RESURSA

tehnologija voda tehnologija voda

ODRŽIVO UPRAVLJANJE POTROŠNJOM INDUSTRIJSKE VODE U ERI GLOBALNE KRIZE RESURSA

Od sredine devedesetih godina prošlog veka, Organizacija Ujedinjenih nacija za industrijski razvoj (UNIDO) i Program Ujedinjenih nacija za životnu sredinu (UNEP) sarađuju kako bi podstakli globalno usvajanje resursno efikasne i čistije proizvodnje (RECP) [1]. Primenjeno u praksi, RECP predstavlja kontinuiranu primenu preventivnih ekoloških strategija na procese, proizvode i usluge u cilju povećanja efikasnosti proizvodnje i korišćenja resursa i smanjenja rizika po okruženje (zaposlene, stanovništvo i životnu sredinu).

≡ Autor teksta: Prof. dr Darja Žarković, dipl.inž.tehn.

Globalna kriza resursa je planetarni problem koji se ispoljava kroz poteškoće u obezbeđivanju potrebnih količina resursa (sirovina, vode i energije) za potrebe stanovništva, poljoprivrede, industrije i uslužnih delatnosti. Po pitanju vode, dva su ključna aspekta vezana za ovaj prirodni resurs neophodan za opstanak čovečanstva: raspoložive količine vode i zahtevani kvalitet vode. Globalna kriza vode se ogleda u nedostatku dovoljne količine vode zahtevanog kvaliteta, a u cilju njenog ublažavanja, neophodno je poznavanje vodnih pojava i ukupnog hidrološkog ciklusa. To je polazna osnova za održivo upravljanje vodnim resursima, koje dugoročno obezbeđuje potrebne količine vode zadovoljavajućeg kvaliteta za različite namene, zatim zaštitu voda od zagađenja (kao i zaštitu od štetnog dejstva voda) i očuvanje biodiverziteta vodenih ekosistema. Pored zahtevanog kvaliteta proizvoda i ostvarivanja profita, pred savremenu industrijsku proizvodnju danas se postavljaju dva ključna zahteva: zaštita okruženja i ušteda resursa, tj. njihovo efikasnije iskorišćenje (što posledično dovodi i do povećanja profita). Ono što je suštinski važno razumeti i primeniti je da se mere i tehnike zaštite životne sredine blisko prožimaju sa merama uštede resursa (posebno vode i energije), te da ih treba kontinuirano i sinergistički sprovoditi. Zato i zaštita životne sredine u preduzećima poslednjih godina prolazi kroz strukturne promene, tako što se akcenat pomera na preventivne tehnike koje se fokusiraju na same proizvodne procese. Ovo ne samo da smanjuje uticaj zagađenja na životnu sredinu, već ima i dobar poslovni smisao, pošto su otpad i zagađenje, u stvari, izgubljeni resursi [1]. Održivo upravljanje vodom u industriji predstavlja skup mera u cilju racionalizacije potrošnje vode i postizanja zahtevanog kvaliteta otpadnih voda (u skladu sa emisionim standardima). S obzirom na to da se voda danas smatra vrednim i sve skupocenijim resursom u svakoj ljudskoj delatnosti, u ovom radu opisani su osnovni principi racionalizacije potrošnje vode u industriji, sa primerom uštede vode u industriji papira.

