Dbałość o gospodarkę wodną to jeden z fundamentów prawidłowego funkcjonowania każdego kraju i zapewnienia kolejnym pokoleniom dostępu do czystej i bieżącej wody. Życiodajnej substancji, która staje się deficytowa z powodu rosnącej skali zanieczyszczeń. Eksperci wskazują jednak, że innowacyjne systemy Przemysłu 4.0. - implementowane w konkretnych procesach i fazach funkcjonowania branży wodno-kanalizacyjnej - przynoszą wiele konkretnych oszczędności i korzyści, nie tylko dla odbiorców wody, ale także ekologii w ujęciu globalnym.
Mimo że 75 procent powierzchni Ziemi jest pokryta wodą, to według szacunków Światowej Organizacji Zdrowia około 5 miliardów, czyli 3/4 ludzkiej populacji, żyje w niedostatku tej życiodajnej cieczy. Woda z naziemnych źródeł jest coraz bardziej zanieczyszczona. W rezultacie częściej jest źródłem chorób i dolegliwości. WHO sygnalizuje, że jeśli aktualne trendy się nie zmienią, to pod koniec obecnej dekady - w roku 2030 - świat będzie miał dostęp tylko do 60 procent zapotrzebowania na czystą wodę pitną.
Choć w Polsce wskaźniki zapotrzebowania na wodę pitną są zbliżone do 100 procent to jednak sama retencja, czyli średnioroczny odpływ wody opadowej z rzek do Morza Bałtyckiego to obecnie 6,5 procent. Tylko tyle wody powierzchniowej, udaje się na dłużej zatrzymać w zbiornikach retencyjnych, pozostała bezpowrotnie uchodzi do oceanów. Dlatego tak istotna jest racjonalna gospodarka wodna i inwestowanie w nowoczesne przedsiębiorstwa wodno-kanalizacyjne oraz oczyszczalnie ścieków.
Deficyt potrzeb
– Nasz kraj, na tle innych państw europejskich należy do najuboższych w wodę. Przez dziesięciolecia gospodarka wodna była zaniedbywana, dlatego obecnie gromadzimy zaledwie kilka procent wody, jaka zasila rzeki i zbiorniki. Aby to zmienić, konieczne jest zwiększanie retencji. W ubiegłym roku udało się zatrzymać dodatkowo 57 mln m3 wody. Po raz pierwszy od 30 lat retencja w naszym kraju wzrosła i zbliża się do 7 procent. To wciąż jednak jest za mało, aby zaspokoić potrzeby ludzi, gospodarki i środowiska przyrodniczego. Wody w Polsce wciąż mamy mało, a w czasie suszy pojawia się jej deficyt, co odczuwa zwłaszcza rolnictwo i turystyka. Wciąż borykamy się również z problemem zanieczyszczenia wód zarówno biogenami pochodzenia rolniczego, jak i ściekami z awarii przemysłowych – informuje Przemysław Daca, prezes Państwowego Gospodarstwa Wodnego Wody Polskie.
Średnia europejska dotycząca retencjonowania wody to około 20 procent średniorocznego odpływu z rzek. Właśnie tyle powinien gromadzić każdy kraj prowadzący racjonalną gospodarkę wodną. Nieodzowne sa więc kompleksowe działania i zwiększanie zasobów wodnych Polski. Ich podstawowym źródłem może być optymalizacja procesów produkcji wody i oczyszczania ścieków. Na rynku istnieje wiele nowoczesnych rozwiązań, z których branża wodno-kanalizacyjna może czerpać inspirację do wdrażania innowacyjnych programów monitorujących – minimalizujących straty i maksmalizujących oszczędności.
Z tego powodu wiele przedsiębiorstw branży wodno-kanalizacyjnej na świecie od lat korzysta z rozwiązań czwartej rewolucji przemysłowej. Zastosowania z gamy smart factory sprawdzają się między innymi w Republice Południowej Afryki, gdzie spółka ifm electronic współpracuje z Midvaal Water Company. To usługowe przedsiębiorstwo wodociągowe dostarcza wodę pitną na obszarze około 900 kilometrów kwadratowych już od połowy XX wieku. Firma, działając na licencji tamtejszego Departamentu Wody i Ścieków, zaopatruje się w nieuzdatnioną wodę i po oczyszczeniu dostarcza ją do odbiorców zbiorowych. Spółka dodatkowo świadczy usługi konserwacyjne oraz konsultingowe w zakresie funkcjonowania stacji uzdatniania wody i gospodarowania ściekami.
