Программа энергосбережения и повышения энергетической эффективности городского округа Чапаевск на годы (стр. 14 )

Оборудование системы водоснабжения г. о. Чапаевск

Фактические потери воды в сети составляют 11,2% от всей подачи воды.

Водопроводная сеть (183км.) на 63,1 % представлена трубопроводами, выработавшими положенный нормативный срок эксплуатации, что вызывает постоянный рост утечек и увеличивает непроизводительные потери питьевой воды. В процессе эксплуатации чугунные и стальные трубопроводы подвергались внутренней и внешней коррозии, вследствие чего снижались прочностные характеристики труб, нарушалась их герметичность, уменьшалась площадь живого сечения из-за коррозионных отложений, следствием чего является ежегодное увеличение расхода электроэнергии на подачу воды. Коррозионные отложения приводят к еще одному отрицательному явлению – вторичному загрязнению питьевой воды.

Последствия использования жесткой воды - образование накипи на поверхностях нагрева посуды, на нагревательных элементах стиральных и посудомоечных машин, образование хлопьев в мыльных растворах. С точки зрения влияния на здоровье, повышенная жесткость может стать причиной желчекаменной болезни.

Обеспечение населения г. о. Чапаевск питьевой водой  высокого качества - приоритетная задача. Для ее решения необходима разработка и реализация мер, обеспечивающих повышение эффективности и надежности работы систем водоснабжения,  совершенствование систем подачи и распределения воды, развитие нормативно-правовой базы и хозяйственного механизма водопользования, стимулирующего экономию питьевой воды.

Потери воды связаны с высокой степенью износа сетей и оборудования и составляют 590,6 тыс. м³/год (9568 тыс. руб.). В этом случае население получает воды 4 567,2 тыс. м³/год или на одного человека приходится 6,1 м³/месяц (0,204 м³/сутки).

Существующее на сегодня состояние водопроводных систем складывалось на протяжении длительного периода времени. Общее потребление электроэнергии насосами составляет 7 505 тыс. кВт/год электроэнергии, что в 1,9 раза больше нормативного, при этом израсходовано на 3 555 тыс. квтч/год больше, что составляет 6 399 тыс. руб.

Для определения участков системы водоснабжения с наибольшими потерями энергоресурсов необходимо выполнить ее полное энергетическое обследование. Результаты такого обследования – основа для принятия правильного решения по модернизации системы водоснабжения.

На данный момент разрешить все проблемы, стоящие перед достаточно сложно. Наиболее целесообразно в первую очередь выполнить мероприятия направленные на экономию энергоресурсов, реабилитацию и стабилизацию систем водоснабжения. Для этого необходимо разделить решение задачи на два этапа, первый из которых предусматривает выполнение неотложных мероприятий, реализация которых позволит стабилизировать ситуацию, а второй - перспективные мероприятия, направленные на реконструкцию систем водоснабжения на основе глубокого анализа результатов энергетического обследования.

Мероприятия по энергосбережению

Выполнение мероприятий по энергосбережению способствует стабилизации работы систем водоснабжения. Это направление работ особенно важно, так как подача и распределение воды в водопроводных сетях относится к наиболее энергоемким производствам, значительная доля издержек при эксплуатации систем водоснабжения связана именно с потреблением электроэнергии.

Предлагается выполнить следующие мероприятия:

1. Установка частотных преобразователей на привод электродвигателей насосов на участках с неравномерной нагрузкой.

Основным недостатком используемых для привода насосов электродвигателей является постоянная частота вращения ротора электродвигателя, практически не зависящая от нагрузки. Однако система водоснабжения работает в режимах с переменной нагрузкой. При этом для регулирования производительности применяется главным образом управление работой насосного оборудования путем включения определенного числа насосов либо путем уменьшения избыточного расхода посредством задвижек в зависимости от потребления воды. Экономическая эффективность подобных решений крайне низка.

Для снижения потребления электроэнергии наиболее целесообразным техническим решением является применение устройств частотного регулирования электроприводов насосов, обеспечивающих рациональные режимы работы, минимизирующие энергозатраты .

Экономия воды в системах водоснабжения связана с устранением при регулируемом электроприводе ненужных избытков давления (напора). Применение частотного регулирования обеспечивает поддержание скорости вращения роторов насосов достаточной для создания необходимого напора при заданной величине водоразбора. Кроме того, при частотном регулировании обеспечивается дополнительный положительный эффект - снижение вероятности разрыва трубопроводов из-за гидроударов, и как следствие- снижение затрат на внеплановые ремонты.

В сложившейся ситуации установка частотных преобразователей насосов необходима на водозаборе «Южный», скважине «Солдатская», а также на насосной станции третьего подъема. Установка преобразователей на насосной станции третьего подъема заменит устаревшие, дорогостоящие в обслуживании и ремонте водонапорные башни. Также следует учесть реконструкцию водовода от насосной станции третьегого подъема до потребителей – 3436м.

