Apa reprezintă viaţa: tratarea apei şi a apei reziduale

Apa are o importanță crucială în toate domeniile vieții – alimentație, energie, transport, natură, agrement și în toate produsele pe care le folosim zilnic.

TRATAREA APELOR DE PROCES

Industria folosește apa pentru o varietate mare de scopuri. Ea trebuie tratată pentru a îndeplini cerințele de calitate din producție. La finele procesului, în mod normal, apa este supusă unei noi tratări, înainte de a fi evacuată sau refolosită. Astfel, devine clar că cerințele referitoare la calitatea apei pot varia în funcție de zonele de producție unde aceasta este folosită.

CIRCULAŢIA APEI

Apa este una dintre materiile prime cele mai importante în cadrul producției industriale, jucând un rol cheie în multe procese de producție. Procesele care asigură calitatea necesară a apei și permit reutilizarea acesteia reprezintă baza în domeniul tratării apelor și a apelor uzate. Reducerea consumului de energie este un alt obiectiv important. Apele tratate sunt fie reintroduse în proces, fie folosite în alte scopuri, de exemplu la răcire. Astfel, unitățile de reciclare a apei reduc semnificativ costurile de operare și de utilizare a resurselor. Stațiile de tratare a apei Zero Liquid Discharge (ZLD) au ca scop tratarea apelor uzate astfel încât, la finele procesului, acestea să reintre perfect în circuit.

AUTORITĂŢI LOCALE ŞI UNITĂŢI DE TRATARE A APELOR INDUSTRIALE

Tehnologia de proces utilizată în stațiile de tratare a apelor ale autorităților locale este relativ aceeași, dar adaptată pentru a satisface diversele dimensiuni ale unităților de tratare. În mediul industrial, procesele de producție cu mare consum de apă ar trebui considerate preponderent „consumatori de apă”, pentru că ele tratează apa utilizată și contaminată, de exemplu apa de răcire din cadrul generatoarelor de energie și recirculă această apă către sistemul de alimentare.

Principalii „consumatori de apă” industriali sunt industria chimică, a cimentului și de prelucrare a metalului, mineritul (de ex. extracția cărbunelui), industria alimentară și de fabricare a hârtiei. Cerințele de calitate a apei diferă foarte mult, la fel ca metodele folosite pentru tratarea acesteia.

Consumul industrial de apă procesată este distribuit în cadrul aplicațiilor, precum apa industrială, apa potabilă, apa demineralizată, apa dedurizată, apa de alimentare a cazanelor, apa de răcire, apa ultrapură și pentru uz farmaceutic.

Membranele pot filtra particule de diferite dimensiuni. Micro-, ultra- și nano-filtrarea înlocuiesc din ce în ce mai mult modalitățile convenționale de tratare a apei, precum filtrarea cu strat de nisip, și sunt folosite ca bioreactoare cu membrană (MBRs) pentru activare și în stadiile finale de purificare a apelor.

Stațiile de osmoză inversă sunt cele mai utilizate pentru demineralizarea apei de mare și a celei cu duritate mare, astfel încât aceasta să devină apă potabilă.

AVANTAJELE ACTUALELOR SISTEME DE TRATARE A APELOR, COMPARATIV CU PROCESELE CONVENȚIONALE, SUNT EVIDENTE:

• Recipiente și containere cu design compact;
• Grad ridicat de automatizare;
• Posibilitate de funcționare intermitentă;
• Eficiență crescută de purificare și de îndepărtare a particulelor;
• Îndepărtare a micro-organismelor, a virușilor și a bacteriilor.

Stațiile de tratare și de epurare a apelor convenționale utilizează sisteme individuale cu bazine mari de filtrare și de sedimentare. Totuși, sistemele de tratare cu diafragmă sunt din ce în ce mai folosite în aceste domenii. Ele facilitează tratarea apelor cu un randament crescut și își dovedesc superioritatea când vine vorba de extinderea capacității de producție.

Produse de serie (SKID-uri): aceste module individuale sunt folosite în instalații ca și compo­nente de sine stătătoare în zonele de alimentare cu apă.

Sisteme customizate (personalizate): tipul și funcția stațiilor sunt proiectate conform solicitărilor clienților. În acest caz, există o tendință clară de a folosi module individuale și de a le interconecta funcțional într-un sistem, motiv pentru care se pretează a fi automatizate descentralizat.

Unde şi cum sunt folosite conceptele/elemen­tele din Industria 4.0?

Ideea de bază din spatele conceptului Industria 4.0 este Fabrica Inteligentă, unde elementele inteli­gente de producție comunică între ele, formând o rețea complexă. Această noțiune nu se poate aplica integral în industria de proces.

