Системы водоотведения

Энергетическое обследование систем водоотведения позволяет оценить расход электроэнергии на транспортировку и очистку сточных вод. В отличие от водоснабжения, энергетическая нагрузка здесь определяется не только объёмом перемещаемой воды, но и составом загрязнений. Электроэнергия расходуется на работу канализационных насосов, воздуходувок, перемешивающего оборудования и установок обработки осадка.

Основная задача — разделить затраты на перекачку стоков и технологические процессы очистки, сопоставить их с фактическим притоком и требованиями к качеству очищенной воды. Такой анализ позволяет определить, какие насосные станции и очистные узлы требуют дополнительной проверки, не принимая изменение технологической нагрузки за неисправность оборудования.

Разделение энергозатрат на перекачку и очистку стоков

Канализационные насосные станции обеспечивают транспортировку сточных вод. Их электропотребление зависит от объёма перекачки, необходимого напора и режимов включения насосов. На очистных сооружениях электроэнергия используется для других задач: аэрации, перемешивания и обработки осадка.

Эти затраты необходимо учитывать раздельно. Для транспортировки полезный результат связан с количеством перемещённых стоков и условиями их подачи. Для очистки дополнительно имеет значение удаление загрязнений и соблюдение необходимых технологических показателей.

При обследовании устанавливают измерительные границы насосных станций и очистных линий, затем сопоставляют показания электрического учёта с фактическими объёмами стоков и режимами оборудования. Если электроэнергия учитывается только суммарно, определить вклад отдельных процессов без дополнительных измерений невозможно.

Показатель удельного электропотребления, выражаемый в кВт·ч/м³, помогает оценивать затраты на обработку единицы объёма стоков. Однако одинаковый объём сточной воды может требовать различной энергии для очистки из-за разного состава загрязнений. Поэтому сравнивать очистные сооружения только по этому показателю некорректно.

Аэрация и фактическая потребность в кислороде

Аэрация обеспечивает подачу кислорода, необходимого для соответствующих процессов биологической очистки. Воздуходувки расходуют электроэнергию на подачу воздуха, а требуемая интенсивность аэрации зависит от количества и состава поступающих загрязнений.

При обследовании режимы воздуходувок сопоставляют с графиками притока, показателями загрязнения стоков и результатами технологического контроля качества очистки. Это помогает установить, соответствует ли работа аэрационного оборудования фактической кислородной потребности.

Повышенная электрическая нагрузка воздуходувок может быть следствием увеличения загрязнённости стоков, а не технической неисправности. Например, изменение состава поступающей воды способно повысить потребность процесса в кислороде даже при относительно стабильном объёме притока.

Поэтому вывод об избыточной аэрации нельзя делать только по мощности воздуходувок. Необходимо учитывать технологическую нагрузку и подтверждать, что рассматриваемое изменение режима позволит сохранить требуемое качество очистки.

Уменьшать подачу кислорода без проверки качества очистки недопустимо. Энергетическая эффективность аэрации оценивается совместно с результатом технологического процесса, а не отдельно от него.

Режимы канализационных насосов и изменение притока

Нагрузка канализационных насосных станций изменяется в зависимости от поступающего объёма сточных вод. При неравномерном притоке насосы могут работать с различной продолжительностью включений и остановок. Для оценки энергопотребления необходимо установить, насколько фактические режимы соответствуют количеству перекачиваемых стоков.

При обследовании анализируют графики притока и журналы работы насосов. Особое внимание уделяют частым и непроизводительным пускам, при которых дополнительные включения оборудования не сопровождаются соответствующим полезным объёмом перекачки.

Однако рост электропотребления насосов не всегда связан с их неэффективной работой. Нехарактерный приток может объясняться поступлением дождевых вод или промышленным сбросом. В обоих случаях возрастает нагрузка на транспортировку стоков, а при изменении состава воды может измениться и нагрузка на очистные сооружения.

