Системы водоотведения

Энергетическое обследование систем водоотведения направлено на оценку расхода электроэнергии при сборе, перекачке и очистке сточных вод. Основная задача — установить, как потребление насосного оборудования, вентиляции и систем аэрации связано с объёмом поступающих стоков, их загрязнённостью и фактическими режимами работы очистных сооружений.

В отличие от систем водоснабжения, нагрузка водоотведения зависит не только от количества перемещаемой воды. Изменение состава сточных вод влияет на технологические процессы очистки и потребность в аэрации. Поэтому увеличение расхода электроэнергии может быть связано с изменением притока или загрязнённости, а не с неисправностью оборудования.

Границы энергетического обследования водоотведения

Для достоверной оценки необходимо разграничить энергетические затраты на сбор и перекачку сточных вод и потребление оборудования, непосредственно участвующего в очистке.

Граница энергетического баланса определяет состав оборудования, для которого можно сопоставить расход электроэнергии с выполняемой технологической работой. Для насосных установок такой работой является перемещение сточных вод, а для оборудования очистных сооружений — обеспечение соответствующего процесса очистки.

Если общий электрический счётчик охватывает насосы, вентиляцию и аэрацию, его показания характеризуют суммарное потребление. Они не позволяют непосредственно определить энергетические затраты отдельного технологического процесса.

Поэтому обследование начинают с определения функциональных участков системы и доступных точек измерения. Затем сопоставляют архивы электропотребления с режимами соответствующего оборудования.

При взаимосвязанной работе насосных станций и очистных сооружений важно учитывать последовательность технологических процессов. Изменение притока может одновременно влиять на количество включений насосов и нагрузку оборудования очистки, но причины изменения потребления в этих частях системы необходимо устанавливать отдельно.

Неравномерный приток и насосные циклы

Поступление сточных вод может существенно изменяться в течение эксплуатационного периода. При увеличении притока насосное оборудование должно обеспечивать перекачку большего объёма, что способно изменять продолжительность работы агрегатов и расход электроэнергии.

Для анализа используют приточные графики, сведения об уровнях колодцев и данные электроприводов насосов. Приточные графики характеризуют изменение объёма поступающих сточных вод, а уровни колодцев позволяют оценивать условия накопления и последующей перекачки.

Насосный цикл включает периоды работы и остановки агрегата, связанные с фактической необходимостью перекачки. При обследовании проверяют, соответствует ли продолжительность и повторяемость таких циклов изменению поступающего объёма.

Увеличение времени работы насосов при пиковом притоке не является самостоятельным признаком неэффективности. Для оценки необходимо сопоставить объём поступивших стоков, уровни в рассматриваемых колодцах и электрическое потребление за одинаковые периоды.

Если насос работает чаще, но объём поступления также вырос, изменение энергопотребления может соответствовать дополнительной технологической нагрузке. Если же режимы перекачки изменились без сопоставимого изменения притока, возникает основание для уточнения работы оборудования и системы управления.

Аэрация и нагрузка по загрязнениям

Аэрация используется в технологических процессах очистки сточных вод и сопровождается расходом электроэнергии на работу соответствующего оборудования. Её нагрузка зависит не только от объёма поступающих стоков, но и от их загрязнённости.

При энергетическом обследовании необходимо сопоставить режимы аэрации с фактическими характеристиками поступающей воды. Для этого используют данные о нагрузке аэрационного оборудования и лабораторные показатели стока.

Если объём поступления остаётся относительно стабильным, но изменяется загрязнённость, потребность технологического процесса в аэрации также может измениться. Поэтому увеличение электрического потребления воздуходувного оборудования нельзя автоматически считать результатом неправильной настройки.

Аналогично снижение объёма поступающих сточных вод не означает, что потребность в аэрации должна уменьшиться пропорционально. Необходимо учитывать характеристики загрязнений и условия выполнения технологической задачи.

Лабораторные показатели позволяют установить, соответствуют ли изменения энергетической нагрузки изменениям состава стоков. Без таких данных нельзя достоверно разграничить технологически необходимое потребление и возможную неэффективность оборудования.

Вентиляция и вспомогательные энергетические нагрузки

При обследовании очистных сооружений вентиляцию рассматривают как отдельную составляющую энергопотребления наряду с насосами и аэрацией.

Для корректной оценки необходимо определить, какие электрические нагрузки относятся к соответствующему оборудованию и какова продолжительность его работы. Если данные учёта объединяют несколько технологических систем, сначала уточняют их энергетические границы.

Потребление вентиляции нельзя без дополнительных измерений приписывать аэрации или насосному оборудованию. Даже при одновременной работе установок их функции различаются, поэтому требуется раздельное сопоставление режимов.

Если вентиляционная нагрузка изменяется вместе с режимами очистных сооружений, необходимо проверить, связано ли это изменение с фактическими условиями эксплуатации. Совпадение изменений во времени само по себе не подтверждает техническую причину перерасхода.

Как разграничить изменение нагрузки и техническую неэффективность

Одинаковое увеличение электрического потребления системы водоотведения может иметь различные объяснения. Пиковый приток способен увеличить работу насосов, а изменение состава стоков — повлиять на энергетическую нагрузку аэрации.

Поэтому анализ необходимо вести по функциональным участкам, сохраняя сопоставимые временные интервалы.

Сначала определяют, изменился ли объём поступающих сточных вод. Затем сопоставляют этот показатель с уровнями колодцев, насосными циклами и электрическими характеристиками приводов.

