Dešťová voda jako strategický zdroj pro průmyslové chlazení – případová studie
Pro společnost ISAN radiátory s.r.o. jsme dostali za úkol vymyslet a provést technické řešení úpravy vody včetně dopravy dešťové vody z místa odchytu do objektu nové výrobní haly. V souvislosti s její výstavbou se nabídla myšlenka úspory pitné vody pro technologické chlazení pecí a chladicích věží, s využitím retence a úpravy dešťové vody ze střešních ploch areálu.
Vzhledem k prohlubujícímu se suchu a ubývajícím zásobám pitné vody přistupuje společnost k vodě jako ke strategické surovině a rozhodla se zvolit ekologickou cestu, která zároveň přispívá ke snížení nákladů na spotřebu pitné vody v celém závodě.
Předchozí stav
Před realizací retence a úpravy dešťových vod pro chladící věž byla chladící věž dopouštěna pitnou vodou, kterou bylo nutné změkčovat katexovým filtrem. V případě dosažení limitní vodivosti 1200 uS zahuštěním věže díky odpařováním, docházelo k řízenému odluhování a dopouštění pitné vody o vodivosti 770 uS po dobu, dokud nedošlo ke snížení vodivosti na původní hodnoty. Dle záznamů ročních potřeb vody, činil podíl spotřeby vody pro chlazení 20-40% z celkové spotřeby vody závodu.
Technologické zadání
Zadáním pro nás bylo vyrobit z nachytané dešťové surové vody technologickou procesní vodu pro systém chlazení. To vše pro kontinuální provoz i v případě nedostatku dešťové vody s automatickým přepnutím na pitnou vodu vč. signalizace. Požadovaný výkon 800l/h.
Vše muselo být automatické s pochůzkovou obsluhou.
Původ a složení surové vody
Surovou vodou je voda dešťová. Chemické složení srážek závisí na složení a znečištění ovzduší ve spodní a střední vrstvě atmosféry. I ve stejné lokalitě může značně kolísat, protože kromě měnícího se znečištění atmosféry závisí na úhrnu srážek, jejich trvání a intenzitě. Nejvíce jsou znečištěny srážkové vody v okolí velkých průmyslových center a sídlišť, nejméně vody horských oblastech, pokud zde není ovzduší znečištěné dálkovým přenosem.
Jedná se tedy o vodu s proměnlivými parametry, se spíše velmi nízkou mineralizací (cca 20-120 mg/l, konduktivita pohybující se okolo 5-15 mS/m), velmi měkkou (cca 0,1-1 °dH, tj. 0,02 – 0,18 mmo/l, 2-18 mg/l CaCO₃); s možnou velmi proměnlivou reakcí (pH cca 4,5 – 9,5), se zřejmě značně kolísajícím obsahem nerozpuštěných a organických látek.
Předpokládaná kvalita surové dešťové vody:
- el. konduktivita max. 60 μS/m
- tvrdost max. 1,5 °dH (0,27 mmol/l)
- TOC max. 5 mg/l
- koncentrace železa cca max. 0,08 mg/l
- pH cca 4,5–9,5
- mikrobiologická kontaminace vody
Požadovaná kvalita výstupní vody:
- zákal max. 5 NTU
- nerozpuštěné látky max. 20 mg/l
- TOC max. 3 mg/l
- pH 7,0 – 9,0
- volný chlór max. 1 mg/l
- eliminace organismů a bakterií
Požadavky na kvalitu vody vycházely z parametrů chladící věže:
- pH 7,0 až 9,0
- Tvrdost (ve formě CaCo₃) 90 až 500 mg/l
- Alkalita (ve formě CaCo₃) max. 500 mg/l
- Celkový obsah rozpuštěných látek max. 1000 mg/l
- Chloridy max. 1000 mg/l
- Sulfáty max. 125 mg/l
- Vodivost 1200 μS/cm
- Chlorování (jako volný chlór) max. 1 mg/l
- Chlorování (jako volný chlór): peridodické dávkování za účelem čištění a dezinfekce max. 5-15 mg/l po dobu max. 6 hodin
Navržená technologie úpravy vody
Navržená úpravna vody byla zaměřena na úpravu pH a odstranění nerozpuštěných a organických látek. Jednalo se o tedy úpravu vody pomocí koagulace koagulačním činidlem, částečnou mineralizaci (nejedná se tedy o “hladovou vodu”), oxidaci oxidačním činidlem, filtraci na pískovém filtračním loži a dále filtraci na loži aktivního uhlí.