UPOTREBA VODE U INDUSTRIJI I RACIONALIZACIJA POTROŠNJE

Od svih ljudskih delatnosti, industrija se danas smatra najvećim potrošačem i zagađivačem prirodnih voda, iako se taj negativni trend postepeno popravlja. Kroz obavezujuće zakonske norme u vezi ograničenja zagađenja voda od strane industrije, zaštita voda se sprovodi u cilju očuvanja kvaliteta prirodnih vodnih resursa (definisano kroz emisione standarde). Međutim, nije samo kvalitet vode faktor očuvanja prirodnih vodnih resursa. Iako zakonski nije definisana ni ograničena, zapremina utrošene vode po jedinici proizvoda u industriji (tzv. specifična potrošnja vode) utiče na troškove proizvodnje tj. na cenu krajnjeg proizvoda. Pored toga, zapremina utrošene vode za industrijske potrebe posredno predstavlja itekako važan faktor u postizanju globalne stabilnosti ukupne zapremine raspoložive vode. Drugim rečima, održivo upravljanje vodom u industriji bazirano je na odgovornom korišćenju vode na način koji neće ugroziti buduće generacije u smislu raspoloživosti i kvaliteta vode u prirodi. Pored ovog etičkog benefita i obaveze prema budućim generacijama, primena mera koje povećavaju stepen iskorišćenja vode, smanjuje ukupne operativne troškove, čime se povećava ekonomičnost proizvodnje. Održivo korišćenje i upravljanje vodom u industriji obično je sastavni deo usvajanja efikasnijih i čistijih načina proizvodnje, kroz reciklažu, obnavljanje resursa i/ili ekološki prihvatljiv tretman i odlaganje otpada, otpadnih voda i toksičnih i/ili opasnih hemikalija. Kada je u pitanju efikasno korišćenje vode u industrijskoj proizvodnji, primarni cilj resursno efikasne i čistije proizvodnje je da doprinese efikasnom razvoju, primeni, prilagođavanju, intenziviranju i integraciji osnovnih principa uštede vode. Svako postrojenje ima svoje specifičnosti vezano za potrošnju vode, ponovnu upotrebu i recirkulaciju tj. različite mogućnosti za zatvaranjem krugotoka vode. Ne postoje univerzalno primenljiva rešenja za uštedu vode u proizvodnji, posebno u privredama u razvoju i u tranziciji. Najbolje rešenje racionalizacije potrošnje vode je uvek skup pažljivo izabranih metoda, praktičnih rešenja i tehnologije, koji su prilagođeni i primenljivi u svakom specifičnom proizvodnom sistemu pojedinačno. Savremeno industrijsko društvo se ne može zamisliti bez dovoljne količine vode zahtevanog kvaliteta, jer gotovo svi industrijski postupci direktno ili indirektno koriste vodu u nekom delu tehnološkog procesa ili u nekoj operaciji. Svaka industrijska grana, a često i svaki tehnološki postupak zahtevaju vodu tačno određenog, unapred definisanog kvaliteta, a upotrebljena tj. otpadna voda nastaje u svim procesima i operacijama u kojima se voda koristi neposredno (kao procesna voda u tehnološkim procesima) ili posredno – u pomoćnim operacijama. Direktna upotreba vode je najčešće kada se ona koristi kao reakcioni medijum za odvijanje hemijskih procesa (kada voda ima ulogu rastvarača), kao sirovina (ako je voda reaktant), sredstvo za izdvajanje pojedinih komponenata smeše (u operacijama ispiranja, ekstrakcije i sl.). Posredno, voda se koristi za proizvodnju pare (pogonskog sredstva) za potrebe parnih kotlova, hlađenje industrijskih uređaja ili grejanje reakcionih sudova (gde ima ulogu nosioca energije), zatim za transport sirovina i uklanjanje otpadnih materija iz proizvodnje (gde ima ulogu sredstva za transport) i za druge namene [2]. Zbog velikih potreba za vodom, ali i zbog mogućnosti ispuštanja otpadnih voda, industrijska postrojenja se obično podižu pored rečnih tokova i vodenih puteva. Stalni razvoj industrije i sve brža urbanizacija, kao i potreba udaljavanja fabrika od naseljenih mesta, zahtevaju nalaženje novih, izdašnih izvora upotrebljive vode [2]. To će u budućnosti biti sve ozbiljniji problem, kako za podizanje nove, tako i za proširenje postojeće industrije. Istovremeno, sve veće