În contrast cu procesele din automatizările din fabrică, automatizările de proces sunt caracterizate prin secvențe continue. În cazul unei stații de tratare, există un debit mai mult sau mai puțin constant de apă prin fiecare instalație individuală. Aceste instalații individuale pot deveni și ele „inteligente” și pot comunica conform ideii de bază din conceptul Industria 4.0.

O posibilă abordare este chiar această automa­tizare descentralizată, care permite crearea unui sistem funcțional prin interconectarea modulelor individuale.

Alt domeniu în care este evident conceptul Industria 4.0 este monitorizarea parametrilor, posi­bilă cu terminalul CPX. Monitorizarea parametrilor în timp real pe fiecare instalație individuală poate preveni întreruperea neplanificată a producției. Rezultatul monitorizării va indica, astfel, necesitatea procedurilor de mentenanță sau a altor proceduri preventive, ceea ce conduce la o fiabilitate cres­cută a sistemului. Rezultatul poate fi considerat ca fiind mentenanță preventivă, conform conceptului Industria 4.0. Soluțiile folosite în acest caz pot fi considerate „inteligente” deoarece toate funcțiile de control și de monitorizare se pot combina într-un singur terminal de tip CPX-MPA. Fiecare modul indi­vidual este controlat, iar rezultatele sunt centralizate de un controler ierarhic superior, comunicația dintre fiecare modul făcându-se printr-un protocol, de exemplu Ethernet.

Ca urmare, dezvoltarea soluțiilor inteligente este caracterizată de integrarea funcțiilor și de posibilitățile de comunicare între nivele individuale inferioare.

Modularizarea poate reprezenta un răspuns via­bil pentru reducerea prețului de producție și diferen-țierea față de concurență.

Configurația unui sistem de filtrare cu membrane sau ultrafiltrarea include următoarele blocuri funcționale:

• CIP (Clean-In-Place);
• Feeder (booster-pump);
• Filtration-skid.

Numărul blocurilor funcționale într-o instalație de tratare variază de la caz la caz, în funcție de dimensiunile și de specificațiile fiecărei fabrici. Pentru a atinge parametrii de calitate și debitele solicitate, precum și pentru un randament crescut se preferă interconectarea mai multor blocuri individuale standard, ceea ce ar conduce la o structură de costuri mai flexibilă și la o creștere a competitivității pe piață.

Modularizarea aplicată în controlul proceselor În conceptul de automatizare centralizată a întregului sistem, soluția constă în insule de ventile + RIO (Remote Input / Output) slave pentru un PLC master, care are rol și de monitorizare. În conceptul de automatizare descentralizată, PLC-ul master este înlocuit de o rețea de controlere, fiecare integrat pe o insulă de ventile, care este montată direct pe mo dulele funcționale, fără să fie necesară prezența unui dulap de comandă.

REDUCEREA COSTURILOR ŞI CREŞTEREA PRODUCTIVITĂŢII PRIN STANDARDIZARE

Conceptul modular Festo de automatizare pro- pune echiparea fiecărui modul individual cu o insulă de ventile configurată customizat și care conține controler, module de intrări/ieșiri digitale/analogice și distribuitoare pneumatice. Insula de ventile se poate monta direct pe instalația de apă, datorită cla- sei de protecție IP65/67, oferită de Festo. Rezultatul utilizării conceptului modular Festo constă în costuri și un nivel de resurse de proiectare și de producție scăzute.

FESTO OFERĂ O GAMĂ LARGĂ DE COMPONENTE PENTRU SISTEME DE COMANDĂ

Produsele Festo sunt conform standardelor NAMUR și ISO pentru a asigura interschimbabilitatea lor, astfel încât procesele interne ale beneficiarului să fie simple și concentrate pe aspectele cheie ale afa-cerii, fiind liber să aleagă dintr-o gamă cuprinzătoare de furnizori. Standardele menționate se referă la interfețele de conectare și facilitează montajul unei unități complete de comandă (ventil de proces/ actuator/senzor pentru pozițiile de capăt).

Astfel, Festo oferă produse și soluții speciale și complete pentru toate segmentele industriale, pornind de la simple componente până la sisteme distribuite de comandă, care constau în actuatori, senzori, ventile, elemente de conectare, echipamente pentru prepararea aerului, controlere și comunicații.

În industria de proces, cele mai utilizate componente sunt:

• Robineți pneumatici cu mișcare liniară sau rotativă;
• Electroventile;
• Distribuitoare conform standardului NAMUR;
• Insule de ventile;
• Unități de preparare a aerului;
• Senzori de proces;
• Poziționere;
• Controler cu intrări și ieșiri: Digitale/Analogice;
• Module de diagnoză;
• Module de comunicație.

Source: T&T - Tehnică și Tehnologie

Photo/video source: T&T - Tehnică și Tehnologie