 4 2-1 1-1,9 2-4,9 5-9,9 1+ Obrót (miliony GBP) 144 12 96 72 48 24 Średni koszt zużycia wody (GBP/rok) (1,2 GBP za 1 m3) Wykres 5. Zużycie wody oraz koszty zużycia w odniesieniu do obrotu Powstawanie osadów poneutralizacyjnych Rosnące koszty oczyszczania ścieków oraz usuwania osadów poneutralizacyjnych spowodowały, że odpowiednia gospodarka wodno-ściekowa stała się podstawowym obszarem, w którym osiągnąć można oszczędności. Koszt odprowadzania ścieków w niektórych rejonach przemysłowych może wynosić nawet,9gbp/m 3. Opłaty za odprowadzanie ścieków przemysłowych zależą od ilości dostarczonej wody, a także od stopnia zanieczyszczenia ścieków. Tak więc ograniczanie zużycia wody ma ścisły związek z kosztami odprowadzania ścieków. Osady ściekowe (np. zawiesina, czy placek filtracyjny) są zazwyczaj wywożone na składowisko, co jest najdroższym rozwiązaniem. Z badań wynika, że produkcja osadów poneutralizacyjnych nie jest wprost proporcjonalna do zużycia wody. 4
PRZEGLĄD WYNIKÓW MONITORING Pomiary są podstawą do zdobycia informacji na temat ilości zużywanego kwasu oraz wody. Dopóki nie ma informacji dotyczących zużycia kwasu i wody nie można prowadzić odpowiedniej gospodarki tymi surowcami. Stały monitoring zużycia pozwoli na wykazanie oszczędności, a to zmotywuje do dalszego prowadzenia monitoringu.. Tabela zużycia wody i kwasu (tab.1) umożliwi obliczenie jednostkowego zużycia wody i kwasu. Na podstawie obliczeń i wykresu 1., możliwe będzie porównanie wyników z innymi zakładami z sektora. Kolumny na lewo od osiągniętego wyniku przedstawiają przedsiębiorstwa o mniejszym jednostkowym zużyciu kwasu. Tabela 1. Zużycie kwasu i wody Zużycie kwasu w okresie czasu (miesiąc lub rok)... litrów 28% HCl A Ilość obrobionego metalu w tym samym okresie czasu tony B Aktualne jednostkowe zużycie kwasu... litrów/tonę A/B Zużycie wody w okresie czasu (miesiąc lub rok)... litrów wody C Ilość obrobionego metalu w tym samym okresie czasu... tony B Aktualne jednostkowe zużycie wody... litrów/tonę C/D Jeżeli monitoring zużycia kwasu będzie prowadzony co najmniej przez rok, możliwe będzie porównanie wyników rocznego zużycia kwasu z innymi zakładami (wykres 6). Jeżeli monitoring zużycia kwasu prowadzony jest w odniesieniu do innego przedziału czasu, należy przeliczyć wartości A i B w tabeli 1 na wartości roczne. Umożliwi to porównanie swoich wyników na wykresie 6. Aby odczytać wynik z wykresu 6, należy zaznaczyć wartość A na osi pionowej, wartość B na osi poziomej a następnie odczytać wynik. Nawet jeżeli wynik plasuje analizowany zakład wśród tych, które osiągnęły najlepsze wyniki, należy pamiętać że zawsze mogą być obszary, w których istnieje możliwość usprawnień. 12 9 26346 najlepszy przypadek średnio najgorszy przypadek 6 5 (57 ton) 3 125 25 375 5 Wielkość produkcji (tony/rok) Wykres 6. Jednostkowe zużycie kwasu 5
