Системы водоотведения

Энергетическое обследование систем водоотведения позволяет оценить, сколько электроэнергии расходуется на транспортирование и очистку сточных вод и насколько эти затраты соответствуют фактической нагрузке сооружений. Проверяют канализационные насосные станции, аэротенки, воздуходувки, оборудование механической и биологической очистки.

Главная задача — разделить энергопотребление насосного оборудования и технологических процессов очистки. Для этого специалист сопоставляет суточные притоки, содержание загрязнений, производительность воздуходувок, уровни воды и показания электрических счётчиков. Такой анализ помогает установить, связан ли повышенный расход электроэнергии с увеличением количества или загрязнённости стоков либо требует проверки режимов оборудования.

Границы энергетического обследования

В системе водоотведения необходимо различать два основных процесса: перемещение сточных вод и их очистку. Насосные станции обеспечивают транспортирование стоков, а очистные сооружения выполняют предусмотренные технологические операции, включая механическую и биологическую обработку.

Для каждого процесса определяют границу измерения — участок, расход электроэнергии которого можно сопоставить с соответствующей нагрузкой. Если один счётчик учитывает одновременно насосы и воздуходувки, его показания характеризуют общее потребление, но не позволяют достоверно оценить эффективность каждого вида оборудования.

Поэтому энергетический баланс строят с разделением затрат на перекачку и очистку. При наличии раздельного учёта анализируют соответствующие показатели непосредственно. Если детализации недостаточно, устанавливают, какие измерения необходимы для дальнейшей проверки.

Работа канализационных насосных станций

Энергопотребление канализационной насосной станции зависит от объёма поступающих стоков, условий их подъёма и фактического режима насосов. Для оценки специалист сопоставляет суточные и внутрисуточные притоки, уровни воды и расход электроэнергии.

Особое внимание уделяют работе насосов при малой загрузке. Если приток снижается, а оборудование продолжает работать в режиме, не соответствующем поступающему объёму, возникает основание проверить согласованность производительности насосов с фактическими условиями.

При этом повышение электрического потребления не обязательно свидетельствует о неисправности. Если объём поступающих сточных вод увеличился, насосная станция может выполнять больший объём работы. Поэтому расход электроэнергии рассматривают вместе с количеством перекачанных стоков и условиями эксплуатации.

Отдельно анализируют изменение уровней воды. Эти данные помогают определить, как насосная станция реагирует на колебания притока и соответствует ли её рабочий режим фактической нагрузке.

Аэрация и энергопотребление биологической очистки

На сооружениях биологической очистки значимую электрическую нагрузку могут формировать воздуходувки, подающие воздух в аэротенки. Аэрация обеспечивает условия для предусмотренных процессов очистки, поэтому её нельзя оценивать только по установленной мощности оборудования.

При обследовании сопоставляют производительность воздуходувок, энергопотребление и загрязняющую нагрузку поступающих сточных вод. Это позволяет определить, соответствует ли подача воздуха фактическим потребностям технологического процесса.

Одно из возможных отклонений — избыточная подача воздуха в аэротенки. Она возникает, когда воздуха поступает больше, чем требуется для рассматриваемого режима очистки. В таком случае появляется основание проверить настройки и работу воздуходувного оборудования.

Однако высокий расход электроэнергии на аэрацию может объясняться и увеличением органической нагрузки, то есть количества органических загрязнений, поступающих на очистку. При такой ситуации технологический процесс может объективно требовать большей подачи воздуха.

Снижать аэрацию допустимо только при подтверждении необходимого качества очистки и соблюдении технологических ограничений. Уменьшение расхода воздуха без проверки этих условий может нарушить работу биологического процесса.

Механическая очистка и распределение электрических нагрузок

Помимо насосов и воздуходувок, электроэнергию потребляет оборудование механической очистки. Его задача отличается от биологической обработки, поэтому соответствующие затраты необходимо учитывать отдельно при достаточной детализации измерений.

Специалист сопоставляет работу оборудования с последовательностью технологических операций и фактическим поступлением стоков. Это помогает установить, какие нагрузки связаны с транспортированием, какие — с механической обработкой, а какие — с аэрацией и биологической очисткой.

