تعبر كفاءة المياه في العمليات الصناعية عن كمية السلع المُنتجة مقابل كميات المياه المُستخدمة في إنتاجها. ويجري عادةً رفع كفاءة المياه عن طريق زيادة إنتاجية العمليات من خلال تطبيق حلول صناعية جديدة مبتكرة، واستبدال أو إعادة تأهيل المعدات القديمة، والسعي إلى اعتماد أنظمة الدورة المغلقة التي تُسهم في تعظيم إعادة استخدام المياه. ويمكن إعادة استخدام مياه العمليات الصناعية عبر عدد من المراحل، وبعضها يشمل:
- التكثيف والتبادل الحراري (Condensation and Heat Exchange): تستخدم عملية تكثيف المياه في تبريد الغازات والأبخرة ومن أحد المقترحات لرفع كفاءة استخدام المياه في هذه العملية هو استخدام مياه البحر بشكل أساسي فيها، ولكن قد يكون ذلك غير ممكن في بعض الحالات عندها يفضل استخدام نظام مغلق يعاد فيه استخدام المياه بشكل دوري من خلال مبادلات حرارية متتالية ويجب كذلك الحرص على الحد من التسربات قدر الإمكان لتقليل الحاجة إلى تعويض نقص المياه.
الغلايات الصناعية (Boilers): تحتاج بعض العمليات الصناعية إلى استخدام البخار والذي يتم توليده من الغلايات، ومن أبرز الأمثلة على ذلك قطاع البتروكيماويات. فيجب على المنشآت وضع مصائد بخار تعمل على استعادة البخار عبر تكثيفه وإعادته إلى الغلاية حيث يسهم ذلك في تقليل الحاجة إلى إدخال مياه إضافية إلى النظام لتعويض ما تم فقده من البخار. إضافة الى ذلك، قد يتلوث البخار جراء استخدامه في بعض العمليات الصناعية كعملية التكسير الحراري (العملية التي يتم فيها كسر سلاسل الهيدروكربونات الطويلة إلى سلاسل أقصر للحصول على خصائص مختلفة باستخدام الحرارة / البخار)؛ ففي هذه الحالات، يجب أن تسعى المنشآت إلى تعظيم الكمية التي يمكن إعادة استخدامها من البخار.
عمليات المعالجة القائمة على المياه(Water-Based Treatment Processes) : أثناء هذه العمليات، يتم تذويب عناصر كيميائية في المياه لتشكيل محلول يستخدم في معالجة المواد والمنتجات مثل تبييض لب الورق، ودباغة الجلود، وغيرها. ويمكن إعادة استخدام المحلول على دفعات متعددة مع معالجة بسيطة من أجل تقليل الطلب على المياه.
وكما ذكر سابقًا قد يلزم معالجة المياه الصناعية حتى يمكن إعادة استخدامها بشكل فعال. وفيما يلي بعض التقنيات أو الأساليب الأكثر شيوعًا في مجال معالجة المياه الصناعية (من المهم ذكر أن هذه التقنيات قد لا تكون وحدها كافية لإعادة استخدام المياه الصناعية التي قد تتطلب مراحل معالجة اضافية):
- الترشيح (Filtration): إزالة الجسيمات الصلبة أو الملوثات الأخرى من مجاري مياه الصرف لإنتاج مياه معالجة يمكن إعادة استخدامها أو تصريفها بأمان في البيئة.
- نظام ترشيح الهواء المذاب (Dissolved Air Filtration): إزالة الجسيمات الصلبة والزيوت والشحوم العالقة من مياه الصرف. وتعد هذه التقنية فعالة لمعالجة مختلف انواع مياه الصرف الصناعية وإنتاج مياه عالية الجودة كما يمكن إعادة استخدامها بعد المعالجة في المصانع أو تصريفها بأمان.
- المعالجة البيولوجية(Biological treatment) : استخدام الكائنات الدقيقة (البكتيريا والفطريات والأوليات) لإزالة الجسيمات الصلبة القابلة للتحلل البيولوجي والغير مرغوب بها كالمواد العضوية وبعض العناصر الغذائية والملوثات الأخرى من مياه الصرف الصحي لإنتاج مياه صرف عالية الجودة.
- التبادل الأيوني (Ion Exchange): مجموعة من التقنيات التي تستخدم تراكيب غير ذائبة على شكل حبيبات صغيرة لإزالة الملوثات الأيونية الذائبة بشكل انتقائي (أيونات مثل النترات والكبريتات والفلورايد والمعادن الثقيلة).
- التقطير(Distillation): عملية فصل بين السوائل والمذيبات قائمة على اختلاف درجات الحرارة بينهم، والتي يتم استخدامها لمعالجة مياه الصرف التي تحتوي على مستويات عالية من الملوثات مثل المعادن الثقيلة والمركبات العضوية والأملاح.
- الامتصاص السطحي(Absorption/Adsorption) : يتم استخدام تقنيات الامتصاص السطحي لإزالة الملوثات المذابة أو الصغيرة جدًا وذلك في الاستخدامات التي تتطلب درجة نقاء عالية. وعند تطبيق هذه التقنية تلتصق الملوثات بالمواد الممتصة التي تكون غالبًا مصنوعة من الكربون النشط، وجل السيليكا (Silica Gels)، والزيوليات (Zeolites)، وغيرها. كما يتم اختيار المادة الممتصة حسب عدة عوامل منها مستوى النقاء المطلوب ونوع الملوثات ومستوى كثافتها [26].
- سبل الترشيح الطبيعية مثل الأراضي الرطبة (Wetlands): الأراضي الرطبة هي نظم بيئية حيث تزدهر النباتات في ظروف مشبعة بالماء، وتعمل كمرشحات طبيعية للمياه. الفائدة المميزة لها هي قدرتها على إزالة مجموعة من الملوثات بشكل طبيعي، مما يجعلها مثالية لمعالجة مياه الصرف الصحي الحضري وبعض مياه الصرف الصناعي. غالبًا ما تتطلب هذه النظم مساحات أرضية أكبر مقارنة بسبل المعالجة التقليدية، كما تعرض البيئة لمخاطر التلوث إذا لم تكن مياه الصرف الواردة ملائمة. فمن الأنسب حصر استخدام هذه النظم بالصناعات العضوية مثل الصناعات الغذائية.