Системы водоотведения

Энергетическое обследование систем водоотведения позволяет определить, сколько электроэнергии расходуется на транспортировку сточных вод и сколько — на их очистку. В границу анализа входят насосные станции, приток стоков и очистные процессы, включая работу воздуходувного оборудования для аэрации.

Основная задача — связать энергопотребление насосов и воздуходувок с фактической технологической нагрузкой. Повышенный расход электроэнергии не всегда свидетельствует о неэффективности: он может объясняться увеличением притока или изменением состава поступающих стоков. Поэтому оценивать систему только по общему потреблению электроэнергии недостаточно.

Разделение энергии транспортировки и очистки сточных вод

Система водоотведения выполняет две взаимосвязанные функции: перемещение поступающих стоков и обеспечение технологических процессов очистки. Для каждой функции необходимо определить соответствующую электрическую нагрузку.

На этапе транспортировки энергопотребление связывают с работой насосных станций, количеством перекачиваемых стоков и фактическим режимом насосов. На этапе очистки рассматривают энергетическую нагрузку технологического оборудования, в том числе воздуходувок, обеспечивающих аэрацию.

Такое разделение позволяет установить, какая часть электрической энергии используется непосредственно для перекачки, а какая расходуется в процессе очистки. Если данные учёта охватывают обе функции одновременно, общий показатель не позволяет определить причину изменения энергопотребления.

Границы энергетического баланса устанавливают по фактической схеме объекта. Расходы энергии должны относиться к тем же участкам и периодам, для которых известна технологическая нагрузка.

Удельное энергопотребление и рабочие точки оборудования

Для обследования применяют анализ удельного расхода электроэнергии на объём сточных вод совместно с проверкой рабочих точек насосов и воздуходувок.

Удельное энергопотребление показывает количество электрической энергии, приходящееся на единицу объёма стоков. При раздельном определении этого показателя для транспортировки и очистки можно установить, на какой стадии изменились энергетические затраты.

Однако одинаковый объём стоков не гарантирует одинаковую технологическую нагрузку. Для насосного оборудования существенны условия перекачки, а для очистных процессов — характеристики поступающих стоков и требуемый режим обработки.

Рабочая точка характеризует фактический режим оборудования при определённой нагрузке. Для насосов её анализ позволяет сопоставить работу оборудования с необходимой перекачкой. Для воздуходувок — связать режим подачи воздуха с технологической потребностью в аэрации.

Поэтому удельный показатель рассматривают совместно с эксплуатационными параметрами. Увеличение кВт·ч на единицу объёма ещё не подтверждает потери, пока не проверено изменение фактической нагрузки.

Исходные данные для обследования

Для разделения транспортной и очистной составляющих необходимы три группы исходных материалов:

• Схемы и перечень оборудования. Позволяют определить границы обследования, состав насосных станций, очистного оборудования и связи между технологическими участками.
• Данные учёта, журналы режимов или архивы автоматики за сопоставимый период. Используются для установления временной связи между потреблением электроэнергии, притоком стоков и режимами работы насосов и воздуходувок.
• Эксплуатационные регламенты, графики и настройки. Позволяют определить предусмотренные режимы транспортировки и очистки и сопоставить их с фактической работой оборудования.

Перед обследованием необходимо подготовить доступные схемы, интервальные данные потребления, сведения о технологических режимах и перечень крупных потребителей электроэнергии.

Если имеющиеся измерения не позволяют раздельно оценить транспортировку и очистку либо восстановить рабочие режимы оборудования, устанавливают необходимость дополнительных измерений. До получения соответствующих данных количественная оценка предполагаемых потерь остаётся предварительной.

Неэффективные насосные циклы, избыточная аэрация и инфильтрационный приток

При обследовании проверяют взаимосвязанный комплекс возможных причин повышенного энергопотребления: неэффективные насосные циклы, избыточную аэрацию и инфильтрационный приток.

Насосные циклы оценивают по фактической работе насосов относительно поступающего объёма стоков и необходимого режима перекачки. Изменение числа или продолжительности циклов не является самостоятельным подтверждением неэффективности: сначала необходимо учесть изменение притока.

Аэрацию рассматривают во взаимосвязи с технологической нагрузкой очистки. Повышенная работа воздуходувок может указывать на необходимость проверки режима, но избыточность подачи воздуха необходимо подтвердить относительно фактической потребности процесса.

Инфильтрационный приток рассматривают как возможную составляющую увеличенного поступления воды в систему водоотведения. Его влияние на энергетическую нагрузку проверяют по данным о притоке и работе оборудования. Само увеличение объёма поступающих стоков не устанавливает инфильтрацию без подтверждающих сведений.

Если изменение полезной нагрузки и предполагаемые отклонения действуют одновременно, сначала учитывают необходимый расход энергии на транспортировку и очистку. После этого оценивают оставшуюся часть потребления, не относя один и тот же эффект к нескольким причинам.

Как отличить перерасход от увеличения притока и изменения состава стоков

Рост энергопотребления может быть следствием повышения притока или изменения состава сточных вод. В таком случае увеличение электрической нагрузки может быть обусловлено необходимой работой насосных станций и очистного оборудования.

Для проверки специалист сопоставляет расход электроэнергии с объёмом поступающих стоков, эксплуатационными режимами насосов и фактической нагрузкой очистных процессов.

Если объём стоков увеличился, прежде всего оценивают соответствующее изменение энергии транспортировки. Если изменился состав поступающих стоков, проверяют, как это связано с необходимым режимом очистки и аэрации.

Только после учёта этих факторов можно обоснованно рассматривать оставшееся отклонение как возможный признак неэффективной работы оборудования.

При отсутствии достаточных сведений о притоке или технологической нагрузке нельзя достоверно установить, какая часть увеличенного потребления является необходимой, а какая требует устранения.

Результат энергетического обследования

Результатом становится разделение удельного энергопотребления транспортировки и очистки сточных вод. Оно позволяет установить, как электрическая нагрузка связана с объёмом стоков и технологическими режимами, а также определить подтверждённые отклонения в работе насосов и воздуходувок.

Полученные выводы используют для обоснования настройки насосных циклов и аэрации в соответствии с фактической технологической потребностью. Изменения рассматривают только при наличии данных, подтверждающих их целесообразность.

Граница результата: энергосбережение не должно ухудшать требуемое качество очистки сточных вод. Сокращение работы воздуходувок или изменение насосных циклов нельзя считать допустимым решением без проверки технологической нагрузки. Если исходных данных недостаточно, результат ограничивается проверяемыми гипотезами и определением необходимых дополнительных измерений. Величина возможной экономии без подтверждения не устанавливается.

Общая структура коммунальных систем рассматривается в разделе «Водоснабжение и коммунальная инфраструктура». Состав работ представлен на странице «Энергоаудит инженерных систем». Связанные вопросы раскрываются в материалах «Выявление неэффективных режимов работы оборудования» и «Как нагрузка оборудования влияет на энергопотребление».