Istnieje wiele procesów technologicznych obróbki szkła, które wpływają na jego trwałość, wytrzymałość jak również wygląd. Technologie hartowania, malowania, klejenia lub powlekania nie generują żadnych lub niewielkie ilości odpadów. Natomiast inaczej ma się sprawa z procesami obróbki postaciowej szkła. Zarówno szkła płaskiego jak i optycznego oraz ozdobnego. Technologie, a przy tym maszyny wykorzystywane do szlifowania, wiercenia, frezowania, zatępiania lub polerowania szkła oparte są na procesach obróbki ściernej. W procesie tym usuwany jest pewien naddatek materiału, który w wyniku obróbki przekształcony zostaje w bardzo drobny pył szklany. Procesy ścierne przy obróbce szkła wymagają intensywnego chłodzenia narzędzi jak również obrabianego materiału. Wykorzystuje się do tego wodę technologiczną, która często jest wzbogacona w różnego rodzaju chłodziwa specjalnie przeznaczone do procesów obróbki szkła. Tak prowadzona obróbka sprawia że cały zeszlifowany nadmiar drobinek szkła znajduje się w wodzie chłodzącej proces obróbki.
Zużycie wody
przez przeciętne głowice szlifiersko frezerskie przeznaczone do obróbki szkła wacha się w przedziale 7-12 l/min na głowicę. Jednak kiedy przemnożymy to przez ilość głowic w tradycyjnej krawędziarce pionowej to okazuje się że maszyna zużywa ~150-200 l/min wody. Takie zużycie wody nie pozwala więc na zasilanie maszyny z sieci miejskiej. Dlatego też wszystkie maszyny posiadają własny obieg zamknięty wody, która krąży poprzez głowice obróbcze i niewielką wannę osadową pod maszyną.
Układ taki ze względu na swoja prostotę jest najczęściej spotykanym w przemyśle szklarskim. Zapewnia stałe chłodzenie narzędzi, które jest realizowane przez własną pompę maszyny. Montaż i uruchomienie urządzenia nie wymaga specjalnych nakładów inwestycyjnych gdyż zbiornik wody oraz pompa stanowią komplet z urządzeniem. Niestety wadą tego rozwiązania jest zazwyczaj niewielka pojemność wanny z wodą, która sprawia że ulega ona szybkiemu zanieczyszczeniu. Praktycznie już po kilku godzinach pracy maszyny, woda w wannie staje się bardzo brudna. Jednak nadal nadaje się do szlifowania lub wiercenia w szkle gdyż największe zanieczyszczenia mogące rysować obrabianą powierzchnię, osiadają na dnie wanny. Osad taki bardzo szybko narasta w wannie co sprawia że ilość błota na dnie w pewnym momencie uniemożliwia dalszą pracę. Wówczas konieczne jest przerwanie pracy w celu opróżnienia wanny z brudnej wody, a następnie z zalegającego w niej osadu szklanego.
Koszty
Wszyscy wiemy z jakimi problemami wiąże cię czyszczenie wanienek, a ponadto jak wiele pochłania czasu. W skali tygodnia lub miesiąca jest to wiele zmarnowanych na czyszczenie, godzin pracy. Jest to czas który można spożytkować na bezpośrednią produkcję. Poza wymiernymi stratami czasu należy tu doliczyć jeszcze bałagan, często rozlaną gdzieś wodę. Ponadto dochodzą jeszcze problemy z utylizacją białego błota z wanienek. Ponadto brudna woda pogorsza jakość szlifowania i znacząco obniża żywotność narzędzi diamentowych.
Idealnym rozwiązaniem jest utrzymywanie jakości chłodziwa na stałym, wysokim poziomie. Woda ta nie musi być przejrzysta jak woda pitna. Jednak nie może nieść ze sobą osadów utrudniających proces, a tym bardziej zatykających dysze w maszynie. Wielu producentów maszyn podaje skrajne parametry wody chłodzącej określane jako dopuszczalne pH, maksymalna przewodność (µS/cm) lub koncentracja zanieczyszc
zeń (ppm, mg/l).
Dla zapewnienia stałej jakości wody, a jednocześnie usuwania z niej drobinek zeszlifowanego szkła stosuje się różnego rodzaju oczyszczalnie wody. Zadaniem takich instalacji jest utrzymanie stałej wysokiej jakości wody technologicznej. Może być ona wykorzystywana w obiegu zamkniętym urządzeń, przez wiele tygodni, a nawet miesięcy. Ważne aby taka instalacja stale usuwała z wody drobinki szkła. Jednocześnie utrzymując ją w stanie pozwalającym na prowadzenie wysokojakościowych procesów obróbki szkła. Ponadto instalacja filtracyjna musi ograniczać pracę ludzi do absolutnego minimum nie angażując ich w usuwanie szlamu poprodukcyjnego. Kolejnym nie mniej ważnym aspektem jest ograniczenie ilości odpadów produkcyjnych, a w szczególności zużycia wody. Są to działania doskonale wpisujące się w szeroko rozumianą ochronę środowiska i zasobów wodnych.
