Технологични решения за ефективно управление на водните ресурси в автомобилния сектор

Автомобилостроенето, включващо дейностите както по асемблирането, така и по производството на части и компоненти, изисква значителни количества вода. В линиите за асемблиране в автомобилната индустрия водата се използва за редица различни процеси и производствени етапи, в рамките на които превозните средства се третират, измиват, изплакват и боядисват.

В резултат на това се генерират отпадъчни води, замърсени с метали, масла, греси и остатъци от боя. Според проучвания, за производството на един автомобил може да са необходими над 151 куб. м вода, което поставя автомобилостроенето сред индустриалните сектори с най-висока водна интензивност. Този факт, съчетан с нарастващите оперативни рискове и загриженост, свързани с водния стрес, кара производителите на автомобили да внедряват устойчиви мерки и усъвършенствани технологии, насочени към редуциране на потреблението на вода и подобряване на водната ефективност. Предприемането на такива действия е не само свидетелство за поет ангажимент към отговорната употреба на вода, но и допринася за ограничаване на настоящите и бъдещите рискове по отношение на изчерпването на водните ресурси.

Ползи

Ползите, свързани с по-разумното потребление на вода в автомобилната индустрия, са съществени – намаляване на консумацията на енергия за изпомпване и снабдяване с вода, понижаване на оперативните разходи, редуциране на количеството на генерираните отпадъци, ограничаване на въглеродния отпечатък и, в крайна сметка, подобряване на цялостната производствена ефективност.

Важно е да се отбележи, че разходите за вода включват не само покупната цена на водата, но и средствата, които се изразходват за транспортирането, подгряването, съхранението и пречистването й. В допълнение, разходите за вода и за енергия са свързани – например редуциране на количествата гореща вода за почистване ще понижи и разходите за подгряване. Също така пречистването на отпадъчни води е свързано и с генерирането на специфични отпадъци, чието обезвреждане често е скъпо.

Съществуват редица опции за пестене на вода при производството на автомобили, сред които са подобряване на енергийната ефективност на процесите, инсталиране на ограничители на линията за доставка на питейна вода, сухо почистване и елиминиране на течовете. Освен това компаниите от автомобилостроенето могат да използват повторно промивната вода от един етап с критично значение в друг с по-малка значимост, третиране и рециклиране на водата на място, монтиране на резервоари за събиране на дъждовна вода, използване на подземни води и др.

Нанасяне на покрития и бои

В автомобилостроенето от различните производствени процеси, в които се използва вода, най-голямо е потреблението за дейностите по повърхностна обработка и боядисване. За самото боядисване се изразходват значителни обеми вода, защото, тъй като повечето от покритията и боите са на водна основа, оборудването трябва редовно да бъде измивано.

Два вида отпадъчни води се генерират от бояджийските цехове в автомобилната индустрия – такива, съдържащи неорганични замърсители (соли, тежки метали) от фосфатиране, и такива, съдържащи предимно органични замърсители (масла, детергенти, боя) от почистване, нанасяне на покрития и скруберни системи.
По-голямата част от водите се отделят от предварителното третиране на детайлите чрез обезмасляване, фосфатиране, пасивиране и от последващото електрофорезно боядисване.

Отпадъчните води са основно от промиване на детайлите между отделните етапи на третиране. При електрофорезното боядисване може да се прилага каскадно промиване със сепарация и възстановяване на твърдите частици боя и течността (ултрафилтрат), които се връщат в процеса.

Въпреки че промивките обикновено се провеждат в затворен цикъл за твърдите частици боя, част от промивните води, съдържаща микроконцентрации боя, разтворители на водна основа и др., може да бъде загубена, което обуславя необходимостта от периодично почистване на оборудването. Веществата в отпадъчните води от обезмасляване и предварително третиране включват детергенти, масла, железни, манганови, никелови и цинкови фосфати, флуориди и борати. Хром от шеста валентност вече не се използва като пасивиращ материал поради строгите ограничения за съдържанието му в превозните средства, наложени от Директива 2000/53/ЕО.

Другите отпадъчни води се генерират от почистването на разпръскана боя от оборудването. По време на спрей нанасянето на боя се отделят пръски, които се улавят в мокри скрубери. Това се изисква за свеждане до минимум на емисиите на боя под формата на прахови частици. Водата за тези скрубери циркулира в затворен контур, а утайката от боя се сепарира и отстранява периодично. Едни и същи методи се използват за разделянето на базираните на разтворители бои и на тези на водна основа.

Органичните разтворители в боите са предимно силно летливи с ниска разтворимост във вода. Боите на водна основа съдържат значително по-малки количества разтворители, които обаче са напълно разтворими във вода. Ако тези разтворители са с много ниско парно налягане, те могат да се натрупат във водата.
Отпадъчните води от обезмасляване и предварителна повърхностна обработка обикновено се третират в пречиствателни станции на същата производствена площадка. Пречистените води впоследствие могат да бъдат заустени директно в повърхностни водни тела или да бъдат подадени към друга пречиствателна станция за битови или индустриални отпадъчни води.

