UDC 658.261:621.577
DOI 10.35776/VST.2024.01.06

Razakov M. A.

Regulating the use of secondary energy resources at high-voltage wastewater pumping stations

Summary

The results of studying the use of secondary energy resources at a high-voltage municipal wastewater pumping station are presented. The specific features of designing and operating engineering systems for maintaining a microclimate at a wastewater pumping station, as well as the generated wastes that can potentially be used in the form of secondary energy resources, are considered. A review of the energy resources obtained in the process of pumping wastewater to the treatment facilities and can be used to reduce the share of basic operating costs, was carried out. The results of a field survey of the heating system at a municipal wastewater pumping station are presented. The main types of heating and ventilation systems used at wastewater pumping stations located in Moscow are considered. Options have been proposed for regulating the use of wastewater heat, exhaust air, and the technological process within the premises of a municipal wastewater pumping station, taking into account the features of wastewater treatment at the wastewater treatment facilities. The work can be of interest to the operators of the municipal wastewater disposal systems, engineers of building heating and ventilation systems, as well as for the researchers and designers working in the field of developing microclimate in industrial structures.

Key words

sewerage pumping station , water disposal system , energy , standardization , energy resources , heat energy , electric energy

For citation: Razakov M. A. Regulating the use of secondary energy resources at high-voltage wastewater pumping. Vodosnabzhenie i Sanitarnaia Tekhnika, 2024, no. 1, pp. 36–43. DOI: 10.35776/VST.2024.01.06. (In Russian).

The further text is accessible on a paid subscription.
For authorisation enter the login/password.
Or subscribe