Dwa podstawowe rodzaje systemów filtracji wody po obróbce szkła to:
– system centralny – jest to jedna odpowiednio dobrana wydajnością oczyszczalnia filtrująca wodę ze wszystkich podłączonych do niej maszyn obróbczych.
– system indywidualny – są to mniejsze urządzenia filtracyjne podłączane do jednej lub 2-3 maszyn obróbczych stojących zazwyczaj obok siebie. Przy większej ilości maszyn stosuje się kilka urządzeń filtracyjnych.
System centralny filtrowania wody
Oczyszczalnie wody produkcyjnej instalowane jako centralne dla wielu maszyn, charakteryzują się przede wszystkim znacznymi rozmiarami i to niezależnie od zastosowanej technologii filtracji. System wymaga aby brudna woda ze wszystkich maszyn została zgromadzona w jednym miejscu. Realizuje się poprzez systemem kanałów w posadzce. Kanały te wykonuje się w odpowiedni sposób, tak aby cała brudna woda wraz osadami spłynęła do oczyszczalni. Tym samym wanienki przy maszynach razem z pompami są zbędne. Tak dostarczona woda jest filtrowana w jednym systemie i tam też zostaje zgromadzona jako oczyszczona. Następnie systemem pomp jest dostarczana ponownie do maszyn produkcyjnych. W związku z czym dodatkowo potrzebny jest system rurociągów zasilających maszyny.
Montaż systemu centralnego wiąże się zawsze ze znacznymi nakładami finansowymi na prace budowlane związane z fundamentowaniem ciężkiej oczyszczalni. Jednak znacznie większe są problemy z wykonaniem sieci kanałów ściekowych z poszczególnych maszyn. W szczególności tyczy się to prowadzenia prac w już istniejącym i działającym zakładzie produkcyjnym. Sieć kanałów może być zastąpiona również przez niewielkie przepompownie i rurociągi. Rozwiązanie to jednak znacznie komplikuje system i naraża go na większą awaryjność.
Niewątpliwą zaletą systemu centralnego jest zgromadzenie w jednym miejscu całego systemu wodnego oraz odseparowanego osadu szklanego. Oczyszczalnie takie mają wydajności od 200 l/min do nawet 6000 l/min przepływającej brudnej wody. Jednak ze względu na rozmiary, koszty i problemy techniczne związane z instalacją trafiają głównie do bardzo dużych zakładów obróbczych szkła. Szczególnie na etapie ich projektowania i budowy. Same silosy sedymentacyjne mają w takich systemach pojemności od kilku do nawet 100 m3.
System indywidualny filtracji wody.
Oczyszczalnie indywidualne inaczej nazywane rozproszonymi zyskują coraz większą popularność w branży obróbki szkła. Spotkać można kilka rozwiązań technicznych, które różnią się zarówno wielkością, jak i zdolnościami filtracji oraz stopniem skomplikowania obsługi. Jednak bez względu na rodzaj urządzenia ich najważniejszą cechą jest prostota instalacji i łatwe podłączenie do prawie każdej maszyny szklarskiej. Ponadto charakteryzują się niewielkimi rozmiarami. Wyróżnić tu można kilka podstawowych rozwiązań technicznych:
sedymentatory
– Urządzenia te oparte na klarowaniu wody w pionowych osadnikach zwanych sedymentatorami. W procesie filtracji jest stosowany flokulant lub koagulat, który przyspiesza proces filtracji. Natomiast wydajność systemu wynika z wielkości samego zbiornika sedymentacyjnego. Urządzeń tych nie możemy zaliczyć do najmniejszych, zwłaszcza gdy mają obsługiwać np. tylko jedną krawędziarkę pionową. Natomiast osad szklany odseparowany z wody jest często gromadzony w formie półpłynnej w workach do dalszego osuszenia. Ze względu na stosowaną chemię, którą dobiera się do stężenia osadów w wodzie, instalacje takie maja zmienną jakość filtracji. Zmiana wiąże się ze zmiennością procesu produkcyjnego czyli intensywności dodawania do wody drobinek szkła. Ponadto stałe dodawanie preparatów chemicznych do wody pogarsza jej parametry jak Ph oraz przewodność (µS/cm)
wirówki
– są to spotykane również w przemyśle szklarskim urządzenia instalowane bezpośrednio przy wannach maszyn obróbczych. Proces filtracji opiera się na odseparowywaniu zanieczyszczeń z wody na specjalnych bębnach wirujących z dużą prędkością. Taki proces sprawia że zanieczyszczenia osiadają na ścianach bębna, a woda przelewa się poza system, zazwyczaj wracając do wanny przy maszynie. Metoda ta jest skuteczna do oddzielenia z wody tylko dużych zanieczyszczeń, natomiast małe, drobne zawiesiny nadal pozostają w wodzie. Tak więc pomimo ciągłej pracy wirówki stężenie zanieczyszczeń w wodzie stale rośnie. Niewątpliwą zaletą wirówek jest ich niewielki rozmiar. Natomiast uciążliwością obsługi pozostaje ręczne opróżnianie bębna wirówki z gęstego błota oraz stale pogarszająca się jakość wody co w konsekwencji prowadzi do konieczności jej wymiany. Niektóre modele generują również bardzo uciążliwy hałas wynikający z wysokich obrotów ciężkiego bębna przekraczających 3000 obr/min.
