<
2016. április 6.

Szerző:
Kárpáti Judit

Az ipar tiszta vizei

A víz mint éltető elem már nemcsak elsődleges értelmezésében jelenti az emberi élet alapfeltételét, az ipar számára is nélkülözhetetlen. Mára a legfőbb kihívás az, hogy a termelésben felhasznált vizet a lehető leghatékonyabban használjuk fel, és megtaláljuk azokat a technológiákat, melyek lehetővé teszik, hogy minél jobb minőségűek legyenek a felhasznált vizek.


A Föld teljes vízkészlete körülbelül 1,4 milliárd köbkilométer, ennek 97 százalékát óceánok és tengerek alkotják, amelyek magas sótartalmuk miatt nem alkalmasak arra, hogy ipari vízként használják. Tovább csökkenti a megmaradó 3 százaléknyi édesvízarányokat, hogy ennek jelentős része, mintegy 80 százaléka a sarki jégtakaróban található. A rendelkezésre álló édesvízkészlet így csupán a Föld teljes vízkészletének 0,5 százalékát teszi ki.

Virtuális víz
A „virtuális víz” koncepciója viszonylag új fogalom – először az 5. Víz Világ Fórum feljegyzéseiben jelent meg –, és az utóbbi vízgazdálkodási stratégiaalkotás gyakorlatában is elkezdték alkalmazni.
A virtuális víz fogalmát 1993-ban John Anthony Allan, a lon­doni King’s College professzora vezette be, s azóta egyre többen foglalkoznak a témakörrel.

Egy termék virtuális víztartalma az a vízmennyiség, amely a termék adott helyen történő előállításához szükséges. Azért virtuális, mert maga a termék fizikailag nem tartalmazza azt a számított vízmennyiséget, amely szükséges ahhoz, hogy a termék létrejöjjön.

A vízlábnyom azt a teljes vízmennyiséget jelenti, amelyet egy egyén, egy vállalkozás vagy egy ország által fogyasztott áruk, szolgáltatások előállításához kell felhasználni. Egy ország vízlábnyoma azt a teljes vízmennyiséget jelenti, amelyet az ország lakosai által egységnyi idő alatt fogyasztott áruk vagy szolgáltatások előállításához használnak.

Két ország vagy régió közötti virtuális vízmozgás annak a virtuális vízmennyiségnek, illetve víztartalomnak a virtuális mozgását jelenti, amely a termékekkel való kereskedelem által adott helyről egy másik helyre kerül.

Világviszonylatban a felhasznált víz 10 százalékát az ipar használja fel, 67 százalékát a mezőgazdaság, 23 százalékát az állattenyésztés és -feldolgozás. A legtöbb vizet – 45 százalékot – az élelmiszerek, azon belül is a hús és az egyéb állati eredetű termékek előállításához használjuk.

Szigorúan tiszta minőség

Az iparosodás – a népességnövekedés, a városiasodás és a klímaváltozás mellett – éppen az egyik okozója annak, hogy a vízfogyasztás a háromszorosára nőtt az elmúlt ötven évben, és több billió köbméterrel növekedhet a következő évtizedekben.
Az ipar különböző ágazataiban, azokon belül a termelési folyamatok egyes szakaszaiban eltérő minőségű és tisztasági fokú, úgynevezett ipari vizekre van szükség. Ezek minősége meglehetősen változó, a minőségi követelmények attól függnek, hogy milyen folyamatban, esetleg kémiai reakcióban vesz részt a víz.
A gyártás során felhasznált víz lehet ivóvíz, tiszta víz, kezelt víz, ultratiszta víz, injekciós víz vagy ultratiszta gőz – ezek a legmagasabb biztonsági előírásoknak kell, hogy megfeleljenek, méghozzá változatlan minőségben. Az ipari víz nem tartalmazhat biológiai eredetű és biológiai folyamatokat elősegítő anyagokat, színeződést előidéző összetevőket, lerakódást okozó vegyületeket vagy korróziót elősegítő anyagokat, melyhez különböző technológiák, fizikai és kémiai előkészítő műveletek sorozata áll rendelkezésre.

Sokszínű felhasználás

A legjobban áttekinthető mind a technológiát, mind a vizek származási helyét, az előkészítés igényét tekintve, ha a vizeket felhasználásuk célja szerint vizsgáljuk.
Arányaiban a legtöbb vizet – a teljes vízigény nagyjából 90 százalékát – az iparban a villamosenergia- és a vegyipar, illetve a kohászat területén hűtésre használják.

