Высокая энергоемкость процесса очистки сточных вод за последние годы при стабильном росте цен на энергоносители и повышении экологических требований к качеству очистки сточных вод, что соответственно подразумевает повышенный расход электроэнергии, становится серьезной проблемой, которая выносится на обсуждение на самом высоком государственном уровне.
Основная причина повышенного расхода электроэнергии на очистку сточных вод – использование морально и физически устаревшего оборудования и технологий.
Отсутствие свободных средств на большинстве предприятий ВКХ затрудняет процесс реконструкции объектов водоочистки и модернизации парка оборудования, что в свою очередь не позволяет сократить издержки и оптимизировать процесс очистки сточных вод. Однако за последние годы все большему количеству предприятий удается разорвать этот «порочный круг», и мы имеем уже массу положительных примеров значительного сокращения расходов на очистку стоков, в первую очередь расходов электроэнергии, благодаря поэтапной замене оборудования.
Приведем несколько примеров повышения эффективности работы объектов очистки сточных вод только за счет модернизации оборудования. В качестве примеров выбраны российские коммунальные предприятия, что связано с более ранним определением приоритетных направлений восстановления водопроводно-коммунального хозяйства в России.
Пример 1. Реконструкция участка механической очистки сточных вод на канализационных очистных сооружениях (КОС) г. Новосибирска
В августе 2006 года началась работа по реконструкции цеха механической очистки сточных вод на очистных сооружениях МУП «Горводоканал» города Новосибирска.
На КОС Новосибирска наблюдался целый ряд проблем, связанных с постоянными сбоями работы оборудования и неудовлетворительным качеством очистки стоков. Больше всего неудобств доставляли постоянные сбои в работе насосного оборудования и образование шапок мусора в первичных отстойниках, которые в условиях климата Новосибирска быстро заледеневали, создавая дополнительные сложности с их уборкой. Так же, вследствие неэкономичных режимов работы оборудования, наблюдалось высокое потребление электроэнергии.
По результатам проведенного обследования, был определен порядок работ по модернизации ОСК. Для решения описанной выше проблемы была предложена поэтапная замена низкоэффективного оборудования и установка дополнительных систем для транспортировки и отжима отбросов снимаемых с полотна решетки.
Замена 7ми устаревших решеток с мощностью привода 2,2 кВт на 4 механизированные канализационные решетки ЭКОТОН® СУЭ-2030 с мощностью привода 0,75 кВт, обеспечило существенную экономию электроэнергии за счет сокращения количества решеток, подаваемых на них мощностей и автоматизации их работы в экономичном режиме по 15 минут в час. Прямой экономический эффект реализации первого этапа проекта составил 127 000 кВт электроэнергии в год. Также удалось значительно повысить качество механической очистки стоков, и как следствие улучшить работу насосного оборудования, песколовок и первичных отстойников. Благодаря этому удалось значительно сократить число аварийных ситуаций и затраты на обслуживание последующих участков очистки.
Внедрение полного комплекса механической очистки в 2007 году с установкой 2х дополнительных резервных решеток, 2х винтовых конвейеров КВЭ и 2х винтовых отжимных прессов ПВОЭ производства «ЭКОТОН», позволило существенно уменьшить объемы отбросов снятых с решеток, в результате чего удалось сократить расходы на вывоз мусора и значительно облегчить эксплуатацию участка механической очистки.
Общий экономический эффект за счет снижения потребления электроэнергии и сокращения расходов на бензин для вывоза отходов составил 200 000 рублей в год, без учета экономии на снижении числа авариных ситуаций и эксплуатационных расходов на последующих участках очистки.
По результатам работы в 2009 году МУП “Горводоканал” города Новосибирска награжден Дипломом Высшей Степени Министерства регионального развития Российской Федерации. Предприятие признано наиболее эффективно работающим в сфере ЖКХ на территории России.
Наиболее же энергоемким этапом обработки сточных вод на канализационных очистных сооружениях является процесс биологической очистки сточных вод в аэротенках. В качестве примера сокращения энергозатрат на биологическую очистку путем переоборудования этого участка, можно привести проект внедрения современной аэрационной системы на канализационных очистных сооружениях (КОС) Железногорска.
Пример 2. Реконструкция участка биологической очистки сточных вод на КОС г. Железногорска
Аэротенки КОС Железногорска были оборудованы фильтросными плитами, которые уже не обеспечивали качественную аэрацию из-за существенного износа. Для подачи воздуха в систему использовались 4 воздуходувки с мощностью привода 160 кВт.
По результатам обследования участка, была предложена замена фильтросных плит на трубчатые полимерные аэраторы ЭКОТОН®. Конструкция этих аэраторов позволяет значительно сократить потерю напора в системе при обеспечении равномерной мелкопузырчатой аэрации. При этом система является относительно недорогой как в приобретении и монтаже, так и в последующем обслуживании.
В 2009 году были проведены работы по замене фильтросных плит на трубчатые аэраторы. Низкие потери напора в аэраторах при обеспечении достаточного насыщения жидкости кислородом, позволили сократить подачу воздуха в систему в 2 раза и отказаться от 2х воздуходувок. Кроме того, новая система аэрации позволила сократить эксплуатационные расходы на ее обслуживание и добиться высокоэффективной и стабильной работы участка биологической очистки.
Прямой экономический эффект проекта за счет экономии электроэнергии составил 2 803 200 кВт в год, при полной окупаемости системы за 2 месяца. Дополнительно была достигнута значительная экономия на обслуживании системы. За первый год эксплуатации предприятие сэкономило 11 212 800 рублей только на расходе электричества, а значительный гарантийный и эксплуатационный срок работы аэрационных систем, позволил в дальнейшем экономить также на ремонте и замене узлов системы.
