Федонов Александр Иванович, к.т.н., преподаватель АНО ДПО «МАСПК»
ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ КАНАЛИЗАЦИИ.
Речь в данной статье пойдет о канализационных насосных станциях, у которых отметки начала напорного коллектора находятся выше, чем конечная отметка коллектора, куда происходит перекачка ливневых очищенных стоков. В таких случаях появляется сразу несколько главных вопросов связанных с проектированием:
1) Как происходит само проектирование КНС и выбор оптимальных мощностей насосного оборудования, а также прокладка самотечных коллекторов с достаточно глубоким заложением для обеспечения нужного уклона.
2) Прокладка самотечного сбросного коллектора с учетом уклона и рельефа местности с достаточно глубоким заложением лотка трубопровода. Существующий способ эксплуатации действующей КНС заключается в перекачивании сточных вод при непрерывной работе насосного оборудования, т.е. при достижении определенного уровня жидкости в резервуаре КНС срабатывают поплавковые механизмы, после чего сточная жидкость откачивается насосами до полного опустошения.
После этого в резервуаре снова накапливаются стоки, цикл по откачке повторяется, и так постоянно. Предлагаемый нами способ эксплуатации предполагает откачивание сточных вод, при том что затрачиваемая электроэнергия будет гораздо ниже, чем в существующем способе эксплуатации.
КНС нужно будет автоматизировать по определенной схеме: по достижению уровня сточных вод (объем стоков при этом обозначен в апробации этого способа) срабатывают поплавковые механизмы и подключается насосное оборудование, которое выкачивает сточные воды только для того, чтобы заполнить весь объем напорного трубопровода, после чего жидкость начнет самотеком перекачиваться на сброс, а трубопровод будет работать как сифон.
При проектировании сети КНС по наивысшей точке напорный коллектор разбивается на два расчетных участка: напорный участок от начальной точки до наивысшей точки перегиба; от наивысшей точки до конечной точки – самотечный участок. Таким решением спроектирована и построена КНС сброса в водоем очистных сооружений канализации объекта «N». При эксплуатации данной КНС выявились некоторые особенности работы насосной станции. Известно, что погружные канализационные насосы фирмы Grundfos способны пропускать сквозь центробежное колесо сточную жидкость при работе напорного трубопровода как сифона.
После того как трубопровод заполняется водой, он начинает работать как сифон, при этом колесо погружного насоса не останавливается, а продолжает пропускать через себя воду. Исходные данные: объем сточной жидкости V=30 м3, количество включенных насосов – два. Нами произведено натурное исследование предлагаемого способа эксплуатации КНС, которое заключалось в следующем:
• откачка воды при работающих насосах до достижения минимального уровня в резервуаре КНС;
• откачка воды сифонным способом, т.е. после заполнения напорных трубопроводов водой насосы отключаются и замеряется время опустошения резервуара КНС. Результаты натурного исследования представленного способа эксплуатации КНС:
• время работы двух насосов – 21 мин;
• время заполнения трубопроводов двумя насосами – 1 мин;
• время откачки воды после отключения насосов – 26 мин; • общее время откачки – 27 мин. По результатам натурного исследования видно, что разница между откачкой в существующем и предлагаемом способе эксплуатации составляет 6 мин.
Данный проект – это проект «затратного» типа [6,7], т.е. не происходит реального увеличения денежного потока за счет прибавочной стоимости от реализации продукта, а имеет место быть экономия, которая может быть рассмотрена с позиции собственника в виде величины дохода. Вначале найдем разницу между затратами по автоматизации КНС до и после, для этого выполним следующее:
1) мощность одного насоса, перекачивающего сточные воды, составляет 4,8 кВт·ч;
2) суточный расход канализационной насосной составляет 400 м3/сут; месячный расход КНС – Qмес=400 м3/сут·30 сут = 12000 м3;
3) из результатов эксперимента определяем ориентировочную производительность двух совместно работающих насосов – 85,7 м3/ч. Время работы двух насосов в месяц при перекачке сточных вод для первого случая составит: T1=12000/85,7 =140,02 ч;
4) для второго случая подсчитаем количество минут, за которые происходит наполнение трубопроводов: T2=12000/30=400 мин =6,67 ч;
5) тариф на электроэнергию на данном объекте составляет 4 р./кВт. Классическая формула расчета чистого дисконтированного дохода (ЧДД) может быть использована в стандартном виде для типичных инвестиционных проектов, но под чистым доходом будет пониматься экономия, которую получает собственник.
Необходимо добавить, что, при работе трубопровода как сифона, колесо погружного насоса вращается без применения электроэнергии, а следовательно, насос работает в режиме генератора электроэнергии. Поэтому есть возможность еще более увеличить экономию электроэнергии, накапливая электричество с насосного генератора. Этот вопрос требует дальнейшей проработки.