ZAANGAŻOWANIE Aby uzyskać oszczędności, należy wprowadzić następujące działania strategiczne:: - zaangażowanie wszystkich operatorów w proces określania strategii. Ograniczenie się do przedstawiania pracownikom gotowych pomysłów może zostać odebrane jako nakładanie dodatkowych obowiązków; - należy zapewnić że wszyscy pracownicy są świadomi ilości zużywanego kwasu i wody, oraz kosztów z tym związanych, - należy zachęcać do składania propozycji oszczędzania poprzez ustanowienie nagrody za najlepszy pomysł, - należy określić realne cele, - należy informować pracowników na bieżąco o osiąganych postępach - należy podkreślać udział operatorów w osiąganiu oszczędności. ROZWIĄZANIA BRANE POD UWAGĘ PRZY WPROWADZANIU STRATEGII OSZCZĘDZANIA Poniżej opisano kilka technik stosowanych w sektorze w celu minimalizacji zużycia kwasu i wody. Zapoznanie się z nimi może pomóc w ustalaniu własnej strategii oszczędzania. Przykłady dobrego gospodarowania Stosowanie metod dobrego gospodarowania może przyczynić się do zaskakujących oszczędności. Popieranie dobrej praktyki, zachęcanie do niej, może doprowadzić do oszczędności w zużyciu wody i kwasu a także w innych obszarach, np. w zużyciu energii. Przewodnik dobrej praktyki (GG26) Minimalizacja strat sposobem na oszczędność kosztów: ograniczanie zużycia wody przedstawia systemowe podejście do zmniejszenia kosztów związanych ze zużyciem wody i odprowadzaniem ścieków. Używanie wody do płukania Czy koszty zużycia wody są na tyle niskie, że płukanie produktu po wytrawianiu jest uzasadnione? Czy możliwe jest osiągnięcie oszczędności poprzez prowadzenie procesu bez płukania? Jeżeli płukanie wodą jest ekonomicznie uzasadnione, to czy wzięto pod uwagę sposoby ograniczania zużycia wody? Instalacja do regeneracji kwasu Czy poziom produkcji oraz zużycie kwasu uzasadnia wprowadzenie instalacji do regeneracji kwasu? Czy jest to opłacalne? W przypadku przedsiębiorstw zużywających ponad 2 tys. litrów kwasu rocznie, rozwiązanie takie może okazać się właściwe z ekonomicznego punktu widzenia. Sposoby zmniejszania zużycia kwasu Należy sprawdzić czy ciecz usuwana z kąpieli razem z wyrobami, które były w niej zanurzone oraz skład kąpieli są odpowiednio nadzorowane. Jeżeli okaże się to konieczne, należy rozważyć automatyzację procesu w celu prowadzenia ściślejszej kontroli. Bardzo ważne jest, aby strategia oszczędzania była weryfikowana w równych odstępach czasu. Pozwoli to upewnić się, czy prowadzone działania są wciąż najlepsze w danej sytuacji. Pomysły wcześniej odrzucone mogą stać się bardziej atrakcyjne po zmianach w procedurach, metodach produkcji, kosztach materiału i prawodawstwie. Tekst został przetłumaczony za zgodą Envirowise Practical Environmental Advice for Business 6
PLAN DZIAŁANIA Monitorowanie zużycia kwasu i wody w odniesieniu do wielkości produkcji Czy zużycie kwasu się zminiejsza? Czy zużycie wody się zminiejsza? Tak Nie Tak Nie Czy zużycie kwasu jest porównywalne z najlepszymi wynikami w Należy wprowadzić rozwiązania dobrego gospodarowania Czy zużycie wody jest porównywalne z najlepszymi wynikami w Należy wprowadzić rozwiązania dobrego gospodarowania sektorze? Tak Nie Należy rozważyć wprowadzenie sposobów oszczędzania kwasu sektorze? Tak Nie Należy rozważyć wprowadzenie sposobów oszczędzania wody Strategię oszczędności kwasu należy regularnie sprawdzać, aby zapewnić, że zużycie kwasujest optymalne. W porozumieniu z pracownikami należy opracować strategię oszczędzania kwasu Strategię oszczędności wody należy regularnie sprawdzać, aby zapewnić, że zużycie wody jest optymalne. W porozumieniu z pracownikami należy opracować strategię oszczędzania wody 7