količine otpadnih voda progresivno zagađuju zemljište i uništavaju floru i faunu u rekama i jezerima. Problem snabdevanja industrije vodom u današnje vreme postaje sve ozbiljniji i zato što industrija postavlja zahteve za sve većom zapreminom čiste vode, uglavnom zbog povećanja proizvodnih kapaciteta [2]. Praćenjem i poređenjem specifične potrošnje vode u pojedinim granama industrije, dolazi se do podataka o potrošnji vode. Tako na primer hemijsku, naftnu i petrohemijsku industriju karakteriše najveća specifična potrošnja vode i to za tehnološke svrhe, napajanje kotlova i rashlađivanje. Prehrambena industrija (šećerane, pivare, mlekare, fabrike za preradu voća i povrća, industrija vrenja, mesna i industrija konditorskih proizvoda) po količini utrošene vode po jedinici proizvoda dolazi odmah iza hemijske, a voda se troši za transport sirovina, izluživanje korisnih sastojaka, termičku obradu gotovih proizvoda, rashlađivanje, čišćenje opreme i prostorija [2]. U industriji celuloze i papira, uloga vode je toliko velika da se ona često naziva “drugom sirovinom”, pored celuloznih vlakana (u ovoj industriji voda služi, pre svega, kod izluživanja sirovina, a zatim i za stvaranje pulpe za presovanje papira). Kožarska i tekstilna industrija troše manje količine vode za pripremu sirovina i za doradu proizvoda. Metaloprerađivačka industrija troši relativno male količine vode i to za rashlađivanje i u procesu termičke obrade i površinske zaštite metala. Savremena industrijska proizvodnja u eri globalne krize resursa teži principima ZERO WASTE ili ZERO EFFLUENT, što po pitanju vode znači proizvodnju praktično bez produkcije otpadnih voda i gotovo bez ikakve potrošnje sveže vode. Drugim rečima, voda u proizvodnom sistemu neprestano kruži, jer jednom upotrebljena za određenu operaciju ili proces, ona može ponovo da se koristi u istom ili drugom procesu/operaciji i to sa ili bez potrebe prečišćavanja unutar sistema kruženja (tzv. zatvaranje krugotoka vode). Ovakvi proizvodni sistemi imaju kompletno zatvoreni ciklus kruženja vode, gde se gotovo sve upotrebljene/otpadne vode i eventualno korisne materije u njima, ponovno vraćaju u proces, tj. ponovo koriste i/ili recikliraju. ZNAČAJ UŠTEDE VODE U INDUSTRIJI CELULOZE I PAPIRA

O uštedi vode u industriji celuloze i papira i njenom značaju u povećanju efikasnosti proizvodnje izdato je i nekoliko naučno-stručnih publikacija domaćih autora u poslednjih dvadesetak godina [3 - 6], a neka od glavnih razmatranja preneta su u ovaj rad. Industrija celuloze i papira je sama po sebi jedan od najvećih potrošača i zagađivača prirodnih resursa, posebno vode. Sa druge strane, osnovni cilj celulozno-papirne industrije je da obezbedi postojan kvalitet proizvoda koji je konkurentan na tržištu. Racionalizacija potrošnje sirovina, vode, energije i hemikalija, uz minimalne negativne uticaje na životnu sredinu, u tom svetlu ima pun smisao [4]. Takođe, Evropska direktiva o zaštiti životne sredine obavezuje proizvođače da smanje zapreminu otpadnih voda i povećaju efikasnost sistema za prečišćavanje otpadnih voda. U tom smislu, ideal svih proizvođača celuloze i papira predstavlja proizvodnja sa potpuno zatvorenim kružnim tokovima vode (eng. zero effluents to water). U industriji papira voda predstavlja osnovni medijum koji se koristi za pripremu vlaknaste suspenzije. Voda omogućava bubrenje celuloznih vlakana i stvaranje veza između vlakana. Pored toga, voda se koristi i kao rastvarač za pomoćna sredstva koja se dodaju papiru. U integrisanim postrojenjima za proizvodnju celuloze i papira, voda se koristi kao medijum za prenošenje celuloznih vlakana od mesta njihovog nastanka u postrojenju za proizvodnju celuloze, preko različitih uređaja za prečišćavanje, do papir mašine na kojoj