Для очистных сооружений дополнительно изучают лабораторные показатели стоков и соответствующие режимы аэрации. Это позволяет установить, могло ли изменение технологической нагрузки повлиять на потребление воздуходувного оборудования.

Сопоставимый режим — это период, в котором показатели электроэнергии, объёма стоков и технологической нагрузки относятся к согласованным условиям эксплуатации. Без такой сопоставимости различие электрического потребления нельзя достоверно объяснить техническим состоянием оборудования.

Если данные допускают несколько причин, необходимо определить подтверждающее измерение. Например, увеличение потребления насосной группы требует сопоставления с притоком и рабочими циклами, тогда как изменение нагрузки аэрации необходимо рассматривать с учётом загрязнённости стоков.

Исходные данные для энергетического обследования

Для построения энергетического баланса используют приточные графики, уровни колодцев, сведения о нагрузках аэрации, данные электроприводов насосов и лабораторные показатели стока.

• Приточные графики позволяют определить изменение объёма сточных вод и выделить периоды повышенной или пониженной нагрузки.
• Уровни колодцев помогают сопоставить накопление сточных вод с режимами включения и остановки насосов.
• Данные электроприводов насосов необходимы для оценки электрической нагрузки агрегатов и связи их работы с фактической перекачкой.
• Сведения о нагрузках аэрации позволяют определить энергетические характеристики соответствующего технологического процесса.
• Лабораторные показатели стока необходимы для проверки влияния загрязнённости на режимы очистки и потребление аэрационного оборудования.

Исходные материалы необходимо привязать к фактическим границам учёта. Если электрические показатели известны только для всего объекта, а технологические архивы относятся к отдельным установкам, потребуется уточнить распределение потребления.

Особое значение имеет временная согласованность данных. Показатели загрязнённости, объёмов притока и работы оборудования следует сопоставлять за периоды, позволяющие обоснованно установить их взаимосвязь.

При отсутствии необходимых измерений предварительный анализ определяет состав дальнейшей проверки. Предполагаемые потери или неисправности нельзя считать подтверждёнными только на основании изменения общего расхода электроэнергии.

Удельное энергопотребление перекачки и очистки

Удельное энергопотребление характеризует расход электроэнергии относительно определённого полезного результата. Для насосных участков таким показателем может быть количество электроэнергии, приходящееся на объём перекачанных сточных вод.

Однако при оценке очистных сооружений одного объёма недостаточно. Энергетическая нагрузка технологического процесса зависит также от загрязнённости поступающей воды.

Поэтому два периода с одинаковым объёмом стоков могут отличаться по потреблению электроэнергии на очистку. Такое различие не обязательно указывает на ухудшение энергетической эффективности.

Для корректного анализа необходимо разграничить удельные показатели перекачки и энергетические характеристики очистки. Затем сопоставить каждый из них с соответствующей технологической нагрузкой.

Если данные не позволяют разделить потребление насосов и аэрации, единый показатель электроэнергии на объём сточных вод можно использовать лишь с учётом его ограничений. Он не даёт точного ответа о техническом состоянии отдельной установки.

Варианты автоматического управления режимами

После построения энергетического баланса можно рассматривать варианты автоматического управления оборудованием в зависимости от фактической нагрузки.

Для насосных установок предметом проверки становится соответствие рабочих циклов объёму поступления сточных вод и изменениям уровней колодцев. При этом необходимо учитывать условия непрерывного выполнения функции водоотведения.

Для аэрационного оборудования рассматривают связь его рабочего режима с технологической нагрузкой очистки. Возможное изменение управления должно быть подтверждено данными о поступающих загрязнениях и фактической эффективности процесса.

Варианты управления необходимо сравнивать при одинаковой полезной технологической задаче. Снижение расхода электроэнергии не является доказательством энергетического преимущества, если одновременно ухудшается выполнение необходимых функций системы.

Снижение производительности воздуходувного оборудования недопустимо без проверки технологической эффективности очистки. Энергетическое мероприятие должно сохранять необходимый результат очистного процесса.

Если данные о загрязнённости или режимах аэрации отсутствуют, определить допустимые изменения управления нельзя. В таком случае сначала формируют перечень необходимых технологических и энергетических измерений.

Результат обследования систем водоотведения

Результатом энергетического обследования становится энергобаланс перекачки и очистки сточных вод с вариантами автоматического управления режимами оборудования.

Баланс разграничивает электрическое потребление насосных установок, вентиляции и аэрации в доступных границах измерения. Его показатели сопоставляют с объёмами поступающих стоков, насосными циклами и характеристиками загрязнённости.

На основании такого результата технический заказчик может определить, какие режимы требуют дополнительной проверки, где необходимо уточнить раздельный учёт и какие изменения управления допускают дальнейшую техническую оценку.

Для насосного оборудования дальнейшие решения связывают с фактическим притоком и продолжительностью рабочих циклов. Для систем аэрации — с технологической нагрузкой и подтверждением эффективности очистки.

Если измерения неполны, результат обследования должен обозначать ограничения энергетического баланса и необходимые дополнительные данные. Нельзя рассчитывать подтверждённую экономию только по снижению установленной мощности оборудования или предполагаемому сокращению времени его работы.

Другие направления обследования коммунальных объектов представлены в разделе «Водоснабжение и коммунальная инфраструктура».