Системы водоотведения

Энергетическое обследование систем водоотведения позволяет установить, сколько электроэнергии расходуется на сбор, перекачку, очистку и сброс сточных вод. Основная задача — связать энергопотребление насосных станций, воздуходувок и технологического оборудования с фактическим объёмом стоков и нагрузкой загрязнений.

Для водоотведения недостаточно оценивать эффективность только по количеству перекачанной воды. Два одинаковых по объёму потока могут существенно различаться по составу загрязнений и требовать разных затрат на очистку. Поэтому энергетический баланс составляют раздельно по перекачке, аэрации и технологическим этапам очистки.

Энергетический баланс системы водоотведения

Система водоотведения объединяет процессы, выполняющие разные задачи. Насосные станции обеспечивают перемещение сточных вод, воздуходувки подают воздух для аэрации, а технологическое оборудование участвует в очистке стоков перед их дальнейшим отведением.

Для обследования необходимо установить границы учёта — состав оборудования и технологических процессов, энергопотребление которых отражают конкретные приборы. Если один электросчётчик учитывает насосы и воздуходувки совместно, его показания не позволяют определить самостоятельные затраты каждого процесса.

Поэтому общие показатели электропотребления сопоставляют с фактической технологической схемой. Для каждого доступного контура устанавливают расход энергии, соответствующий объём стоков и условия работы оборудования.

Такой подход позволяет отличить повышение нагрузки при перекачке от увеличения энергетических затрат непосредственно на очистку.

Удельный расход электроэнергии: объём и загрязнения

Для оценки водоотведения используют два разных основания сравнения энергетических показателей.

Расход электроэнергии на объём стоков характеризует энергетические затраты относительно количества прошедшей через систему воды. Он необходим прежде всего для анализа перекачки и оценки общего изменения нагрузки по объёму.

Расход электроэнергии на органическую нагрузку связывает энергопотребление очистки с количеством органических загрязнений, поступающих на обработку. Этот показатель помогает учитывать различия между потоками, которые имеют одинаковый объём, но неодинаковый состав.

Если объём притока остаётся прежним, а органическая нагрузка возрастает, увеличение энергопотребления очистных сооружений может быть обусловлено изменением технологической задачи. Поэтому один показатель на кубический метр стоков не позволяет полностью оценить работу очистного оборудования.

При этом показатели необходимо рассчитывать по согласованным периодам и измерительным границам. Электроэнергия одного участка не должна сопоставляться с объёмом или нагрузкой загрязнений, относящимися к другому технологическому контуру.

Аэрация и работа воздуходувок

Аэрация является самостоятельной составляющей энергетического баланса очистных сооружений. Для её оценки сопоставляют фактическую нагрузку загрязнений, режим работы воздуходувок и зарегистрированное электропотребление.

Одна из проверяемых ситуаций — постоянная аэрация при низкой фактической нагрузке. Если количество поступающих загрязнений уменьшается, необходимо установить, изменяется ли в ответ режим воздуходувного оборудования.

Однако неизменная работа воздуходувок сама по себе не доказывает перерасход. Необходимо учитывать технологическую задачу очистки и предусмотренные условия работы оборудования. Только после сопоставления фактической нагрузки и режима аэрации можно определить, имеются ли основания для проверки управления.

Возможность корректировки режима аэрации рассматривают с учётом сохранения необходимого результата очистки сточных вод. Снижение электропотребления не должно оцениваться отдельно от выполнения технологической функции.

Перекачка стоков и работа насосных станций

Энергопотребление канализационных насосных станций связано с объёмом перекачиваемых стоков и фактическими режимами насосного оборудования. Для проверки используют данные о притоке, работе насосов и соответствующем расходе электроэнергии.

Неэффективная работа насосной станции и избыточная аэрация относятся к различным причинам энергетических затрат. В первом случае необходимо анализировать перекачку стоков, во втором — подачу воздуха и управление технологическим процессом очистки.

Если увеличился общий расход электроэнергии очистного комплекса, его нельзя автоматически приписать воздуходувкам. Аналогично увеличение объёма поступающих стоков может повысить нагрузку насосных станций без изменения эффективности их работы.