REFERENCES

1. Прохоров В. И., Барский М. А., Староверов И. Г. Нормирование при проектировании систем с использованием тепловых вторичных энергоресурсов // Водоснабжение и санитарная техника. 1981. № 4. С. 28–29. Prokhorov V. I., Barskii M. A., Staroverov I. G. [Regulation in designing the systems using secondary heat energy resources]. Vodosnabzhenie i Sanitarnaia Tekhnika, 1981, no. 4, pp. 28–29. (In Russian).
2. Gorbacheva T. T., Mayorov D. V. TPP Ashes as a sorbent for waste water purification from ammonium ions. Thermal Engineering, 2022, v. 69, no. 3, pp. 210–216. DOI: 10.1134/S0040601522030041.
3. Галкин Ю. А., Уласовец Е. А., Обадин Д. Н., Ермаков Д. В., Князихин В. Е. Инновационная технология оборотного водоснабжения трубопрокатных станов // Сталь. 2019. № 5. С. 71–76. Galkin Iu. A., Ulasovets E. A., Obadin D. N., Ermakov D. V., Kniazikhin V. E. [Innovation technology of the recycling water supply of pipe mills]. Stal’, 2019, no. 5, pp. 71–76. (In Russian).
4. Богословский В. Н., Поз М. Я. Теплофизика аппаратов утилизации тепла систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. – М.: Стройиздат, 1983. 320 с. Bogoslovskii V. N., Poz M. Ia. Teplofizika apparatov utilizatsii tepla system otopleniia, ventiliatsii i konditsionirovaniia vozdukha [Thermophysics of heat recovery devices for heating, ventilation and air conditioning systems. Moscow, Stroiizdat Publ., 1983, 320 p.].
5. Rudenko R. R., Vasilevich E. E., Stom D. I., Zhdanova G. O., Topchiy I. A., Chizhick K. I. The use of urban sewage sludge as a substrate in a microbial fuel cell. International Journal of Engineering and Technology (UAE), 2018, v. 7, no. 2, pp. 277–280. DOI: 10.14419/ijet.v7i2.23.11931.
6. Khavanov P., Volkov V. Ensuring energy efficiency and environmental friendliness of the ventilation systems with baths wastewater treatment. International Multi-Conference on Industrial Engineering and Modern Technologies, FarEastCon 2019. IEEE, 2019, p. 8934406. DOI: 10.1109/FarEastCon.2019.8934406.
7. Жданович А. А., Тимошенко Е. Н. Исследование энергетического потенциала промышленных городских стоков: Материалы IX Международной молодежной научно-технической конференции «Электроэнергетика глазами молодежи – 2018». В 3-х томах. Ответственный редактор Э. В. Шамсутдинов. – Казань, Казанский государственный энергетический университет, 2018. Т. 3. С. 62–65. Zhdanovich A. A., Timoshenko E. N. [Study of the energy potential of municipal industrial wastewater]. Proceedings of the IX International Young Professionals Scientific and Technical Conference «Electric Power Industry Through the Eyes of Youth – 2018». Kazan, Kazan State Power Engineering University Publ., 2018, v. 3, pp. 62–65. (In Russian).
8. Кругликова А. В. Влияние климата на работу очистных сооружений канализации г. Новосибирска // Вода и экология: проблемы и решения. 2020. Т. 82. № 2. С. ­37–44. DOI: 10.23968/2305-3488.2020.25.2.37-44. Kruglikova A. V. [Climate influence on the operation of the wastewater treatment facilities in Novosibirsk]. Voda i Ekologiia: Problemy i Resheniia, 2020, v. 82, no. 2, pp. 37–44. DOI: 10.23968/2305-3488.2020.25.2.37-44. (In Russian).
9. Колесников В. П., Ксенофонтов Б. С., Черникова Л. Ю., Почуев Н. Н. Комбинированные сооружения для очистки сточных вод поселков и городов России // Водоснабжение и санитарная техника. 2020. № 11. С. 27–34. Kolesnikov V. G., Ksenofontov B. S., Chernikova L. Iu., Pochuev N. N. [Combined facilities for wastewater treatment in Russian cities and communities]. Vodosnabzhenie i Sanitarnaia Tekhnika, 2020, no. 11, pp. 27–34. (In Russian).
10. Gilbert E. M., Agrawal S., Karst S. M., Horn H., Nielsen P. H., Lackner S. Low temperature partial nitritation/anammox in a moving bed biofilm reactor treating low strength wastewater. Environmental Science & Technology, 2014, v. 48, no. 15, pp. 8784–8792.
11. Белова Д. Д. Подбор носителей и параметров иммобилизации консорциума микроорганизмов – деструкторов фосфатов // Вестник КрасГАУ. 2018. Т. 137. № 2. С. 294–299. Belova D. D. [Selection of carriers and parameters for immobilization of a consortium of microorganisms – phosphate degraders]. Vestnik KrasGAU, 2018, v. 137, no. 2, pp. 294–299. (In Russian).
