REUTILIZAREA APELOR UZATE REZULTATE DIN PROCESUL
FABRIC
Ă
RII PL
Ă
CILOR AGLOMERATE DIN LEMN CU AJUTORUL
UNUI SEPARATOR DUBLU VERTICAL
WASTE WATER REUSING SYSTEM WITH VERTICAL DOUBLE
SEPARATOR IN A WOOD COMPOSITE BOARD FACTORY
Károly LENGYEL
Ph.D. Student. Eng., Transilvania University of Brașov, e-mail: karoly.lengyel@kastamonu.ro
Coordinator: prof. univ. dr. eng. Mihaela CÂMPEAN
Abstract
In conformity with law 278 from 24 October 2013 about Best available techniques Reference document (BREFs) developed under the IPPC Directive and the IED [1], must be applied solutions to reduce the pollutions in all industrial fields. This article presents one solution to reuse the resulted polluted water from wood composite board industry. As a result we get cost reduction of fresh water supply, also a significant reduction of waste water treatment costs and disposal.
Key words: wastewater reuse, water minimization, economic optimization, pollutants, vertical double separator.
1. Introducere
În procesul de fabricație a plăcilor
conglomerate se consumă cantități
industriale de apă, în acelaşi timp rezultăşi
cantități însemnate de apă uzată.
În multe cazuri apa industrială folosită ca
materie primă are poluanţi mult peste
valorile prevăzute de lege, fiind folosită ca
apă industrială apa provenită din puţuri
forate sau pâraie, iar la eliminarea apei din proces acesta trebuie să se încadreze în
parametrii legali.
Tratarea apelor uzate poate fi făcută într-o
staţie de tratare proprie, ceea ce implică
investiţii și costuri majore de operare şi
întreţinere sau prin externalizarea tratării
dar acesta implicând costuri chiar mai însemnate. Apa industrială este cumpărată,
ceea ce implică costuri şi este limitată
cantitativ în unele cazuri. Legislația și
directivele europene prevăd ca soluție de
bază reutilizarea acestor ape uzate.
1. Introduction
In the production process of wood composite board the consumption of industrial water is significant, and a quantity of waste water also resulted.
In many cases the industrial water used like raw material has more pollutants then it is accepted by the legislation (this water is usualy taken from wells or river ) and at the dissmission of waste water it must fit in the legal parameters. The treatment of the water can be done in an own water treatment system, but this implicates majore operation costs and maintenence costs, or it can be externalised, but that solution implicates even higher costs. Industrial water is buyed, this also implicates also some financial efforts, and in some cases it is limited quantity.
2. Oportunități
În rețeta de producție se folosește o
cantitate importantă de apă industrială care
în timpul procesului de fabricare se evaporă
în atmosferă.
Apele uzate rezultate din procesele de pregătire a materiilor prime conţin
materiale care în mod uzual sunt
componente normale ale plăcilor
aglomerate din lemn, diluate (răşini de
lemn, tanin), impurităţi solide grele (mâl,
nisip) şi resturi ușoare (uleiuri, parafină,
spume).
Injectarea apei în reţetă se face printr-un
sistem grosier care permite folosirea acesteia de o calitate mai inferioară, cu
poluanți până la diametrul de 200 µm fără a
afecta fluxul de producție.
Prin teste de laborator s-a stabilit (Fig.1) că
poluanţii se separă static foarte bine în apa
uzată rezultată, într-un timp relativ scurt. În
consecinţă s-a constatat faptul că dacă s-ar
construi un sistem continuu de separare a poluanţilor grei și ușori, apa uzată s-ar
putea refolosi și elimina prin procesul
normal de producţie, rezultând o reducere
semificativă de costuri .
2. Opportunities
The production recipe is using an important quantity of industrial water; in the process this water is evaporated and eliminated in the atmosphere.
The waste water resulted is from raw material preparing process, contain in general pollutants which are normally used in the final product, diluted (resins, tannin) solid parts (mud, sand) and lightweight pollutants (oil, emulsion, foam).
The dosing of the industrial water is not a fine dosing so it is possible to use partially cleaned water with particles up to 200 µm without affecting the normal course of production.
By laboratory tests (Fig. 1) it was defined the static separation of the solid parts from waste water in relatively short period. As a result it can be stated, as a fact, that the conception of one continuous system for the separation of the heavy and lightweight pollutants would make it possible to reuse the waste water as raw material in normal production process, with significant cost reduction.
