bbk 000000

УДК 628.3

Калмыков А. А.

Применение энергоэффективных технологий очистки сточных вод: пути решения и проблемы реализации
(в порядке обсуждения)

Аннотация

В разных городах России при эксплуатации очистных соо­ружений канализации, спроектированных и построенных в 1970-х годах, в настоящее время часто возникают проблемы, характерные для многих объектов ВКХ. Способы решения этих проблем при реконструкции сооружений также типичны и представляют собой комплекс мероприятий, которые необходимо выполнить в масштабах всей отрасли. Показаны возможности современного оборудования и технологий, позволяющие повысить эффективность работы очистных сооружений со значительным снижением потреб­ления электроэнергии, а также решить проблемы реализации проектов реконструкции очистных сооружений в условиях тарифного регулирования и дефицита компетентных профильных специалистов.

Ключевые слова

очистные сооружения , сточные воды , энергоэффективность , тарифное регулирование , износ обо­рудования

bbk 000000

УДК 628.356.1:621.61

Битиев А. В., Басов Н. С., Новиков С. Н., Смоленский А. В., Устюжанин А. В., Баженов В. И.

Прогнозирование энергосберегающего эффекта  управляемой подачи воздуха  для Ново-Люберецких очистных сооружений

Аннотация

Стратегия развития АО «Мосводоканал» предусматривает
планомерное внедрение энергоэффективных решений в практику, для обоснования которых предложен метод математического прогнозирования энергосберегающего эффекта управляемой подачи воздуха воздуходувной станции блока № 1 Ново-Люберецких очистных сооружений Москвы. В качестве ключевого и экономически выгодного способа энергосбережения предлагается обеспечение управляемой подачи воздуха в аэротенки для процессов биологической очистки сточных вод. Энергосберегающий эффект определялся сравнением результирующих энергозатрат для двух состояний прогнозируемой системы подачи воздуха – базового без управления и управляемого. При формировании исходных данных и методов измерений использованы тарированные приборы учета действующей системы SCADA и данные аттестованной лаборатории. Выполнено экспериментальное обследование воздуходувной станции с агрегатами Н750-23-6. Среднее снижение подачи воздуха в результате износа агрегатов за 35-летний срок эксплуатации составило 5,8–10,4%, снижение рабочего давления – 40,7–5,4%. Изоэнтропный КПД агрегатов Н750-23-6 составил 75% при паспортной величине 79%. Рассмотрен метод прогнозирования энергосберегающего эффекта, включающий математическую модель потребляемой мощности. Модель обеспечила среднюю относительную погрешность вычисления 1,27% при верификации к натурным условиям действующего объекта. Математическое прогнозирование энергосберегающего эффекта выявило резерв в размере 32,5%, или 11 343,97 тыс. кВт·ч/год, что соответствует экономии 30 061,52 тыс. руб/год (без НДС). Технической основой энергоэффективности выбран вариант воздуходувных агрегатов с поворотно-лопастным способом регулирования. Результаты исследований легли в основу энергосервисного контракта.

Ключевые слова

энергоэффективность , прогнозирование , очистные сооружения канализации , имитационное моделирование , воздуходувная станция , поворотно-лопастное регулирование , энергосервисный контракт , энергосберегающий эффект

DOI 10.35776/MNP.2020.04.07
УДК 628.14:621.646.43

Рожнов Е. В.

Рациональное использование свободного напора

Аннотация

Линейная удаленность объектов в г. Новокузнецке дос­тигает 40 км с разницей высотных отметок 157 м. Два главных водозабора города удалены друг от друга на расстояние 20 км, что предполагает наличие зон с разным свободным напором. Управление давлением и распределение воды по районам традиционно осуществлялось дросселированием запорной арматурой, а в исходной схеме водоснабжения функционировали 119 насосных станций с агрегатами мощностью от 0,75 до 1250 кВт. По результатам анализа возможных путей решения проблемы были сформированы предложения по установке редукционных клапанов, разработана схема их установки и определены режимы работы новой системы. Установка регуляторов по всему городу решалась в два этапа. В 2016 г. в результате установки семи регуляторов были остановлены 13 повысительных насосных станций общей мощностью более 150 кВт. На втором этапе в 2017 г. были установлены еще 12 регуляторов и остановлены 8 станций общей мощностью 40 кВт, а на пяти станциях была выполнена оптимизация с заменой насосов агрегатами меньшей мощности. Окупаемость проекта составила 4 года.