HAWLE Armaturen GmbH

VALMAN d.o.o. je proizvođač vodovodne armature, i sa ponosom ističemo da su od osnivanja 2000. godine, naši proizvodi ugrađivani u gotovo svim vodovodima širom Srbije, termo i hidro elektranama i naftnoj industriji. Kvalitetom vodovodne armature obezbedili smo značajno mesto u snabdevanju i vodovoda Crne Gore, Makedonije, Bosne i Hercegovine, Hrvatske, Slovenije, Mađarske, Rumunije kao i na veoma zahtevnim tržištima Nemačke, Austrije, SAD... Kvalitet vodovodne armature se ogleda kroz materijal od nodularnog liva, obrada na CNC mašinama, zaštite plasti ciranjem i ispitivanjem svih proizvoda. Od 2005. godine posedujemo serti kat QMS ISO 9001:2000 izdat od DAS, UKAS Engleska, zatim CE znak za sve proizvode, izveštaj o zdravstvenoj ispravnosti proizvoda i izveštaji o ispitivanju proizvoda u skladu sa SRPS EN 12266-1. Kao rezultat uspešnog rada rme Valman uspostavljena je saradnja sa kompanijom HAWLE Armaturen GmbH koja je sinonim za pouzdanost, inovativnost i kvalitet u proizvodnji vodovodne i gasne armature u Evropi i šire i koja je od 2006. godine većinski vlasnik rme VALMAN. Time se pruža velika mogućnost našim komitentima da kod nas mogu pronaći izuzetno kvalitetan i širok proizvodni asortiman oba proizvođača.

VALMAN d.o.o.

Gospodara Vučića 35, 11000 Beograd Tel: + 381 11 744-60-94 +381 11 744-54-49 Fax: +381 11 744-66-84 E-mail: info@valman.rs Web: www.valman.rs

se vrši formiranje trake papira. Najveće zapremine vode se troše za pripremu mase - dispergovanje celuloznih vlakana u vodi, za šta se sve više koristi reciklirana voda (voda već jednom upotrebljena u nekoj fazi proizvodnje). Sve veći broj proizvođača talas kartona i testlajnera koji koriste reciklirana vlakna, uspevaju da ostvare potpuno zatvoren kružni tok voda. U navedenim postrojenjima nema ispuštanja otpadnih voda (eng. zero effluents to water), a celokupna zapremina sveže vode koja se uvodi u sistem (oko 1,5 m3/t), troši se za nadoknadu vode koja ispari u sušnom delu papir mašine [4]. Preduslov za postizanje nulte emisije otpadnih voda je primena principa ponovne upotrebe vode i njene recirkulacije i to zatvaranjem krugotoka vode u okviru primarnog, sekundarnog i tercijarnog kružnog toka vode, kao što je šematski prikazano na slici. Recirkulacija vode obezbeđuje smanjenje potrošnje sveže vode i manje hidrauličko opterećenje centralnog postrojenja za prečišćavanje otpadnih voda. Recirkulacija vode je osnovni preduslov za regeneraciju celuloznih vlakana i hemijskih aditiva koji su suspendovani ili rastvoreni u vodi. Bez primene recirkulacije, korisne materije bi se zajedno sa otpadnom vodom ispustile iz sistema i nepovratno izgubile. Primenom recirkulacije u proizvodnom procesu povećava se stepen iskorišćenja sirovina, hemikalija, vode i energije. Smanjenje potrošnje vode i zapremine otpadnih voda znači uštedu pri izgradnji i eksploataciji postrojenja za pripremu tehnološke vode i prečišćavanje otpadnih voda. Najveće uštede ostavruju se u energiji, hemikalijama i prostoru. Povratna voda koja se koristi u pripremi mase i za razblaživanje vlaknaste suspenzije po pravilu ima višu temperaturu od tehnološke vode. Dodavanje toplije vode dovodi do smanjenja viskoznosti suspenzije, iz koje lakše isparava voda. Na taj način se papirna traka brže odvodnjava. Za svaki procenat vlažnosti manje, postiže se ušteda od oko 5 % u toplotnoj energiji za sušenje papirne trake. Pored navedenih prednosti, primena recirkulacije i zatvaranje sistema voda imaju i neke nedostatke. U tabeli su date osnovne prednosti i nedostaci primene recirkulacije vode u industriji papira [4].