A hűtővizek minőségének esetében sok függ a hűtendő anyagok hőfokától, a hűtés módjától, valamint a hűtőelemek és a hűtőrendszer kialakításától is. Nem igényel különösebb előkészítést a frissvizes hűtés, amikor a hűtővizet csak egyszer használják, és a vizet folyókból, tavakból nyerik, és ugyanoda vezetik vissza.
Más a helyzet a visszahűtéses rendszernél, amikor a hűtővíz körfolyamatban van. A felmelegedett vizet úgynevezett hűtőtoronyban, hűtőtóban visszahűtik, majd újból felhasználják. Ilyenkor kiemelten fontos a víz sótartalmának, keménységének, az oldott gázok, valamint az organikus és biológiai szennyeződések mennyiségének megfelelő értéken tartása.

A hűtővizek közé tartoznak még a kazánsalak és a kemencéből kitolt koksz hűtésére szolgáló oltási vizek is, ezekkel szemben azonban a minőségi követelmények igen alacsonyak, újrahasználatuk pedig nagyon ritka, hiszen a víz egy része a felhasználás során elpárolog.

Nyersanyagvízként emlegetjük, amikor a víz a termékek egyik alapanyaga; ezt használják egyebek között az élelmiszeriparban, a könnyűiparban, a vegyiparban és az építőanyag-iparban. A minőséget illetően meglehetősen változóak a követelmények, hiszen teljesen mást igényelnek e fenti iparágak végtermékei. A gyógyszergyártásban is alkalmazott nyersanyagvíz például úgynevezett Purified Water (PW) vagy Highly Purified Water (HPW) vízminőséget igényel.
A különféle gyógyászati és műszaki alkalmazási területek, üvegmosók, párásítók, laboratóriumi berendezések esetében alapkövetelmény a kórokozóktól, szennyeződésektől mentes, alacsony vezető­képességű, sótalan víz. A fordított ozmózisos membrántechnológiával tisztított vizek felhasználásakor igen hamar kimutatható a termékek minőségének javulása. A fordított ozmózis során a vizet nagy nyomáson átpréselik egy membránon, mely átengedi a vízmolekulákat, ám az idegen anyagok, így a sók, szerves szennyeződések, baktériumok és részecskék fennakadnak rajta. Ez a technológia szinte az összes vírust, baktériumot és a víz színét, szagát és ízét befolyásoló anyagot eltávolítja, és kristálytiszta vizet eredményez.

Az öblítő- és mosóvizeket az élelmiszeriparban nyersanyagok, illetve edények, burkolatok, dobozok mosására, a gépiparban kémiai hatóanyagok lemosására használják.
Az öblítő- és mosóvizek, főként az élelmiszeriparban gyakran ivóvízminőséget jelentenek, más területeken azonban mosásnál, öblítésnél figyelni kell arra, hogy a felületről elpárolgó víz után ne maradjanak vissza lerakódások, a víz keménysége és egyéb oldott- és lebegőanyag-tartalma alacsony legyen.
Érdekes az öblítő- és mosóvizek esetében, hogy a felhasználást követően ezek szennyezései igen gyakran értékes anyagok, melyeket érdemes kinyerni, majd a megtisztított víz újrahasznosítható.

A nagyon sok területen alkalmazott szállítóvizek nem jelentenek nagy kihívást a minőség tekintetében, de mivel nagy mennyiségű vízről van szó, mely tisztítás nélkül nem bocsátható vízbefogadóba, inkább megforgatására érdemes törekedni. Az ipari vizeknek ezt a fajtáját leginkább a villamosenergia-iparban, a bányászatban, kohászatban vagy hulladékkezelésben – hidraulikai úsztatás – használják.

Az úgynevezett osztályozóvizeket is a mosó- és szállítóvizek közé sorolják. A vízből ilyenkor szuszpenzió készül, amit ércdúsításra, szénosztályozásra, konzervipari, kerámiaipari nyersanyagok előkészítéséhez használnak. Itt is, akárcsak a szállítóvizek esetében, az újraforgatás a jellemző.

A vizet számos gyártási folyamatban oldószerként használják; a textiliparban a kikészítés és a festés során, a galvanizálásnál elektrolitek előállítására, a különböző iparágakban festő- és pácoldatok készítésére. Az élelmiszeriparban ezzel a vízzel oldják ki a cukrot a cukorrépából, és a cefre is ezzel készül. Mivel ennyire széles körű az alkalmazás, nagyon különbözőek a víz minőségével szemben támasztott követelmények, ugyanakkor az újrafelhasználás lehetséges, hiszen a hatóanyagok nagy része a használt vízben marad.

Ahol a nyersanyagok képlékennyé alakítása a cél, használják a képlékenyítővizet; például a papíriparban, vagy az építőiparban a téglák, kerámiák készítésekor. Ez utóbbinál kiemelt követelmény a víz szinte teljes vasmentessége.

Leginkább a textil- és bútoriparban használatos a lazítóvíz, amikor növényi és állati rostokat áztatnak, oldanak, lazítanak fel. A művelet után a víz nehezen tisztíthatósága, valamint a magas szervesanyag-tartalom miatt nemigen használható újra.