Najnowocześniejsza technologia
Projekt we współpracy z ifm electronic wystartował we wrześniu 2019 i dotyczył modernizacji stacji pomp wysokiego podnoszenia. Klient oczekiwał innowacyjnego rozwiązania, które pozwoliłoby zaoszczędzić koszty oraz poprawić i zminimalizować okablowanie, zmniejszając liczbę końcówek. Potrzebował także rozwiązań w procesie konserwacji i łatwego diagnozowania ewentualnych usterek. Zainstalowano 5 zestawów zawierających silnik i pompę, połączonych z automatyką i sterowaniem. Wdrożono system monitoringu stanu, kontrolę poziomu zbiorników i monitoring ciśnienia na wlocie i wylocie. Czas montażu silników i pomp podłączonych światłowodowo do szafy sterującej zajął 1 dzień. W porównaniu do 5 tygodni, jakich potrzeba na instalację okablowania tradycyjnego, oszczędność czasu jest bezsprzeczna.
Efekt to najnowocześniejsza stacja pomp w Afryce Południowej, optymalizacja kosztów, szybki wzrost oszczędności i zwiększenie technicznej wydajności działania systemu pomp. – Wykorzystanie masterów IO-Link pozwoliło dodatkowo ulepszyć i zminimalizować strukturę okablowania i zmniejszyć liczbę wyjść końcowych. Rozwiązanie spełnia także wymagania klienta w zakresie konserwacji zapobiegawczej, ponieważ znacznie skrócił się czas detekcji usterek oraz zdalnego monitorowania stanu, poziomu czy ciśnienia w instalacji. Implementacja inteligentnych rozwiązań Industry 4.0. zamknęła się w kwocie 70 tysięcy euro i objęła między innymi montaż techniki łączeniowej, elektroniki diagnostycznej dla czterech nowych czujników drgań, dwa nowe czujniki ciśnienia, po jednym czujniku indukcyjnym, temperatury, zasilaczu impulsyjnym i dwóch wyświetlaczach progowych oraz masterach IO-Link z interfejsem – wylicza Aleksandra Banaś, prezes zarządu ifm electronic.
Wyspiarskie metody
Za kolejny dobry przykład wykorzystania i funkcjonowania rozwiązań i systemów czwartej generacji można wskazać Europę i brytyjską spółkę Anglian Water, powstałą w 1989 roku we wschodniej Anglii, w wyniku częściowej prywatyzacji przemysłu wodnego. Firma administruje systemem ponad 76 tysięcy kilometrów rur i transportuje ścieki – blisko 1 miliarda użytej wody – do 1 tysiąca oczyszczalni, gdzie z pomocą kilku miliardów przyjaznych bakterii i mikroorganizmów są one z powrotem w czystej postaci przywracane naturze.
Obszar mieszkalny o liczbie 50 domów jest obsługiwany zwykle przez 1-2 przepompownie ścieków, posiadające także funkcje wsparcia ochrony przeciwpowodziowej. Zastosowana technika ma prostą budowę, zawierającą silniki, pompy i kontrolę poziomu, realizowaną przez czujnik pływakowy lub ultradźwiękowy. Problem polega na tym, że większość przepompowni nie miała funkcji monitoringu. Operatorzy nie wiedzieli czy urządzenia pracują w czasie intensywnych opadów deszczu i zalewania ulic. Z tego powodu mechaniczne uszkodzenia i usterki kontroli poziomu często powodowały przelanie zbiorników, zanim uruchamiano pompy. Negatywnym skutkiem była konieczność kosztownych procesów czyszczenia (nawet 500 funtów za godzinę wynajęcia specjalistycznej cysterny), duże szkody własnościowe, a nawet w pojedynczych przypadkach zagrożenie zdrowia. Cierpiały także reputacja i wizerunek firmy.
Z pomocą przyszły rozwiązania ifm electronic, za sprawą których zmodernizowano system nadzorujący przepompownie ścieków. Dla pojedynczej instalacji wykorzystano po 2 czujniki poziomu i stanu oraz 1 pływakowy, dostarczające informacje za pomocą mastera IO-Link do bezprzewodowego systemu monitorowania i powiadamiania poprzez e-mail. Implementacja pozwoliła już kilka razy od lipca 2020 roku na zapobieżenie przypadkom zalewania. W całościowym ujęciu rzeki tego rejonu Anglii stają się czystsze, a stałe odpady organiczne w postaci szlamu są przerabiane na nawóz wykorzystywany przez lokalnych rolników.