Dešťová voda byla čerpána ponorným čerpadlem s frekvenčním měničem z retenční nádrže o objemu 100 m³ do technologie úpravy vody. Na potrubí byly v první fázi instalovány vstřikovací ventily jednotlivých dávkovacích sestav EuroClean AquaDos – koagulantu/flokulantu, korektoru pH a dezinfekčního činidla, tlaková reakční nádoba a automatické tlakové pískové filtry EuroClean AquaSand (paralelně zapojené), automatický tlakový filtr s náplní aktivního uhlí EuroClean AquaCarbon pro dechloraci a snížení koncentrace organických látek.
Takto upravená voda se akumuluje v nádrži o objemu 2 m³ odkud ji automatická tlaková stanice čerpá do chladicího okruhu.
Obvykle jednou za 1-4 dny dle nastaveného časového intervalu se V případě zanesení filtrační náplně se automaticky provádí pravidelná regenerace filtrů, která je nezbytná pro správnou funkci zařízení.
Ochrana při nedostatku dešťové vody
V případě nedostatku vody v akumulační retenční nádrži dešťové vody dojde k odstavení ponorného čerpadla, otevření trojcestného servoventilu a k přepnutí doplňování chladící věže pitnou vodou.
Na přívodním potrubí pitné vody je instalován filtr mechanických nečistot a potrubní oddělovač pro dodržení normy (oddělení pitných vod od vod technologických).
Odpadní voda
Odpadní voda z úpravny vody je reprezentována kalovou vodou z praní pískových filtrů a filtru s aktivním uhlí, s průměrnou koncentrací sušiny cca 0,02 % a v množství cca max.: 0,3 m³ / 1 vyprání 1 ks filtru.
Kal je reprezentován převážně nerozpuštěnými látkami. Koncentrace nerozpuštěných látek se v kalu pohybují v jednotkách mg/l.
Požadavky na obsluhu
- 1x denně – odečítání provozních údajů úpravny vody (např.: množství upravené vody, tlaková ztráta na filtrech)
- průběžně – kontrola kvality upravené vody
- průběžně – údržba a kontrola provozního stavu zařízení (čerpadla a armatury)
Závěrem
Z dvouleté analýzy provozu chladicí věže vyplývá, že přechod z pitné vody z vodovodního řadu na dešťovou vodu přinesl výrazné snížení denní spotřeby vody.
Aktuální dlouhodobě stabilizovaná spotřeba činí přibližně 2 m³ denně, což představuje úsporu přibližně 60 % oproti původnímu stavu, kdy byla používána výhradně voda z řadu (s denní spotřebou až 5 m³).
Tato úspora byla potvrzena během období sucha, kdy došlo k dočasnému přepnutí systému zpět na vodu z vodovodu. V tomto období spotřeba opět výrazně vzrostla a vrátila se k původní hodnotě kolem 5 m³/den.
Tento jev názorně demonstruje přínosy využití dešťové vody v chladicích systémech. Jedním z klíčových faktorů nižší spotřeby je nižší obsah minerálních látek v dešťové vodě, díky čemuž dochází k pomalejšímu zhuštění koncentrace solí v cirkulující vodě. To umožňuje méně časté vypouštění (odkalování) systému, a tím pádem efektivnější využití každého kubíku vody.
Naopak voda z řadu, která je mineralizovaná, vyžaduje častější výměnu a doplňování kvůli rychlejšímu zvyšování vodivosti. Celkově lze konstatovat, že využití dešťové vody nejen významně snižuje provozní náklady a zatížení vodních zdrojů, ale zároveň přispívá k udržitelnému a ekologicky odpovědnému provozu chladicí techniky.
Obchodní manažer