Ключевые слова

система водоснабжения , энергоэффективность , насосная станция , регулятор давления , настройка распределительных сетей

bbk 000000

УДК 628.356.14

Егорова Ю. А., Баженов В. И., Устюжанин А. В., Ракицкий Д. С., Левин Д. И., Гордеев С. А., Нагорный С. Л., Петров В. И.

Регулирующая арматура в управляемых процессах  пневматической аэрации

Аннотация

В рамках программы Министерства энергетики и ЖКХ Самарской области на 2013–2019 годы компанией «Самарские коммунальные системы» разработан и успешно реализуется проект реконструкции городских очистных канализационных сооружений. Для повышения энергоэффективности предусмотрено внедрение систем аэрации, распределения воздуха и нагнетателей с регулируемой подачей воздуха в аэротенки в диапазоне 45–100%. Обоснована общая концепция регулирования, включающая сложный уровень технологического управления и двухконтурную схему автоматизации «блок управления задвижками аэротенков – группа воздуходувных агрегатов». Разработана и обоснована методика выбора регулирующей арматуры в системах управления подачей воздуха для пневматической аэрации сточных вод. В основу методики принята зависимость течения сжимаемой среды через регулирующую задвижку, представленная международным стандартом IEC 60534-2-1. В натурных условиях с использованием точного оборудования исследованы пропускные характеристики регулирующей задвижки IRIS (DN300) фирмы Egger. Средняя относительная погрешность методики составила 6,79%. Для системы автоматизированного управления погрешность методики не имеет особой значимости, поскольку ПИД-регулирование обеспечивает подачу требуемого количества воздуха из условия соответствия уставкам О₂, NH₄ и текущих измерений количества подаваемого воздуха. Представлен классификатор регулирующей арматуры, в основе которого – характер зависимости относительного коэффициента пропускной способности K_v/K_vs от степени открытия задвижки. Идентифицированы технологические режимы: сравнение теоретических и экспериментальных расходных характеристик регулирующей задвижки, перепада давления на регулирую­щей задвижке, перепада давления в системе «регулирующая задвижка – аэраторы», температуры воздушной среды перед задвижкой. Предложенный способ расчета регулирую­щей арматуры является частью комплексной математической модели «Энергоэффективность регулируемой подачи воздуха в аэротенки».

Ключевые слова

энергоэффективность , автоматизированная система управления , мембранный аэратор , очистные канализационные сооружения , пневматическая система аэрации , регулирующая арматура , коэффициент пропускной способности , диафрагменная задвижка

bbk 000000

УДК 504.062.4

Кузьмина Л. В.

Системный подход ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга» в решении экологических задач

Аннотация

Задача любого водоканала состоит не только в предоставлении потребителям качественных услуг водоснабжения и водоотведения, но и в снижении негативного воздействия на окружающую среду. Санкт-Петербург – крупнейший мегаполис, расположенный на побережье Финского залива Балтийского моря, поэтому на ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга» лежит особая ответственность за сохранение бассейна Балтийского моря, за экологическое состояние всей Балтики. Руководство Водоканала, выстраивая работу предприятия, стремится управлять экологическими рисками и последовательно снижать экологическую нагрузку на окружающую среду. Описан системный подход ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга» при управлении экологическими рисками. Рассказано о роли предприятия в деятельности по улучшению экологической обстановки мегаполиса и региона Балтийского моря в целом. Наряду с реализацией мероприятий, направленных на снижение негативного воздействия на водные объекты, Водоканал проводит акции, способствующие оздоровлению Финского залива и восстановлению биологических ресурсов Балтики.