Fig. 1
3. Condiții definite
A. Sunt necesare separarea și eliminarea
mâlului rezultat şi a particulelor solide care
duc la blocarea sistemului.
B. Separarea poluanţilor uşori de tip
ulei, emulsie, spume care duc la defecte de calitate.
3.Defined conditions
A. It is necessary to separate and eliminate the mud and the solid particles which can block the system.
C. Sistemul trebuie să fie ferit iarna de
frig, iar amprenta la sol disponibilă în hala
de producție este limitată.
D. Sistemul trebuie să funcţioneze
continuu pentru a nu crea blocaje pe flux.
4. Soluții identificate
4.1. Separarea mecanică prin sita
rotativă a impurităților solide și decantarea
mecanică a mâlului fin.
Această soluție are dezavantajul că
necesită mentenanţă continuă, implică
investiţii relativ mari iar rezultatul, din
punct de vedere a separării uleiurilor, nu
este sigur.
4.2. Separare printr-un sistem de filtrare
[2] cu curățare automată (fig. 2)
Dezavantajul acestuia, pe lângă
investiţia şi întreţinerea necesară, este acela
că pentru eliminarea poluanților (de tip ulei,
spume) este necesară folosirea unei filtrări
nejustificat de speciale din celelalte puncte de vedere, care duc la purjări dese,
comparabile cantitativ cu apa filtrată.
C. The system must be protected against freezing, and the surface inside of the factory is limited.
D. The system must work continuously in order to not stop the production.
4. Identified solution
4.1. Mechanical separation by using an automatic rotating screen and a mechanical decanter.
This solution has the disadvantage of a continuous need of maintenance, a relatively big investment and the results about the separation of oil type of pollutants are not perfect.
4.2. Separation system using one philter [2] with a self-cleaning system (Fig.2)
The disadvantage of this solution besides the investment and maintenance costs is the necessity of using very special philters to eliminate the oil; foam etc. type of contaminants, and it is not justified from the other points of view, also is necessary a lot of flushing water.
Fig. 2 [2]
4.3. Separare cu ajutorul unui
separator dublu vertical [3] existent pe
piaţa (Fig 3).
Avantajul acestuia este consumul redus de energie, mentenanţă, amprentă la sol şi
costuri de operare reduse. Respectiv funcţionarea continuă la o dimensionare
corectă.
4.3. Separation with an existing vertical
separator [3] on the market (Fig.3)
Dezavantajul acestui tip de separator (Fig.3- după [3]) este că a fost proiectat pentru
separarea unei cantități de impuritaţi în
suspensie comparativ egale cu cele grele, dar în cazul liniilor de fabricație a plăcilor
compozite din lemn poluanții în suspensie
reprezintă sub 10 % din total impurități
solide. (Fig.1)
The disadvantage of this model (Fig.3-after [3]) is that the concept taken as basis is to have comparable quantity of suspended pollutants with heavy ones , but this is not valid in the case of production of wood based composite boards where the suspended pollutants are under 10 % from solid ones (Fig.1)
Fig. 3 [3]
S-a ajuns la concluzia că în cazul în care se
poate concepe un separator static care să
separe atât poluanţii uşori cât și poluanţii
solizi grei, respectiv mâlul format, cu o capacitate raportată la unitatea de timp mai
mare decât cea necesară în producție (care
ar separa într-un raport apropiat celui existent în apă a celor două tipuri de
poluanți) acesta s-ar putea folosi în
construirea unui sistem automat de reutilizare a apelor uzate. S-a dezvoltat o soluție constructivă concepută conform
condițiilor și capacităților cerute, de tipul
dublu separator verical cu două spații
(volume) cilindrice coaxiale de separare (Fig.4).
Unul cu diametru şi volum mai mic pentru
poluanții ușori, şi unul cu diametru mai
mare, mult mai lung cu un volum util proporțional mai mare.
One with a small diameter and volume for lightweight pollutants and one with bigger diameter and much longer with a useful volume proportionally bigger.
Fig.4
Apa uzată intră continu în cilindrul mai
mic D în partea superioară a acestuia, unde
se separă poluanții ușori, iar apa cu conținut
de poluanți grei coboară pană la partea
inferioară dințată a acesteia, unde datorită
dinților iese uniform pe tot perimetrul
acesteia către partea A de descărcare
superioară a volumului de separare mare.
Datorită inerției și forței gravitaționale
contaminanți grei coboară pe partea
inferioară a cilindrului A care este închis
printr-un con de decantare prevăzut cu
golire pentru poluanții sedimentați.