Filtracja ciśnieniowa
– Filtr rdzeniowy czyli specjalnie skonstruowane rdzenie filtracyjne powleczone specjalną tkaniną filtracyjną. Urządzenia takie są jeszcze stosunkowo rzadko spotykane w przemyśle szklarskim chociaż od wielu lat z powodzeniem wykorzystywane są w wielu innych branżach przemysłowych. Odpowiednio dobrane parametrami i wielkością urządzenie filtracyjne (np. typu Filcore) potrafi stale filtrować wodę z drobinek szkła. Urządzenie działa zupełnie automatyczna, jednak najważniejsze jest to że automatycznie osusza i odseparowuje osad. Ponieważ filtracja odbywa się specjalnych tkaninach to jakość filtracji jest gwarantowana przepuszczalnością tych materiałów. Jednak co najważniejsze w stosunku do sedymentatorów, filtrowanie nie jest wspomagane przez flokulanty ani koagulanty. Jednocześnie jakość wody może być tak wysoka że nadaje się nawet do chłodzenia wewnętrznego wrzecion CNC (przejrzystość 10 NTU). Należy tu dodać że rozmiary samego urządzenia filtracyjnego są niewielkie, a jego proces instalacji jest praktycznie bezinwazyjny dla maszyn produkcyjnych i infrastruktury zakładu.
Filtry typu Filcore dedykowane do oczyszczan
ia wody po obróbce szkła, zostały tak skonstruowane aby całkowicie automatycznie utrzymywać stałą jakość wody produkcyjnej dla maszyn. Osad szklany jest w nich osuszany i gromadzony w pojemniku pod urządzeniem. Natomiast rozmiary takiego filtra pozwalają na ustawienie go bezpośrednio przy maszynie obróbczej. Dla przykładu urządzenie do filtrowania wody z tradycyjnej krawędziarki pionowej, potrzebuje do instalacji tylko ~80/80 cm miejsca. Odpowiednie konfiguracje takiego filtra pozwalają na podłączenie do niego większej ilości maszyn produkcyjnych.
To co wyróżnia filtry Filcore, poza niewielkimi rozmiarami, jest jeszcze automatyczne działanie i wysoka skuteczność. Te czynniki zapewniają wielomiesięczne wykorzystywanie wody w obiegu zamkniętym bez jej wymiany. Ponadto system ten pozwala na doczyszczanie wody do jakości wymaganej dla chłodzenia wewnętrznego. Sprawia to iż jest to praktycznie jedyny system filtracji mogący obsługiwać każdą maszynę szklarską, od wiertaki poprzez krawędziarkę, fazowarkę, czy centrum obróbcze. Natomiast pobór wody świeżej, a co za tym idzie opłaty za wodę w zakładzie wynikają tylko z uzupełniania jej naturalnego zużycia w systemie czyli parowania.
Jaki system wybrać
Jest to niewątpliwie trudne pytanie na które nie ma jednoznacznej odpowiedzi. O ile w mniejszych zakładach obróbki szkła, dysponujących kilkoma lub kilkunastoma maszynami z osobnymi wannami, jedynym rozsądnym rozwiązaniem pozostaje system rozproszony. Przemawia za tym łatwiejsza instalacja, a tym samym niższe koszty. Natomiast bardzo duże zakłady muszą już dokładnie przeliczyć czy lepszym rozwiązaniem będzie system centralny czy większa ilość mniejszych urządzeń. Należy tu brać pod uwagę zarówno sam zakup urządzeń filtracyjnych jak i modernizację całego zakładu i prace budowlane z tym związane.