Системы коммунального водоснабжения и водоотведения являются крупными потребителями электроэнергии, а удельный расход электроэнергии этими предприятиями на нужды жилищно-коммунального хозяйства в расчете на одного жителя составляет в среднем 0,3—0,4 кВт-ч/сут.

Основными потребителями электроэнергии в системах коммунального водоснабжения и водоотведения являются:

- насосные станции I подъема, обеспечивающие забор воды из источника (поверхностного или подземного) и транс­портирование ее к водоочистной станции или сборным резервуарам;

предприятия по очистке и обеззараживанию воды питьевого качества',

- насосные станции II подъема, передающие воду от резервуаров чистой воды в водопроводную сеть населенного пункта;

- насосные станции III и последующих подъемов, в том числе станции подкачки, непосредственно у потребителей, создающие требуемые напоры воды; {

- насосные станции по перекачке сточных вод, устраиваемые в тех случаях, когда нет возможности транспортировать их самотеком до очистной станции и далее до водоема;

- предприятия по очистке сточных вод и обработке осадков,

- административные здания, мастерские и другие вспомогательные службы.

Состав сооружений и величина потребления электроэнергии в большой степени зависят от местных условий: (качества воды, местоположения водоисточников, рельефа местности и т. д.), поэтому удельный расход электроэнергии на 1 м3 поданной и отводимой воды изменяется в широ­ких пределах. В среднем удельный расход электроэнергии в коммунальных водопроводах (без учета станций подкач­ки в зданиях, относящихся к системам внутреннего водо­снабжения) составляет 0,65 кВт-ч на 1 м3 поданной воды, причем примерно 80 % электроэнергии расходуется насосными станциями. В системах коммунального водоотведения расходуется в среднем 0,2 кВт-ч на 1 м3 сточных вод. но при использовании метода биологической очистки сточных вод этот расход увеличивается до 0,35 кВт-ч/м8 в крупных и до 1 кВт-ч/м3 в мелких системах.

На оплату электроэнергии приходится примерно 25% всех эксплуатационных расходов в системах водоснабжения и 15% в системах водоотведения. С повышением этажности зданий, удалением источников водоснабжения с от жилых массивов, понижением уровня подземных вод, и с усложнением методов очистки питьевых и сточных вод удельный расход электроэнергии увеличивается.

Выявление и использование ресурсов снижения максимальной мощности и общего расхода электроэнергии приобретают все большее значение так же и потому, что системы коммунального водоснабжения и водоотведения развиваются высокими темпами (ежегодный прирост производитель­ности 4—5 %). Наибольшего эффекта можно добиться за счет сокращения расхода электроэнергии, потребляемой на привод насосных агрегатов. При этом основная задача заключается не только в повышении их КПД, но и в сокра­щении всех видов потерь и нерационального расходования воды, выравнивании режимов ее подачи, снижении требуехых напоров на выходе из насосных станций и уменьшении избыточных напоров.

Эффективность различных мероприятий, обеспечивающих экономию электроэнергии, должна оцениваться на основе сопоставления общих затрат электроэнергии в системе (включая насосные станции подкачки) при условии бесперебойного обеспечения водой всех потребителей, т. е. при условии поддержания у них требуемых напоров воды.
Снижение потребления электроэнергии на насосных станциях

В системах коммунального водоснабжения в основном используются центробежные насосы, наи­больший КПД которых достигает 0,9.

В каталогах и паспортах насосов приведены характеристики насосов в виде зависимостей Н=f1(Q), Р=f2(Q) . При выборе насосов стремятся к тому, чтобы в расчетном режиме работы при расходе Q развивае­мый напор H был равен требуемому напору, определяемо­му в результате гидравлического расчета системы подачи и распределения воды (ПРВ), а КПД был близок к максимальному значению для данного типа насоса.

Водопотребление характеризуется значительными колебаниями причем с уменьшением подачи уменьшается и требуемый напор на выходе из насосных станций II и после­дующих подъемов. Поскольку у центробежных насосов напор и подача обратно пропорциональны, возникает избыточный напор. Он может наблюдаться и в часы максималь­ного водопотребления, если установленные насосы неправильно подобраны (например, рассчитаны на работу при больших расходах воды). Избыточные напоры на выхо­де из насосной станции являются основным источником потерь энергии. Для ликвидации избыточных напоров обыч­но прибегают к дросселированию с помощью задвижек на напорном трубопроводе. Это позволяет снизить давление в сети до требуемых значений, но не приводит к устранению перерасхода электроэнергии.

Для уменьшения расхода электроэнергии за счет сокра­щения величины избыточных напоров применяют следующие способы:

замену насосного оборудования, в том числе использо­вание нескольких однотипных или разнотипных насосов;

- обточку рабочих колес насосов;

- регулирование числа оборотов насоса.

В системах коммунального водоотведения для перекач­ки сточных вод и осадков используются главным образом центробежные фекальные насосы. Их КПД на 10—15 % ниже, чем у насосов для чистой воды. Жид кость перекачивается на постоянную высоту, и режим работы насосов оп­ределяется уровнем воды в приемном резервуаре станции. При ручном управлении из-за несвоевременного выключения насосных агрегатов возможен перерасход электроэнергии, поэтому насосные станции по перекачке сточных вод, оборудуют системами автоматического включения и выключения насосных агрегатов.

В системах водоотведения часто возникает необходи­мость подъема сточных вод на высоту'3—5'м. Центробеж­ные фекальные насосы, выпускаемые промышленностью, предназначены для работы при напорах не менее 8м, а при подаче более 1000 м/ч — не менее 18 м.