12. Кислицын А. Л., Субботина Н. Н. Применение частотно-регулируемого электропривода для управления направляющим аппаратом гидротурбины на Ульяновской малой ГЭС // Вестник Ульяновского государственного технического университета. 2007. Т. 38. № 2. С. 44–49. Kislitsyn A. L., Subbotina N. N. [Application of a variable speed drive to control the guide vane of a hydraulic turbine at the Ulyanovsk small hydroelectric power station]. Vestnik Ul’ianovskogo Gosudarstevennogo Tekhnicheskogo Universiteta, 2007, v. 38, no. 2, pp. 44–49. (In Russian).
13. Бляшко Я. И. Использование канализационных стоков водоканалов, напорно-самотечных водоводов и сбросов ТЭЦ для выработки электрической энергии // Главный энергетик. 2020. № 6. С. 35–44. Bliashko Ia. I. [Using wastewater from water utilities, pressure-gravity water pipelines and discharges from thermal power plants to generate electrical energy]. Glavnyi Energetik, 2020, no. 6, pp. 35–44. (In Russian).
14. Курильчик С. Ю., Шаталов Н. С., Гусева О. А. Возможность применения малых ГЭС на очистных сооружениях / Энерго- и ресурсосбережение. Энергообеспечение. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии. Атомная энергетика: Материалы Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых, посвященной памяти проф. Н. И. Данилова (1945–2015) – Даниловских чтений. – Екатеринбург, Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина, 2018. С. 683–686. Kuril’chik S. Iu., Shatalov N. S., Guseva O. A. [Possible using small hydroelectric power plants at the wastewater treatment facilities. Energy and resource saving. Energy supply. Non-traditional and renewable energy sources. Nuclear power]. Proceedings of the International Scientific and Practical Conference of students, graduate students and young scientists, dedicated to the memory of prof. N. I. Danilov (1945–2015) – Readings from Danilov. Ekaterinburg, Ural Federal University named after the first President of Russia B. N. Yeltsin, 2018, pp. 683–686. (In Russian).
15. Short M. D., Daikeler A., Wallis K., Peirson W. L., Peters G. M. Dissolved methane in the influent of three Australian wastewater treatment plants fed by gravity sewers. Science of the Total Environment, 2017, no. 599, pp. 85–93. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2017.04.152.
16. Matos R. V., Ferreira F., Gil C., Matos J. S. Understanding the effect of ventilation, intermittent pumping and seasonality in hydrogen sulfide and methane concentrations in a coastal sewerage system. Environmental Science and Pollution Research, 2019, v. 26, no. 4, pp. 3404–3414.
17. Мкртчян Т. М., Петросян Г. Г. Состояние и перспективы реновации систем водоотведения республики Армения // Вестник СГАСУ. Градостроительство и архитектура. 2014. Т. 14. № 1. С. 62–66. DOI: 10.17673/Vestnik.2014.01.11. Mkrtchian T. M., Petrosian G. G. [The state and prospects for renovation of wastewater systems of the Republic of Armenia]. Vestnik SGASU. Urban Planning and Architecture, 2014, v. 14, no. 1, pp. 62–66. DOI: 10.17673/Vestnik.2014.01.11. (In Russian).
18. Орлов В. А., Саймуллов А. В., Мельник О. В. Изучение процесса появления дурно пахнущих запахов в канализационных сетях и анализ средств их удаления // Вестник МГСУ. 2020. Т. 15. № 3. С. 409–431. DOI: 10.22227/1997-0935.2020.3.409-431. Orlov V. A., Saimullov A. V., Mel’nik O. V. [Study of the process of the appearance of foul odors in sewer networks and analysis of means for their removal]. Vestnik MGSU, 2020, v. 15, no. 3, pp. 409–431. DOI: 10.22227/1997-0935.2020.3.409-431. (In Russian).
19. Рымаров А. Г., Разаков М. А., Чернова Р. Р. Выработка тепловой энергии от городской канализационной сети // Сантехника. Отопление. Кондиционирование. 2018. Т. 194. № 2. С. 64–65. Rymarov A. G., Razakov M. A., Chernova R. R. [Thermal energy generation from the municipal sewer network]. Santekhnika. Otoplenie. Konditsionirovanie, 2018, v. 194, no. 2, pp. 64–65. (In Russian).
20. Gogina E. S., Derusheva N. L. Bases of a method of design of snow of melting constructions taking into account criteria of ecological safety. Water and Ecology: Problems and Decisions, 2016, v. 66, no. 2, pp. 58–64.
21. Дубровский С. В. Отопление удаленной канализационной насосной станции тепловым насосом // Энерго­свет. 2013. Т. 26. № 1. С. 30–31. Dubrovskii S. V. [Heating a remote wastewater pumping station with a heat pum]. Energosvet, 2013, v. 26, no. 1, pp. 30–31. (In Russian).