Для разграничения причин необходимы данные учёта насосов и воздуходувок. При отсутствии раздельных измерений обследование должно установить, какие дополнительные показатели требуются для самостоятельной оценки этих процессов.

Изменение притока после сильных осадков

После сильных осадков объём стоков, поступающих в систему водоотведения, может изменяться. При анализе такого периода особенно важно разделить гидравлическую нагрузку — количество поступающей воды — и нагрузку загрязнений, характеризующую состав поступающего потока.

Увеличение объёма стоков не обязательно означает пропорциональное увеличение органической нагрузки. Следовательно, насосное оборудование и технологическая очистка могут реагировать на изменение притока по-разному.

Например, после осадков система может перекачивать больший объём воды, тогда как изменение нагрузки загрязнений требует самостоятельной оценки по данным качества стоков. Сравнение только общего электропотребления до и после осадков не позволяет определить, какой технологический процесс вызвал рост расхода.

Для корректной интерпретации необходимо сопоставить объём притока, данные о загрязнениях и режимы оборудования за соответствующие периоды.

Изменение состава сточных вод

Энергетические затраты на очистку зависят не только от количества сточных вод, но и от их состава. Если загрязнения становятся более сложными для обработки, потребность в технологической очистке может увеличиться даже при исправном оборудовании.

Поэтому рост удельного расхода электроэнергии на кубический метр не является самостоятельным доказательством неисправности очистных сооружений.

Для проверки используют журналы качества стоков и данные о фактической технологической нагрузке. Их сопоставляют с энергопотреблением соответствующих этапов очистки.

Если изменение энергетических показателей совпадает с изменением состава поступающих загрязнений, необходимо учитывать это обстоятельство при оценке работы оборудования. Вывод о технической неэффективности возможен только после разграничения влияния технологической нагрузки и фактического режима агрегатов.

Исходные документы и сопоставимость данных

Основными материалами обследования являются технологические карты очистных сооружений, журналы качества стоков, данные учёта насосов и воздуходувок.

Технологические карты позволяют установить последовательность обработки стоков и состав оборудования на каждом этапе. Журналы качества необходимы для оценки нагрузки загрязнений. Данные учёта насосов и воздуходувок связывают энергетические затраты с работой конкретных технологических процессов.

Для сравнения выбирают базовый период — исходный интервал с известными показателями притока, состава стоков и режимов оборудования.

Сопоставимая нагрузка означает достаточно близкие условия работы либо наличие достоверных данных, позволяющих учитывать различия по объёму и загрязнениям.

Если в одном периоде изменился приток после осадков, а в другом — состав загрязнений, прямое сравнение общего расхода электроэнергии может быть недостаточным. Поэтому показатели перекачки и очистки анализируют с учётом соответствующих нагрузок, а измерения приводят к согласованным временным интервалам.

Результат энергетического обследования

Итогом становится сопоставимый баланс энергопотребления по перекачке, аэрации и технологическим этапам очистки. Он показывает, какие энергетические затраты подтверждены измерениями и как они связаны с объёмом сточных вод и нагрузкой загрязнений.

В результатах отдельно выделяют установленные показатели, проверяемые причины повышенного расхода и необходимые дополнительные измерения. Для аэрации определяют основания для проверки управления воздуходувками, для насосных станций — необходимость адресной оценки режимов перекачки.

Полученный баланс используют для сравнения эксплуатационных периодов и выбора дальнейших технических мероприятий. При этом выводы относятся только к проверенным условиям и подтверждённым измерительным границам. Без достаточных данных нельзя считать конкретную неисправность, величину потерь или предполагаемую экономию установленными.

В отличие от систем холодного и технического водоснабжения, где основной предмет проверки — подача воды и поддержание необходимого напора, в системах водоотведения важнейшей составляющей энергетической оценки становится очистка загрязнённых стоков.

Практический результат обследования — возможность определить, связан ли повышенный расход энергии с изменением объёма притока, усложнением состава загрязнений или режимами насосного и воздуходувного оборудования. Это позволяет выбирать направление дальнейшей проверки на основании фактической технологической нагрузки.