При перекачке жидкости на небольшую высоту целесообразно применять шнековые насосы [З]. Их КПД не намного ниже, чем у фекальных центробежных насосов но при использовании шнековых насосов развиваемый напор равен геометрической высоте подъема, в то время как напор, развиваемый центробежными насосами, должен быть боль­ше на величину потерь во всасывающих и напорных трубо­проводах, и на разницу м. максимальным и минимальным уровнями жидкости в приемном резервуаре. Дополнительная экономия электроэнергии и снижение установленной мощности достигаются за счет того, что при работе шнековых насосов не требуется устанавливать оборудование для извлечения, транспортирования и дроб­ления предметов, содержащихся в сточной жидкости.

Затраты энергии при использовании шнековых насосов сокращаются в 1,5—4 раза (последняя цифра относится к случаю, когда отсутствуют низконапорные центробежные насосы соответствующей подачи).

На комплексах сооружений по очистке питьевых и сточных вод и обработке осадков применяют ту же технологию (отстаивание, фильтрацию, флотацию, сгущение суспен­зий, аэрирование воды и т. п.), что и на предприятиях химической промышленности [1, 11]

Вода проходит очистные сооружения самотеком и по­ступает в резервуары чистой воды (очищенные сточные воды—в водоем).

Основные энергетические затраты при очистке воды заключаются в необходимости ее транспорти­рования насосными станциями I подъема (в системах водоотведения — главными канализационными насосными стан­циями) к очистным сооружениям. Для снижения расхода электроэнергии при проектировании очистных сооружений стремятся к уменьшению высоты подъема воды (например, за счет использования фильтров с небольшими предельными потерями напора).

Очистные сооружения по подготовке питьевой воды должны работать по возможности равномерно в течение суток. Режим подачи воды от насосной станции I подъема должен устанавливаться чтобы резервуары чистой воды были полностью заполнены к очередному росту водопотребления (6—7 ч утра).

Обеззараживание воды в большинстве случаев произво­дится с использованием хлора или хлорной извести. В последние годы в нашей стране и за рубежом начинают использоваться другие методы обеззараживания, имеющие ряд преимуществ, но требующие затрат электроэнергии. Эффективно обеззараживание воды в электролизных установках. Расход электроэнергии в них зависит от качества воды и составляет 8—20 кВт-ч на 1000 м3 воды. В настоящее время за счет применения новых электродных материалов появляется принцип. возможность снизить удельные затраты электроэнергии в 1,5—2 раза.

Озонаторные установки, предназначенные не только для обеззараживания, но и для улучшения органолептических качеств воды, имеют удельный расход электроэнергии—25 кВт-ч на 1000 м3 воды.

Основными потребителями электроэнергии на станциях по очистке сточных вод являются турбовоздуходувки, подающие воздух к аэротенкам. Биологическая очистка в этих сооружениях происходит за счет потребления кислорода. Удельный расход электроэнергии на подачу воздуха в большой степени зависит от качества очищаемой жидкости и в среднем составляет 50—100 кВт-ч на 1000 м3.

Экономия электроэнергии за счет выключения турбовоздуходувных агрегатов возможна, так как расход сточных вод и количество содержащихся в них загрязнений изменяются по сезонам года и в течение суток. но такая принцип. возможность должна быть подтверждена лабораторными анализами по определению количества растворенного кислорода в сточной жидкости, находящейся в аэротенках.

На очистных станциях установлено большое число электродвигателей для привода насосных агрегатов по перекачке реагентов, осадков и ила; барабанных сеток, мешалок, скрипковых механизмов, транспортеров; оборудования для обезвоживания осадков и т.д.

На некоторых предприятиях коммунального водоснабжения и водоотведения имеются возможности не только экономить, но и получать электроэнергию. Так, на множественных во­дохранилищах построены гидроэлектростанции. На станциях очистки сточных вод при сбраживании осадков образуется большое количество метана, который иногда не находит применения. За рубежом существуют установки по его использованию в газовых турбинах для непосредственного привода воздуходувок или выработки электроэнергии с помощью электрогенераторов.

Одним из важных средств, способствующих экономичности электроэнергии, является установление обоснованных норм удельного расхода. В настоящее время существуют два вида норм: Ауд (кВт-ч на 1 м3 воды) и Ауд (кВт-ч на 1000 т-м). Второй тип норм целесообразно устанавливать для артезианских насосов, насосных станций I подъема и для тех насосных станций последующих подъемов, кото­рые должны подавать воду по установленному графику давлений на выходе из станции. Величина А уд для насос­ных агрегатов зависит от их КПД:

нормирование удельных норм расхода электроэнергии ориентирует персонал насосных станций на совершенствование их эксплуатации. При этом показатели работы не ухудшаются в случае понижения уровня подзем­ных вод, нет необходимости увеличить напор в сети в связи с повышением этажности зданий, присоединением новых потребителей и т.д. Для предприятий систем коммуналь­ного водоснабжения и водоотведения в качестве основного показателя следует принять удельный расход электроэнергии А уд.

При проведении мероприятий, обеспечивающих снижение потерь воды у потребителей, достигается значительная экономия электроэнергии, но фактический удельный расход может не измениться. В связи с этим эффективность таких мероприятий должна оцениваться на основании сравнения общего расхода электроэнергии в системе до и после их проведения, с учетом присоединения новых потре­бителей, изменения уровня подземных вод, гидравлическо­го сопротивления водоводов и т. п.

Источник: http://www.is.svitonline.com