22. Васильев Г. П., Пасков В. В., Абуев И. М., Бурмистров А. А., Виноградов А. М., Горнов В. Ф. 12-летний опыт эксплуатации теплонасосной установки на районной тепловой станции // Сантехника. Отопление. Кондиционирование. 2016. № 4. С. 30–32. Vasil’ev G. P., Paskov V. V., Abuev I. M., Burmistrov A. A., Vinogradov A. M., Gornov V. F. [12 years’ experience in operating a heat pump unit at a district thermal station]. Santekhnika. Otoplenie. Konditsionirovanie, 2016, no. 4, pp. 30–32. (In Russian).
23. Khohlov V., Razakov M. Energy saving in municipal sewage pumping station. Journal of Physics: Conference Series, 2020, v. 5, no. 1683, pp. 052003. DOI:10.1088/1742-6596/1683/5/052003.
24. Колесник Н. Ю. Система горячего водоснабжения с источником теплоты от комбинированной масляно-испарительной системы охлаждения силовых трансформаторов // Вестник Харьковского государственного политехнического университета. Серия: Новые решения в современных технологиях. 2000. № 79. С. 7–8. Kolesnik N. Iu. [Hot water supply system with a heat source from a combined oil-evaporative cooling system for power transformers]. Vestnik Khar’kovskogo Gosudarstvennogo Politekhnicheskogo Universiteta. New solutions in modern technologies Series. 2000, no. 79, pp. 7–8. (In Russian).
25. Колесник Н. Ю. Использование низкопотенциальных тепловых вторичных энергоресурсов в коммунальном хозяйстве / Тезисы докладов ХХХ научно-технической конференции преподавателей, аспирантов и сотрудников Харьковской государственной академии городского хозяйства. – Харьков, 2000. С. 55–56. Kolesnik N. Iu. [The use of low-potential thermal secondary energy resources at the public utilities]. Abstracts of the XXX Scientific and Technical Conference of teachers, graduate students and employees of the Kharkov State Academy of Municipal Economy. Kharkov, 2000, pp. 55–56. (In Russian).
26. Гринёв А. П., Игнатчик В. С., Ивановский В. С., Игнатчик С. Ю., Кузнецова Н. В. Результаты экспериментального исследования неравномерностей поступления сточных вод // Труды Военно-космической академии им. А. Ф. Можайского. 2015. № 649. С. ­153–158. Grinev A. P., Ignatchik V. S., Ivanovskii V. S., Ignatchik S. Iu., Kuznetsova N. V. [Results of an experimental study of the unevenness of wastewater inflow]. Proceedings of the Military Space Academy named after. A. F. Mozhaisky, 2015, no. 649, pp. 153–158. (In Russian).
27. Кугаевская Т. С., Зубричева Л. Л. Тепловые и тепловоздушные балансы канализационной насосной станции // Сборник научных трудов SWorld. 2014. Т. 18. № 1. С. 71–75. Kugaevskaia T. S., Zubricheva L. L. [Heat and heat-air balances of a wastewater pumping station]. Collection of research papers SWorld, 2014, v. 18, no. 1, pp. 71–75. (In Russian).
28. Прохоров В. И., Разаков М. А. Влияние температуры сточных вод на тепловоздушный микроклимат машинного зала // Промышленное и гражданское строи­тельство. 2022. № 8. С. 68–72. DOI: 10.33622/0869-7019.2022.08.68-72. Prokhorov V. I., Razakov M. A. [The effect of wastewater temperature on the warm-air microclimate of the machine room]. Promyshlennoe i Grazhdanskoe Stroitel’stvo, 2022, no. 8, pp. 68–72. DOI: 10.33622/0869-7019.2022.08.68-72. (In Russian).
29. Воронов Ю. В., Яковлев С. В. Водоотведение и очистка сточных вод. – М.: Издательство АСВ, 2006. 704 с. Voronov Iu. V., Iakovlev S. V. Vodootvedenie i ochistka stochnykh vod [Wastewater disposal and treatment. Moscow, ASV Publ., 2006, 704 p.].
30. Репин Б. Н., Запорожец С. С., Ереснов В. Н. Водоснабжение и водоотведение. Наружные сети и сооружения. – М.: Высшая школа, 1995. 431 с. Repin B. N., Zaporozhets S. S., Eresnov V. N. Vodosnabzhenie i Vodootvedenie. Naruzhnye seti I Sooruzheniia [Water supply and wastewater disposal. External works and structures. Moscow, Vysshaia Shkola Publ., 1995, 431 p.].
31. Прохоров В. И., Разаков М. А. Особенности применения теплоутилизационного оборудования на канализационных насосных станциях // Вестник МЭИ. 2022. № 2. С. 45–55. DOI: 10.24160/1993-6982.2022.2.45-55. Prokhorov V. I., Razakov M. A. [Specific features of using heat recovery equipment at te wastewater pumping stations]. Vestnik MEI, 2022, no. 2, pp. 45–55. DOI: 10.24160/1993-6982.2022.2.45-55. (In Russian).