5. Propunere sistem integrat de reutilizare a apelor uzate
La construirea sistemului integrat automat (Fig.5) s-a ţinut cont de posibilitatea
The waste water is introduced continually in the top side of the small cylinder D where the easy pollutants are separated, and the water with heavy pollutants flow in the lower part where to its toothed part it goes out uniform on the full perimeter of this cylinder to the upper part of big cylinder to the overflow and discharge of this separation volume.
Because of gravity and inertia, the heavy pollutants are separated on the bottom part of cylinder A, which is finished in a cone for decanted pollutants with drain valve.
5. Proposal of integrated waste water reusing system
For the configuration of the entire integrated system (Fig.5) it was taken in consideration the necessity of continuous
A D
Fc Fc
Fc FC
RG G
CONTAMINATII DECANTATE
CONTAMINATII IN SUSPENSIE
H mm
h mm Ø
10%
1,5 "
alimentarii continue a acesteia automatizarea și protecţia
supraîncărcării sistemului.
Apa uzată din bazinul sub
pompată cu ajutorul unei p
comandate, atât de către
siguranță cât și de către senz
S1 al tancului colector D, colector.
Rolul automatizării este mențin
alimentat între valoarea minim definite. Tancul colector poa acelaşi timp apa rezultată di
puncte ale fabricii prin robine RC3.
Din tancul colector, print comandat RC1, apa este separatorul dublu A, unde d apa industrială se scurge
partea dințată de scurgere tip b
eia, respectiv de ia împotriva
feeding and the automat well as the protection a of this.
Fig. 5
ubteran B este pompe dublu plutitorul de nzorul de nivel , către tancul
ținerea acestuia
nimă și maximă
oate prelua în din mai multe inetul comandat
intr-un robinet te dozată în
după separare
uniform prin balcon din
The waste water from u is pumped with one d pump, by a safety floati level sensor of collecto collector tank.
With this automation, must be filed every t minimum and maximu before.
The collector tank can ta the water resulted from factory via RC3 controlle From collector tank the through one controlled v dosed in double separat the industrial water throu crown from the superior p
atic functionality, as against overloading
underground tank B double commended ating sensor and the ctor tank D, to the
, the collector tank time between the mum level defined
take in a same time many points of the lled valve.
e waste water passes valve RC1, and it is rator A, from where rough a balcony type
partea superioară a cilindrului de decantare
mare de unde prin robinetul comandat de către senzorul de nivel S2 al tancului de
dozare RC2 apa intră în tancul de dozare, și
se dozează în producție.
În cazul în care producția este oprită
senzorii de nivel reactionează în lanţ şi
opresc alimentarea cu apă.
Ca masură de sigurantă, pentru cazul în
care se defectează unul dintre elementele de
automatizare, separatorul dublu a fost prevăzut cu o ieşire de surplus unde apa
ajunge înapoi în tancul subteran.
separator is leaking trough controlled valve RC2 (controlled by level sensor S2 of dosing tank the water is filling the tank from where is directly dosed in the production when is needed.
In case the production stops the level sensors make a chain reaction and stop water suppling.
As safety system, in case any of the automation part gets a defect, the double vertical separator was equipped with one drain pipe, where the water can leak back in B if the level of it groves.
6. Beneficiile soluției propuse
Folosirea unui astfel de sistem are multiple beneficii din mai multe puncte de vedere, cum ar fi:
- Reducerea până la eliminarea
costurilor cu tratarea apelor uzate.
- Reducerea riscului de poluare.
- În cazul blocarii sistemului din orice motiv productia poate fi alimentata direct din retea fără
blocaje.
- Consumuri de energie şi costuri de
întreținere minime.
- Reducerea semificativă a
consumului de apă industrială.
6. The benefits of the proposed solution
To use such a system have many benefits from many point of view like it is:
- Reducing till eliminating water
treatment costs.
- Reducing pollution risks.
- If the system blocks from any
reason, the production can use industrial water without stopping the production.
- Energy consumption and
maintenance costs are low.
- Reduction of industrial water
consumption.
References
[1] *** Joint Research Center – Circular Economy and Industrial Leadership
http://eippcb.jrc.ec.europa.eu/reference/, Accesed in 26 june 2016.
[2] *** Self Cleaning Filter http://www.clearsep.in/Self-Cleaning-Filter-SCF.html , Accesed in 26 june 2016.
[3] *** Oil Water Separator, Australian Oil Water Separation Technology
http://www.oilwaterseparator.com.au/wp-content/uploads/2010/09/VGS-OPERATION.jpg,