Для разграничения причин сопоставляют изменение объёма притока, режим насосов и показатели загрязнения. Если расход воды увеличивается без сопоставимого изменения состава загрязнений, энергетическая нагрузка может возрастать преимущественно из-за необходимости перемещения дополнительного объёма. При изменении загрязнённости одновременно требуется оценивать нагрузку технологических линий.

Такой анализ позволяет определить, где целесообразно уточнять управление насосами, а где необходимо сначала проверить причины изменения поступающих стоков.

Электропотребление перемешивания и обработки осадка

Помимо перекачки и аэрации, электроэнергия расходуется на перемешивание сточных вод и технологические операции с осадком. Эти процессы имеют собственные рабочие режимы и должны учитываться в энергетическом балансе очистных сооружений.

При обследовании определяют, какие линии и агрегаты охватывает электрический учёт, и сопоставляют их время работы с фактической технологической нагрузкой. Это позволяет отделить затраты на обработку осадка от энергопотребления аэрации и насосного оборудования.

Если разные технологические процессы подключены к общему измерительному контуру, суммарное электропотребление не позволяет установить эффективность отдельной линии. В такой ситуации определяют необходимость дополнительного учёта или измерения характерных режимов работы оборудования.

Оценка возможного изменения режимов должна учитывать технологический результат. Сокращение продолжительности работы оборудования не может считаться энергосберегающим мероприятием, если при этом нарушается необходимый процесс очистки или обработки осадка.

Исходные данные для обследования системы водоотведения

Для достоверного энергетического баланса необходимо связать объём и состав поступающих стоков с работой насосных станций и очистного оборудования. Основными источниками информации служат:

• Графики притока и показатели загрязнения стоков. Позволяют оценить изменение гидравлической и технологической нагрузки и определить условия, в которых работало оборудование.
• Режимы канализационных насосов и воздуходувок. Необходимы для анализа продолжительности работы, частоты пусков и соответствия производительности фактической нагрузке.
• Данные электрического учёта очистных линий. Используются для распределения электропотребления между перекачкой, аэрацией, перемешиванием и обработкой осадка.
• Технологические показатели качества очистки. Позволяют оценивать энергетические затраты совместно с результатом очистного процесса.

Дополнительно изучают проектные и паспортные характеристики энергетических контуров, схемы измерительных точек и журналы фактических режимов. Проектные значения расходов и производительности необходимо отличать от параметров, подтверждённых измерениями.

Если отсутствуют данные о составе стоков, сравнение удельного электропотребления очистных линий может вводить в заблуждение. Без раздельного электрического учёта также невозможно достоверно установить, какой технологический процесс формирует повышенные затраты.

Результат обследования и выбор дальнейшей проверки

Результатом становится раздельный энергетический баланс перекачки, аэрации и обработки осадка. В нём сопоставляют затраты электроэнергии с объёмами поступающих стоков, показателями загрязнения и качеством очистки. Это позволяет выделить насосные станции и технологические узлы, для которых необходимо уточнить режим управления или выполнить дополнительные измерения.

Если обнаружены непроизводительные пуски насосов, дальнейшую проверку направляют на согласование их работы с фактическим притоком. При повышенном электропотреблении воздуходувок прежде всего уточняют кислородную потребность и технологические показатели очистки. Если изменение нагрузки сопровождается нехарактерным поступлением стоков, исследуют влияние дождевых вод или промышленного сброса.

По итогам анализа определяют следующую точку измерения и условия контрольного режима. При этом повышенные энергозатраты не считаются доказательством неисправности оборудования без проверки соответствующей физической или технологической причины.

Главное ограничение — сохранение необходимого качества очистки. Изменение кислородного режима, продолжительности перемешивания или работы других очистных линий допустимо оценивать только с учётом технологических показателей. Без подтверждённых данных о составе притока и результатах очистки количественный вывод об энергетической неэффективности остаётся предварительным.

Системы водоотведения относятся к направлению «Водоснабжение и коммунальная инфраструктура». Для комплексной технической оценки предусмотрена услуга «Энергоаудит инженерных систем». Если необходимо установить причины повышенных энергетических затрат, можно перейти к направлению «Выявление потерь энергии в инженерных системах».