Végül megemlítendők a kazántápvizek és a technológiai finomvizek, melyek mennyisége ugyan az összes ipari vízigénynek mindössze 1-2 százalékát teszik ki, ám minőségi követelményeik jóval szigorúbbak bármely vízfelhasználás kritériumainál, emiatt roppant költséges, többfokozatú tisztítást igényelnek. Ilyenkor az üzemekben keletkező kondenzvizek nagyobb arányú összegyűjtése és újrafelhasználása bevett gyakorlat.
A kazántápvíz minőségi követelményei a kazánok, turbinák és gőzfelhasználók műszaki paramétereitől függően változnak. A technológiai finomvizek szigorúan előírt minősége az erőművekben használt kazánokéval szinte azonos. Az erőművek korszerű, nagynyomású kazánjai, valamint a műszer- és elektronikai ipar által igényelt szuper- és hipervizek (majdnem tiszta H2O) előállítása komoly követelményeket támasztanak a vízelőkészítéssel szemben.

Az elektronikai alkatrészgyártás területén szintén speciális minőségű vízre van szükség. Az itt használt ionmentes víz elektromos vezetőképessége megegyezik az elméletileg elérhető értékkel – 0,055 μS/cm 25 °C-on –, és nem tartalmaz szerves szennyeződéseket.

μS/cm – Fajlagos elektromos vezetőképesség
Annak az elektromos ellenállásnak a reciprok értéke, amely 1 cm élhosszúságú víz-kocka két egymással szemben lévő oldalfelülete között létezik. A víz konduktanciája, elektromos vezetőképessége. Értéke függ a vízben lévő ionok koncentrációjától, az oldott anyagok tulajdonságaitól, a hőmérséklettől.

Az ilyen minőségű vizet nevezik UltraPure Waternek (UPW), melyen belül, a konkrét felhasználástól függően, változhatnak a mikroszennyeződésekre vonatkozó előírások.
A merevlemezgyártásban például minden lépést alapos tisztítás követ. A tisztítási folyamat alatt nagy mennyiségű UPW vizet használnak fel, melynek minősége közvetlenül befolyásolja a tisztítás hatékonyságát és a legyártott termékek minőségét.
A felsorolt, legfontosabb felhasználási célok mellett természetesen léteznek még egyéb ipari vizek is – táptalajvíz, főzővíz, mikroorganizmusok ipari tenyésztésére szolgáló víz stb. –, mind különböző minőségi és előkészítési követelményekkel.

Tisztítási technológiák napjainkban

Négy forrásból származhatnak a vizek (felszíni víz, talaj- és rétegvíz, csapadékvíz, sótalanított tengervíz), melyek gyakran már használatuk előtt eredendően tisztítóeljárásokon mennek keresztül.
A megfelelő minőségű és mennyiségű vizekhez szükséges technológiát meghatározza, hogy milyen a víz minősége, mennyire közelíti meg a felhasználás igényeit. Vannak vizek, melyek nem mennek keresztül az előkészítő és tisztító folyamatok teljes sorozatán, a kezelést csak a szükséges műveletekre korlátozzák, bizonyos esetekben a tisztítási alapműveleteket különböző kombinációkban használják fel a víz előírt minősége érdekében. Az alkalmazott víztisztítási-előkészítési módszerek két nagy csoportja az úszó, lebegő anyagok eltávolítása, a folyamat következő lépése pedig az oldott anyagok eltávolítása és pótlása.
A gyártás szeretné ugyanazt a vizet ismételten felhasználni, és bár egyre inkább követelménnyé válik – a termelés különböző, elég je­lentős területein megszokott, még látható gyártási technológiák között –, számos esetben a víz a folyamat végén többet nem használható, de napjainkban a tisztításnál egyre jelentősebb szerephez jutnak azok a vízkezelési és tisztítási technológiák, melyek az újrafelhasználást és a vegyszermentességet helyezik előtérbe.

Tisztaság másképp

A gyár fogalma korábban szinte egybeforrt a piszkos, kétkezi munkával, s ez gyakorlatilag mára éppen az ellenkezője, így a gyártásban előforduló szennyeződések is jelentősen megváltoztak. A termelésben ma sokkal inkább jellemző a patikatisztaság, és éppen az ipari vizek ez irányú követelményei támasztják azt alá, hogy a jövő gyárában még inkább előtérbe kerül a minőség, a fenntarthatóságra törekvés, és az ellátási lánc még kifinomultabb és korszerűbb működtetése.
A jövőben a vállalatoknak, tevékenykedjenek az ipar bármely területén, nem pusztán a víz mint alapelem jövőbeni lehetséges felhasználási technológiáit fontos számba venniük, hanem egy holisztikus szemléletű, újfajta műszaki kompetencia és gondolkodásmód elsajátítását is.•

 
Archívum
 2011  2012  2013  2014  2015  2016  2017  2018  2019  2020
Címkék

Innotéka