Рециклирана и дъждовна вода

Отпадъчните води могат да бъдат използвани многократно в процеса, от който се генерират (затворен контур), или в други процеси. Изборът на метод за третирането им зависи от качеството на отпадъчния поток и от изискваното качество на пречистените води. Рециклирането на охлаждащи агенти на водна основа също е разпространена практика, включително и на води от промиване и обезмасляване, както и изпускания от охлаждащи системи и компресори.

Системите за рециклиране на отпадъчни води се различават в значителна степен по тяхната сложност, размер и технологии за пречистване. Обикновено те включват резервоар за събиране на вода от различни процеси, инсталация за третиране и помпа за подаване на пречистената вода към определен процес или съоръжение.
Друга алтернатива е събирането на дъждовна вода и използването й за непитейни цели.

Промишлените предприятия по принцип се характеризират с по-високо потребление на технологична, отколкото на питейна вода. Тъй като индустриалните сгради обикновено са с големи по площ покриви, потенциалът за събиране на дъждовна вода е огромен. В случай че се събира и съхранява правилно, дъждовната вода може да се използва, без да се третира допълнително за някои приложения, като това е свързано и с по-малки здравни рискове, отколкото при рециклирането на отпадъчни води.

Системите за събиране на дъждовна вода имат четири основни елемента: зона за улавяне; проводна система за трансфер до хранилище за временно съхранение (в зависимост от чистотата на зоната за улавяне може да са необходими две отделни линии); резервоар за съхранение, който може да се инсталира на покрива, в производствената сграда или под земната повърхност; разпределителна система, включваща тръбопроводи и помпи.

Индустриалните системи за рециклиране на отпадъчни води и събиране на дъждовна вода в повечето случаи се правят по спецификация. Помпите и резервоарът могат да бъдат оптимизирани така, че да отговарят на размера и височината на сградата, водните потребности, опциите за пречистване и конфигурацията на тръбопроводната мрежа.

В някои случаи изпусканата технологична вода може да бъде използвана в други процеси, без да се третира, стига това да не повлияе на качеството на продукцията и да е в съответствие със законодателните изисквания. По-често обаче е необходимо филтриране и дезинфекция на водите, за да се предотврати развитието на микроорганизми и замърсяването на тръбопроводите.

Подходящи приложения на тези води в автомобилния сектор са охлаждане, напояване, хигиенни цели и измиване на автомобилите/компонентите. Съществените нужди от охлаждаща вода при производството на автомобили са предпоставка и за значителен потенциал за спестявания в тази област. За целта на охлаждането не е необходима вода с качествата на питейна. Пречистените отпадъчни води (чрез мембранен биореактор или инсталация за обратна осмоза) могат да бъдат рециклирани от други зони и комбинирани с топлообменници, за да се сведат до минимум количествата вода, използвани в охладителните кули.

За да се гарантира, че рециклираната или дъждовната вода е подходяща за повторна употреба, е необходимо да се контролира микробиалният растеж. Основните подходи за това са три – ограничаване на периода на съхранение на водата, използване на химични дезинфектанти като хлор и бром за инхибиране на бактериалния растеж и увеличаване на времето за съхранение или третиране на водата посредством традиционните биологични методи или по-новите филтрационни технологии, като в зависимост от целевото ниво на обеззаразяване тези методи могат да бъдат съчетани с обратна осмоза.

Повечето компоненти на системите за събиране на дъждовна вода изискват ежегодни инспекции (поддръжка на помпите, почистване на покрива и др.) и отстраняване на натрупаната в резервоара утайка на всеки три години. Системите за рециклиране могат да бъдат проектирани за всички нови индустриални сгради. Ретрофитът в съществуващи постройки е свързан с високи разходи и може да не е практичен, освен ако сградата не се реновира. Икономическата целесъобразност на системите за събиране на дъждовна вода силно зависи и от климатичните условия в конкретния район.

Инсталирането на такива системи може да се смята за ефективна мярка, когато: качеството на рециклираната вода отговаря на предвиденото приложение (така че пречистването да е сведено до минимум); обемът на получената вода е аналогичен на обема на използваната (за да се минимизират проблемите със съхранението); водоразпределителната система е компактна.

Потенциалът за система за събиране на дъждовна вода зависи също и от възможността за разполагане на хранилището в близост до завода. Разходите за внедряване на такова решение нарастват бързо с увеличаване на разстоянието между хранилището за вода и производствената площадка. Качеството на водата е друг съществен фактор. Потреблението на вода трябва да е относително постоянно, тъй като промените във и извън завода могат да доведат и до изменения в качеството на водата. Затова е от критично значение да се проучи как въвеждането на нови или модифицирането на съществуващи процеси (например употребата на нов вид уплътнител) би повлияло на взимането на решения по отношение на пречистването на водата.

Разходите за инсталиране на система за рециклиране на вода са сравнително ниски при изграждане на постройката и умерено високи при провеждането на основен ремонт. Повторното използване на отпадъчни води е по-разходно ефективно за по-големи производствени площадки. За събирането на дъждовна вода, при което могат да бъдат експлоатирани големи колекторни зони и е необходима вода с ниско качество, периодът на възвръщаемост на инвестицията може да е между 2 и 3 години. По-скъпо е да се избере ретрофит на система за събиране на дъждовна вода, отколкото да се инвестира в нея още при изграждането на дренажната система на заводската площадка.