Системы водоотведения

Энергетическое обследование систем водоотведения позволяет определить, сколько электроэнергии расходуется на перекачку сточных вод и выполнение отдельных стадий их очистки. В отличие от обычного водоснабжения, здесь энергопотребление зависит не только от объёма перекачиваемой жидкости и необходимого напора, но и от состава поступающих стоков, технологической нагрузки очистных сооружений и режимов работы оборудования.

Основная задача обследования — разделить затраты на транспортировку стоков и их обработку. Повышенное потребление электроэнергии не всегда указывает на неисправность оборудования: оно может быть связано с увеличением притока воды, изменением загрязнённости стоков или работой аэрации при несоответствующем режиме регулирования.

Перекачка сточных вод и гидравлическая нагрузка

Канализационные насосные станции расходуют электроэнергию на перемещение сточных вод с необходимым напором. Их нагрузка зависит от поступающего объёма, условий подъёма и фактического режима насосного оборудования.

При обследовании сопоставляют количество перекачанных стоков с электропотреблением насосов за одинаковые периоды. Это позволяет определить, соответствует ли увеличение расхода энергии изменению гидравлической нагрузки или требует дополнительной проверки работы агрегатов.

Особое значение имеет изменение притока после дождей. Поступление дополнительной воды, в том числе при возможном проникновении грунтовых вод, способно увеличить объём перекачки без соразмерного роста количества загрязняющих веществ. В такой ситуации энергопотребление насосов может увеличиться вследствие большего объёма воды, а не ухудшения их эффективности.

Энергопотребление механической и биологической очистки

Очистные сооружения потребляют электроэнергию не только для перемещения стоков. Отдельные нагрузки формируются оборудованием механической и биологической очистки, рециркуляции и обезвоживания осадка.

При энергетическом обследовании эти составляющие рассматривают раздельно. Механическая обработка, биологическая очистка и обращение с осадком выполняют разные технологические задачи, поэтому их энергопотребление нельзя достоверно оценить только по суммарному объёму поступившей воды.

Важен также состав стоков. При одинаковом гидравлическом притоке нагрузка очистного оборудования может различаться из-за изменения количества загрязняющих веществ. Следовательно, рост электрического потребления необходимо сопоставлять не только с объёмом поступления, но и с фактическими условиями очистки.

Аэрация, воздуходувки и регулирование кислорода

Аэрация обеспечивает подачу воздуха, необходимого для предусмотренных процессов биологической очистки. Электроэнергия расходуется на работу воздуходувок, а требуемый режим подачи воздуха зависит от фактической технологической нагрузки.

При обследовании сопоставляют потребление воздуходувок с режимом аэрации и данными о содержании кислорода. Это позволяет оценить, соответствует ли работа оборудования условиям очистки сточных вод.

Если воздуходувки работают по постоянной уставке, их нагрузка может сохраняться даже при снижении потребности в аэрации. Такая ситуация требует проверки соответствия режима управления фактической нагрузке очистных сооружений.

Однако само по себе высокое электропотребление воздуходувок не доказывает избыточность подачи воздуха. Для технического вывода необходимо учитывать состав стоков, параметры кислородного режима и требования к качеству очистки.

Почему расход электроэнергии может увеличиваться

При анализе повышенного энергопотребления необходимо разграничивать несколько возможных причин:

• Дополнительный приток воды. Увеличение гидравлической нагрузки, в том числе после дождей, может повышать затраты на перекачку без сопоставимого изменения загрязнённости стоков.
• Изменение состава стоков. Другая концентрация или характер загрязнений способны изменить энергетическую нагрузку технологических стадий очистки.
• Режим регулирования кислорода. Несоответствие подачи воздуха текущей нагрузке может приводить к дополнительной работе воздуходувок.
• Ухудшение работы оборудования. Изменение фактических характеристик насосов или оборудования очистки может влиять на потребляемую электрическую мощность.

Эти объяснения требуют разных подтверждений. Например, увеличение электрической нагрузки после дождя необходимо сначала сопоставить с объёмом поступающих стоков. Если же расход воды практически не изменился, но выросло потребление воздуходувок, предметом анализа становится режим аэрации и фактическая нагрузка биологической очистки.

Без соответствующих наблюдений перечисленные причины остаются гипотезами, а не установленными неисправностями.

Исходные данные для энергетического обследования

Для обследования необходимы сведения об объёме и составе поступающих стоков, электропотреблении канализационных насосов, воздуходувок, оборудования аэрации, рециркуляции и обезвоживания осадка.

Объём поступления характеризует гидравлическую нагрузку, а состав стоков помогает интерпретировать потребность в их очистке. Данные о потреблении электрической энергии позволяют распределить затраты между перекачкой и технологическими стадиями.

Для анализа аэрации дополнительно требуются измерения кислорода и сведения о фактической работе воздуходувок. Их необходимо сопоставлять с нагрузкой очистных сооружений за те же периоды.

Если электрический учёт охватывает несколько технологических участков одновременно, определить потребление каждой стадии непосредственно по общему счётчику невозможно. В таком случае необходимо уточнить доступные границы измерений.

Результат обследования систем водоотведения

Результатом становится энергетический баланс, в котором отдельно представлены затраты на перекачку стоков и работу очистных стадий. Для каждого рассматриваемого участка определяют доступные показатели расхода воды, кислородного режима и электрической мощности.

Такой баланс позволяет установить, где изменение потребления обусловлено гидравлической нагрузкой, а где необходимо дополнительно проверить работу технологического оборудования. По результатам определяют точки недостающих измерений и выбирают направление дальнейшего технического обследования.

Важное ограничение: сокращение энергопотребления аэрации не должно ухудшать качество очистки сточных вод и соблюдение допустимых параметров сброса. Поэтому изменение режима воздуходувок рассматривают только с учётом подтверждённой технологической потребности в кислороде.

Системы водоотведения входят в направление «Водоснабжение и коммунальная инфраструктура». Задачи сокращения электрических затрат представлены на странице «Снижение потребления электроэнергии». Влияние режимов оборудования на расход энергии дополнительно рассмотрено в материале «Как нагрузка оборудования влияет на энергопотребление».