2. Замена насосов второго и третьего подъема, выработавших срок эксплуатации.

3. Замена трубопроводов на наиболее важных участках ( по данным . Количество водопроводных труб, которое необходимо заменить, а также стоимость показаны в таблице 94.

Таблица 94

№	Диаметр, мм	Протяженность, м	Стоимость замены, тыс. руб.
1	500	5300	34 906,75
2	400	1200	6 556,59
3	350	2800	12 782,02
4	300	5500	18 586,67
5	250	10500	31 115,83
6	200	24000	68 463,44
7	150	37100	93 327,52
8	125	6900	15 157,96
9	100	11300	23 707,82
10	75	1300	2 741,14
11	50	2900	4 779,50
Итого:		108800	,23

На протяжении 30-40лет не проводилась реконструкция системы водоснабжения в необходимом объеме. В результате стоимость замены трубопроводов системы водоснабжения на сегодняшний момент резко возросла. С каждым годом трудности по обеспечению потребителей водой в полном объеме и надлежащего качества растут. Мероприятия по сокращению непроизводственных потерь воды базируются на уменьшении ее утечек в системах водоснабжения и относятся к первоочередным. Это направление является одним из наиболее капиталоемких. В него могут включаться: замена изношенных и аварийных участков водоводов и водопроводной сети, замена оборудования насосных станций. Первые капиталовложения в реконструкцию системы водоснабжения г. о. Чапаевска должны обеспечить сокращение потерь воды и электроэнергии до минимума. Дальнейшие работы должны производиться планомерно, учитывая ранее создавшееся большое отставание от требуемого темпа реконструкции.

Все работы по реконструкции, модернизации и развитию систем водоснабжения должны осуществляться на основании результатов гидравлических расчетов, выполненных в ходе энергетического обследования. Это дает возможность выявить недостатки в работе водопроводной сети (выявить участки с завышенными или заниженными диаметрами труб, определить динамику изменения направления движения воды и т. п.).

Таблица 95

Экономия энергоресурсов после реконструкции водоснабжения г. о. Чапаевск

№	Мероприятие	Водоснабжение	Электроэнергия
м³/год	тыс. руб.	кВтч/год	тыс. руб.
1	Установка частотных преобразователей 8шт.	-	-	372125	677
2	Замена насосов второго и третьего подъема 8шт.	-	-	3555000	6399
3	Замена водопроводных сетей 108,8 км	590600	9568	-	-
	Итого:	590600	9568	3927125	7076

Таблица 96

Экономический эффект от реконструкции системы водоснабжения

Мероприятие	Объем финансирова-ния мероприятий, тыс. руб	Расчетный экономический эффект, тыс. руб./год	Расчетный срок окупаемости, лет	Срок выполнения мероприятия, год
Установка частотных преобразователей 8шт.	494	677	0,7	2011
Замена насосов второго и третьего подъема 8шт.	1150	6399	0,2	2011
Замена водопроводных сетей 108,8 км	312125	9568	Более 10 лет
Итого:	313769	16644

Система водоотведения хозяйственно-бытовых и промышленных стоков г. о.Чапаевск состоит из канализационной сети, протяженностью 99 километров и одной канализационной насосной станции (КНС). Система водоотведения хозяйственно-бытовых и промышленных стоков до очистных сооружений находится в ведении . Сети выполнены из труб диаметром от 100-600мм. Отведение сточных вод на канализационные очистные сооружения (КОС) в основном организовано в самотечном режиме, что обусловлено рельефом местности. В низшей точке системы находится КНС для преодоления перепада высот. Общее количество перекачанных стоков по г. о. Чапаевск за 2009гм3.

На сегодняшний день система водоотведения обслуживается одной КНС. Существуют следующие проблемы отведения стоков г. о. Чапаевск на очистные сооружения.

Существующая канализационная насосная станция (КНС) построена в 1978 г. для перекачивания стоков южной части города. КНС имеет проектную мощность 12000 м3/сутки, оборудована тремя горизонтальными насосами (два рабочих, один резервный), расположенными в подземной части КНС на отметке - 9,0 м. На КНС поступают стоки по двум самотечным коллекторам Д = 400 мм и Д = 600 мм, аварийный сброс выполнен в озеро Гусиное коллекторами Д = 400 мм. Перекачивание стоков производится по двум стальным напорным коллекторам Д = 300мм.

Из-за значительной агрессивности сточных вод напорные коллекторы находятся в аварийном состоянии. Электроснабжение КНС ненадежно, т. к. осуществляется по одному вводу. Телефонная связь отсутствует.

Перечисленные факторы отрицательно сказываются на надежности работы КНС: из-за частых отключений электропитания и аварий на напорных коллекторах производятся аварийные сбросы стоков в оз. Гусиное, а недостаточная пропускная способность аварийного выпуска приводит к затоплению прилегающих территорий. Неоднократно затапливался и заглубленный машинный зал КНС. Поэтому возникла необходимость в реконструкции существующей КНС.