Ключевые слова

энергоэффективность , система экологического менеджмента , экологическое просвещение , окружающая среда , сис­тема энергетического менеджмента , экологические рис­ки , природоохранные и ресурсосберегающие технологии , снижение не­гативного воздействия

УДК 628.292:65.011.4

Битиев А. В., Рыбаков Р. С., Темный Д. С.

Сравнительная оценка расчетного и фактического энергопотребления канализационных насосных станций

Аннотация

Внедрение энергоэффективных решений, систем автоматизации технологических процессов и сезонные колебания поступления сточных вод непосредственно влияют на работу систем электроснабжения канализационных насосных станций, основными потребителями которых являются насосные агрегаты. Изменение режима работы насосных агрегатов оказывает наибольшее влияние на величину энергопотребления насосных станций. Существующие методики расчета элект­ропотребления промышленных объектов в большей части были разработаны в 1990-х годах, поэтому важнейшие справочные величины коэффициентов использования и спроса с момента их разработки остаются без изменений. Приведено сравнение фактических и проектных данных энергопотреб­ления действующих насосных станций. Разница фактичес­кого и проектного значений электропотребления указывает на необходимость совершенствования существующих методик расчета. Сформулированы и опробованы оценочные методы расчета энергопотребления на основе технологических характеристик насосных станций, результаты которых показали наиболее близкое значение к фактическому энергопот­реблению канализационных насосных станций.

Ключевые слова

канализационная насосная станция , энергоэффективность , анализ данных энергопотребления , методика расчета энергопотребления

bbk 000000

УДК 628.35:661.5

Гогина Е. С., Гульшин И. А.

Удаление азота в модели циркуляционного окислительного канала при пониженном содержании органики в сточных водах

Аннотация

Представлены обобщенные результаты третьего этапа комп­лексного исследования энергоэффективных процессов очистки сточных вод в циркуляционных окислительных каналах. Эксперимент проводился на лабораторной модели циркуляционного окислительного канала с горизонтально направленным потоком иловой смеси. Исследовано влияние низкого содержания растворенного кислорода в объеме биореактора (на уровне 0,5 мг/л) и низкой концентрации органических загрязнений в поступающей модельной сточной воде на эффективность очистки и стабильность биомассы. Наибольшая эффективность очистки по азоту общему была достигнута при удельной нагрузке на активный ил по органическим веществам (БПК) R = 0,07 г/(г∙сут), средней концентрации растворенного кислорода 0,5 мг/л и продолжительности аэрации 7,5 ч. При этом концентрация азота аммонийного в очищенной воде составила около 0,6 мг/л, азота нитратов – 9,6 мг/л. Работа биореактора при пониженных концентрациях растворенного кислорода привела к частичному нитчатому вспуханию биомассы. Седиментационные свойства активного ила были изменены, однако остались на удовлетворительном уровне.

Ключевые слова

сточные воды , нитрификация , энергоэффективность , активный ил , денитрификация , циркуляционный окислительный канал , биологическое удаление азота

УДК 628.1/.2:621.65
DOI 10.35776/VST.2023.02.04

Костюк А. В., Соколов С. А.

Учет профиля нагрузки при подборе типоразмера насоса

Аннотация

Эффективность работы насосного оборудования является приоритетной задачей для водоснабжающих организаций. Основное условие эффективной работы насосов – это правильный выбор параметров насосов и способов их регулирования в соответствии с требованиями системы. Особенностью систем водоснабжения является большое разнообразие режимов работы как в течение суток, так и в перспективе на несколько лет. На практическом примере показана необходимость учета фактических и перспективных режимов работы насосной станции при подборе типоразмеров насосных агрегатов. Приведен анализ режимов работы насосов разного типоразмера и способа регулирования. В качестве критерия оценки наилучшего варианта использованы удельное и общее энергопотребление. Данный подход позволяет обеспечить эффективную и надежную эксплуатацию насосного оборудования в течение всего жизненного цикла.