В подтверждение надежности аэрационных систем ЭКОТОН® можно привести опыт их эксплуатации на участке биологической очистки КОС «Горводоканал» Новосибирска, куда первые аэраторы были поставлены более 12 лет назад. На сегодняшний день, на КОС Новосибирска поставлено 13 800 метров аэрационных плетей. Испытание временем показало, что при правильной эксплуатации аэрационные системы ЭКОТОН® качественно работают до 10 лет, в течение которых предприятие не несет существенных расходов, связанных с ремонтом и простоем оборудования.
Крайне актуальным является вопрос обезвоживания осадков, особенно для Сибирского региона. На большинстве КОС городов Сибири обезвоживание осадков осуществляется на иловых картах, несмотря на то, что данный способ обезвоживания является неэффективным в этих климатических условиях. Недостатком иловых площадок является также потребность в значительных территориях для их устройства. В то время как механическое обезвоживание с использованием современных синтетических флокулянтов не зависит от климатических условий, и обеспечивает сокращение объемов осадков до 10-ти и более раз. Единственным его минусом является расход электроэнергии и реагентов, которые при правильном подборе оборудования можно свести к минимуму.
Вопрос обезвоживания осадков является крайне актуальным и для Украины, которая применяет преимущественно подсушивание на иловых площадках. В результате каждый год все больше территорий отводится под размещение осадков, и обостряется экологическая угроза вторичного загрязнения.
Пример 3. Реконструкция участка механического обезвоживания осадков сточных вод на КОС г. Новосибирска
На участок механического обезвоживания осадка (МОО) КОС Новосибирска ежедневно поступает 2 400 кубометров осадка. Начиная с 2006 года «Горводоканал» проводит модернизацию участка МОО с поэтапной заменой устаревших центрифуг на ленточные фильтр-прессы. На сегодняшний день поставлено три машины серии ПЛ-20К.
Последний фильтр-пресс, поставки 2009 года, изготовлен полностью из нержавеющей стали, включая опорную раму, и укомплектован сгустителем. На машину производительностью 42 м3/час подается осадок первичных отстойников влажностью 96-97%. Кек на выходе имеет влажность 78 – 80%. Мощность привода фильтр-пресса в комплексе со сгустителем 3,3 кВт. Средний расход флокулянта– 1,5-2 кг/т сухого вещества.
Замена центрифуг с мощностью привода 110 кВт на фильтр-прессы позволила существенно снизить потребление электроэнергии. Экономия электроэнергии за год на единицу оборудования составила 930 000 кВт. Прямой экономический эффект от замены 3-х центрифуг на фильтр-прессы составил около 2 300 000 рублей в год.
Все оборудование, входящее в комплекс обезвоживания осадка (станция приготовления флокулянта, безосевой конвейер, насосы, непосредственно фильтр-пресс со сгустителем и транспортер обезвоженного осадка) работают полностью в автоматическом режиме, что позволяет максимально облегчить обслуживание комплекса.
Интересным примером, демонстрирующим качество обезвоживания осадков, является проект поставки комплекса механического обезвоживания на базе ленточных фильтр-прессов ПЛ-16К для МУП «Горводоканал» Ханты-Мансийска.
Пример 4. Реконструкция участка механического обезвоживания осадков сточных вод на КОС г. Ханты-Мансийска
На очистных сооружениях канализации города Ханты-Мансийск в сутки образуется 360 кубометров осадка, который раньше в полном объеме складировался на иловых картах. Необходимость механического обезвоживания здесь была продиктована целым рядом причин. Во-первых, в технологической схеме очистки стоков отсутствуют первичные отстойники и осадок на 100% является избыточным активным илом с влажностью 98%. В условиях климата Ханты-Мансийска подсушка такого осадка на площадках идет очень медленно и они быстро переполняются. С другой стороны, возможность расширения площадей под иловые карты ограничена заболоченностью земель.
На сегодняшний день на участке МОО города Ханты-Мансийска обезвоживание происходит на двух фильтр-прессах ПЛ-16К. Осадок вторичных отстойников, обезвоженный до 80%, транспортером подается в кузов транспорта и вывозится на иловые карты. Оборудование эксплуатируется с 2009 года и полностью решает проблемы предприятия, связанные с обезвоживанием осадка.
Эти примеры демонстрируют эффективность мероприятий по модернизации объектов очистки сточных вод, которые предусматривают исключительно замену оборудования на более современное, без комплексной программы включающей ретехнологизацию. Для многих предприятий, которые не получают необходимого для комплексной модернизации ОСК финансирования, это наиболее приемлемый вариант.
Однако даже эти «пожарные» мероприятия нуждаются в плановом подходе. Для того что бы разработать эффективную программу модернизации необходимо на первом этапе провести обследование очистных сооружений. В ходе обследования специалистами будут выявлены технологические участки, на которых неэффективная работа оборудования наиболее негативно влияет на качество очистки сточных вод, и влечет за собой неоправданно высокие расходы. На основании полученных данных будет разработан график работ, который позволяет разбить весь процесс модернизации на этапы и распределить финансовую нагрузку, предварительная смета, и расчет эффективности.
Обследование очистных сооружение тем более необходимо, когда речь идет о комплексной модернизации с применением новых технологий. Это уже более серьезная работа, которая позволяет добиться не только сокращения издержек на процесс очистки сточных вод и повысить качество очистки, но и достичь всех требуемых показателей качества очистки стоков. Конечно же, такая комплексная модернизация требует и больших финансовых вложений.