Если энергопотребление всех процессов объединено одним счётчиком, определить причину изменения общего расхода без дополнительных данных затруднительно. Например, увеличение нагрузки воздуходувок может совпасть с изменением режима насосной станции, но общий показатель не позволит достоверно разграничить их вклад.

Ночные и дождевые притоки: почему важно различать условия

Количество сточных вод меняется в течение суток и зависит от характера обслуживаемой системы. При обследовании отдельно рассматривают ночные и дождевые притоки, поскольку они помогают выявлять разные причины изменения нагрузки.

Ночной приток сопоставляют с ожидаемым режимом поступления стоков. Если расход остаётся заметным при снижении обычного водопользования, проверяют возможные дополнительные поступления воды. Одной из причин может быть подсос грунтовых вод — проникновение воды из окружающего грунта через негерметичные участки канализационной системы.

При этом ночной приток нельзя автоматически считать следствием негерметичности: необходимо учитывать действующие в этот период источники сточных вод.

Дождевой приток анализируют с учётом назначения сети. Ливневая канализация и система хозяйственно-бытового водоотведения имеют разные условия формирования нагрузки и разные технологические задачи. Для ливневой системы резкое увеличение поступления воды во время осадков может соответствовать её назначению.

Поэтому сопоставление энергопотребления в сухую и дождливую погоду требует разграничения типов стоков и схем их поступления. Увеличение объёма перекачки во время осадков само по себе не доказывает неэффективную работу насосной станции.

Какие данные нужны для обследования

Для оценки транспортирования и очистки сточных вод используют взаимосвязанные сведения:

• Схемы водоотведения и очистных сооружений — позволяют определить состав оборудования, последовательность процессов и границы измерений.
• Суточные притоки — показывают объёмы поступающих стоков и изменение нагрузки.
• Содержание загрязнений — необходимо для сопоставления энергопотребления очистки с фактической загрязняющей нагрузкой.
• Производительность воздуходувок — помогает оценить соответствие подачи воздуха условиям работы аэротенков.
• Уровни воды и режимы насосов — позволяют проверить работу насосных станций при изменении притока.
• Показания электрических счётчиков — используются для разделения энергопотребления транспортирования и очистки.
• Эксплуатационные записи о ночных и дождевых притоках — помогают учесть изменение условий поступления сточных вод.

Показатели должны относиться к сопоставимым периодам. Нельзя обоснованно оценивать удельное энергопотребление очистки, используя объём стоков за один период и расход электроэнергии за другой.

Для насосной станции важно сопоставлять энергию с объёмом перекачки, а для биологической очистки — дополнительно с загрязняющей нагрузкой. Одинаковое количество сточных вод может требовать разных затрат на обработку при различном содержании загрязнений.

Результат энергетического обследования

Результатом становится раздельный профиль энергопотребления транспортирования и очистки сточных вод. В нём выделяют нагрузку канализационных насосных станций, воздуходувного оборудования и других технологических участков, для которых доступны необходимые данные.

Такой профиль позволяет определить приоритеты дальнейшей проверки: работу насосов при малой загрузке, соответствие аэрации загрязняющей нагрузке или возможное дополнительное поступление грунтовых вод. Ночные и дождевые периоды рассматривают отдельно, чтобы не смешивать различные условия эксплуатации.

При оценке результатов важно различать повышенное энергопотребление вследствие увеличения объёма или загрязнённости стоков и затраты, связанные с возможными отклонениями работы оборудования. Без данных о загрязняющей нагрузке нельзя достоверно объяснить увеличение расхода электроэнергии на очистку.

Для комплексной оценки взаимосвязанных инженерных систем может применяться энергоаудит инженерных систем. Влияние фактической нагрузки на потребление энергии подробнее раскрыто в материале «Как нагрузка оборудования влияет на энергопотребление».

Другие объекты обследования представлены в категории «Водоснабжение и коммунальная инфраструктура».

Главный результат обследования — возможность обоснованно разграничить энергозатраты на перекачку и очистку стоков. Мероприятия по снижению потребления электроэнергии выбирают только с учётом подтверждённых режимов и обязательного сохранения необходимого качества очистки.