Ключевые слова

насос , энергоэффективность , насосная станция , импортозамещение , режим эксплуатации , профиль нагрузки

bbk 000000

УДК 628.292

Редит М.

Энергосберегающие насосы для перекачивания сточных вод

Аннотация

Даны рекомендации по подбору насосов для перекачивания сточных вод и соблюдения оптимального баланса между энергосбережением и минимальным риском засорения.

Ключевые слова

производительность , насос , рабочее колесо , двигатель , энергоэффективность , оптимизация конструкции

bbk 000000

УДК 628.3:658.26.004.18

Данилович Д. А.

Энергосбережение и альтернативная энергетика на очистных сооружениях канализации

Аннотация

Проанализированы пути повышения энергоэффективности городских очистных сооружений канализации и выработки тепла и электроэнергии с использованием возобновляемых энергоресурсов сточных вод. Проведенный анализ путей энергосбережения и энергогенерации в водопроводно-канализационном хозяйстве показывает, что в зависимости от применяемых технических решений общий энергетический баланс может различаться (применительно к расходу сточных вод 100 тыс. м³/сут) от чистого потребления 4 МВт электрической мощности до производства 7,5–8 МВт (за счет выработки до 16 МВт, в том числе до 1 МВт электроэнергии). Сооружения очистки городских сточных вод в зависимости от выбранных технических решений могут различаться по энергопотреблению более чем в 6 раз.

Ключевые слова

очистные сооружения , сточные воды , осадок , энергоэффективность , электроэнергия , энергопотребление , биогаз , водопроводно-канализационное хозяйство , тепловые насосы

bbk 000000

УДК 628.356.1:621.61

Ракицкий Д. С., Егорова Ю. А., Левин Д. И., Гордеев С. А., Нагорный С. Л., Баженов В. И., Петров В. И., Устюжанин А. В.

Энергоэффективный принцип реконструкции  воздуходувной станции городских очистных  канализационных сооружений Самары

Аннотация

В качестве ключевого, экономически выгодного мероприятия по энергосбережению и окупаемости инвестиций в сфере водоотведения компания «Самарские коммунальные системы» обосновывает процессы управления подачей воздуха на городских очистных канализационных сооруже­ниях. Разработан и успешно реализован крупный комплекс воздуходувной станции путем реконструкции типовых для условий РФ проектов института СоюзводоканалНИИпроект на расчетную подачу 132 144 Нм³/ч. Представлены особенности строительно-монтажных работ при установке агрегатов массой 15 тонн в условиях ограниченной способности грузоподъемных устройств (9 тонн). В основу энергосберегающего решения принят механический поворотно-лопастной принцип регулирования воздухонагнетателей. На первом этапе внедрения, при отсутствии действующей АСУ ТП, зафиксировано снижение удельного энергопотребления на 26,1% при среднем значении удельного энергопотребления 22,39 кВт/1000 Нм³. Технологическая часть отражает возможность регулирования подачи воздуха в аэротенки 45–100%, а также ее связь с потребляемой мощностью 1273,2–2674,2 кВт (для температуры воздуха на входе 20°C, относительной влажности 50%). Представлена двухконтурная схема автоматизированной системы управления «блок управления задвижками аэротенков – группа воздуходувных агрегатов». Приведен анализ тестовых испытаний воздухонагнетателей на заводе-изготовителе. Представлены и обоснованы параметры регулирования центробежных воздуходувных агрегатов посредством двух управляющих воздействий: регулируемого диффузора на выходе и входного направляющего аппарата. Разработана и проверена экспериментально математическая методика пересчета характеристик воздуходувных агрегатов с применением базового понятия «степень регулирования». Использование методики обосновывает широкий диапазон рабочих характеристик регулируемых агрегатов для всех сезонов года, режим совместной работы одного неуправляемого и трех управляемых воздуходувных агрегатов на период экспериментальных работ.

Ключевые слова

реконструкция , энергоэффективность , имитационное моделирование , воздуходувная станция , очистные канализационные сооружения , поворотно-лопастное регулирование