PREDNOSTI • Smanjenje specifične potrošnje vode • Smanjenje zapremine vode koja se prečišćava na postrojenju za pripremu procesne vode, a time i smanjenje troškova pripreme vode • Poboljšano taloženje rastvorenih materija u papirnoj traci (retencija) • Smanjena potreba za energijom za zagrevanje i prepumpavanje • Bolje karakteristike odvođenja vode na situ, što dovodi do ušteda u energiji pri sušenju • Manji investicioni troškovi za redukovanu opremu • Ušteda sirovina zahvaljujući manjim gubicima vlakanaca i punilaca • Veći stepen efikasnosti postrojenja za tretman otpadnih voda • Smanjenje ukupne zapremine otpadnih voda koje se ispuštaju u vodoprijemnike • Povećanje proizvodnje bez ograničenja u odnosu na kapacitet sistema za prečišćavanje otpadnih voda • Povećanje temperature procesne vode (pozitivan efekat na odvodnjavanje papirne trake na situ) NEDOSTACI

• Povećanje koncentracije rastvorenih materija, organskih i neorganskih koloida u vodi • Povećanje sadržaja suspendovanih materija u vodi • Rizik od stvaranja sluzavih muljnih naslaga, što stvara opasnost od kidanja trake papira • Rizik od narušavanja kvaliteta krajnjeg proizvoda, npr. svojstava koja se odnose na belinu, čvrstoću i poroznost papira • Povećanje potrošnje pomoćnih sredstava i aditiva u proizvodnji • Opasnost od korozije i taloženja kamenca • Povećana opasnost od zapušavanja opreme, blokade pumpi, mlaznica na tuševima, sita i filcane trake • Povećanje temperature procesne vode • Problemi kontrole higijene za tisju papir, ambalažni papir za prehranu i papir za medicinske potrebe • Složenije odvijanje proizvodnog procesa Recirkulacija vode u cilju uštede resursa u proizvodnji papira prouzrokuje porast koncentracije koloida i rastvorenih organskih i neorganskih materija u vodi koja kruži. Zatvaranje tokova vode može imati negativan uticaj na rad papir mašine, na kvalitet papira i na troškove proizvodnje zbog povećane upotrebe hemikalija. Međutim, ukoliko se u tokove kruženja vode uključe efikasni uređaji za prečišćavanje vode i izdvajanje korisnih materija (vlakana, aditiva i drugih korisnih materija), i ukoliko se oprema održava redovno i adekvatno specifikacijama proizvođača, recirkulacija vode dugoročno može značiti čist benefit za proizvođača. I to ne samo sa stanovišta uštede vode kao resursa, već i sa aspekta uštede ostalih inputa u proizvodnji. Osnovni principi dobre proizvođačke prakse po pitanju racionalizacije potrošnje vode u industriji papira mogu se primeniti i na srodne industrijske grane, uz sagledavanje specifičnosti svakog pojedinačnog proizvodnog sistema.

REFERENCE 1. Brošura RECPnet - The Global Network for Resource Efficient and Cleaner Production, www.unido.org 2. D.Žarković, Zagađenje i zaštita voda, udžbenik, VŠSS Beogradska politehnika, 2009. 3. M.Krgović i saradnici, Racionalizacija potrošnje vode u industriji celuloze i papira, Studija za Ministarstvo za poljoprivredu i vodoprivredu R.Srbije, TMF, Beograd, 2005. 4. D.Žarković, Kontrola kvaliteta vode u industriji celuloze i papira, magistarski

Recirkulacija vode obezbeđuje smanjenje potrošnje sveže vode i manje hidrauličko opterećenje centralnog postrojenja za prečišćavanje otpadnih voda. Recirkulacija vode je osnovni preduslov za regeneraciju celuloznih vlakana i hemijskih aditiva rad, Tehnološko – metalurški fakultet koji su suspendovani ili rastvoreni u vodi. Bez primene Univerziteta u Beogradu, 2004. recirkulacije, korisne materije bi se zajedno sa otpadnom vodom ispustile iz sistema i nepovratno izgubile. 5. D.Žarković, M.Krgović, Lj.Rajaković, Rationalization of water consumption in paper industry, Hemijska industrija 8 (2004) 6. Žarković, D., Rajaković, V., Rajaković, Lj., Conservation of resources in the pulp and paper industry derived from cleaner production approach, Resources, conservation & Recycling 55 (2011)

Prof. dr Darja Žarković, dipl.inž.tehn. AKADEMIJA TEHNIČKIH STRUKOVNIH STUDIJA BEOGRAD Katarine Ambrozić 3, Beograd Kontakt autora: dzarkovic@atssb.edu.rs