При реконструкции КНС необходимо предусмотреть:

замену существующей насосной группы на насосы погружные или вертикального типа;

установку электроприводов с частотными преобразователями ;

автоматизацию технологического процесса;

устройство второго независимого ввода электроснабжения;

телефонизацию объекта;

устройство ограждения;

замену технологического и грузоподъемного оборудования;

перекладку аварийного сброса и напорных коллекторов.
Стоимость проектных работ составит 2465,1 тыс. руб.

Канализационный коллектор от п. Садово-Дачный Д=300 мм проложен в 1953 г. из чугунных труб и эксплуатируется 53 года. Нормативный срок службы чугунных труб - 40 лет.

До 1995 года владельцем канализационного коллектора являлся консервный завод. С 1995 года коллектор является бесхозяйным, локальные очистные сооружения ранее располагавшиеся по адресу: пл. Люпаева,170 - разрушены. Хозяйственно-фекальные стоки интерната №3, школы № 23, жилого поселка Садово-Дачный без предварительной очистки в количестве 250м3/сут попадают в русло р. Чапаевка.

Разрушение и засорение отдельных участков коллектора приводят к аварийным сбросам хозяйственно-фекальных стоков на рельеф, вызывая, подтопление жилых поселков Титовка, Садово-Дачный.

Приведенные факты говорят о том, что канализационный коллектор полностью изношен и находится в аварийном состоянии, за все время эксплуатации коллектора капитальный ремонт не проводился.

Назрела необходимость строительства нового канализационного коллектора с устройством КНС на данном участке. Выполнение этого мероприятия позволит улучшить экологическую обстановку в пойме р. Чапаевка путем исключения попадания в нее канализационных стоков.

Стоимость проектных работ составит 1727,0 тыс. руб.

Канализационный коллектор проходит по частному сектору п. Титовка - района многоэтажной застройки, коллектор проложен в 1965 г. и выполнен из труб Д=300 мм. Сброс стоков от жилых домов и котельной осуществляется в р. Чапаевку без предварительной очистки. Объем сбросов в среднем составляет 350-400 м3/сут.

Для отвода стоков на городские очистные сооружения необходимо соединить указанный коллектор с действующим самотечным коллектором, проходящим на расстоянии 1150 м. от места сброса в реку.

В силу особенностей рельефа местности необходимо переложить участок действующего коллектора Д = 300 мм, протяженностью 150п. м. и построить КНС с двумя напорными коллекторами до самотечного действующего коллектора Д =500 мм. Предполагаемый диаметр напорных коллекторов - 150 мм, протяженностью 1150 м.

Проектируемая КНС должна принять стоки п. Садово-Дачный, поэтому предполагаемая мощность ее составит 2000 м3/сут. КНС необходимо оборудовать погружными насосами и полностью автоматизировать.

Отсеченную часть коллектора Д = 300мм необходимо использовать в качестве аварийного сброса с устройством камеры переключения.

Необходимость строительства нового канализационного коллектора с устройством КНС на данном участке продиктована необходимостью исключения попадания канализационных стоков в р. Чапаевка.

Стоимость проектных работ составит 1704,9 тыс. руб.

Таблица 98

Первоочередные затраты по реконструкции системы водоотведения г. о. Чапаевск. (данные администрации г. о. Чапаевск)

Мероприятие	Объем финансирова-ния мероприятий, тыс. руб.	Срок выполнения мероприятия, год
Проектные работы	5897

5.2.3. Мероприятия по энергосбережению и повышению энергоэффективности по очистным сооружениям

г. о. Чапаевск

Очистку сточных вод в г. о. Чапаевск обеспечивают сооружения биологической и механической очистки.

На сооружения биологической очистки поступают хозяйственно-бытовые сточные воды от населения и абонентов г. о. Чапаевска. Проектная мощность сооружений биологической очистки промышленных и хозяйственно-бытовых стоков - 50 тыс. м3/сут, 18250 тыс. м3/год. Очистные сооружения биологиче­ской очистки стоков введены в эксплуатацию 28декабря 1972 года. В состав биологических очистных сооружений входит:

главная канализационная насосная станция № 1;

приемная камера;

горизонтальные песколовки с круговым движением (2 шт., диаметром 4м);

распределительная камера первичных отстойников;
первичные радиальные отстойники (2 шт., диаметром 24 м);

смесишт.);

аэротенки двухсекционные трехкоридорные (2 шт, длина коридора - 66 м, ширина -5 м);

вторичные радиальные отстойники (2 шт., диаметром 24 м);

контактные резервуары (3 шт.);

насосная станция очищенных стоков;

производственный корпус - административно-бытовые и лабораторное помещения;

производственный корпус ВДС;

иловые площадки (3 карты).

Хозяйственно-бытовые и промышленные стоки г. о. Чапаевска поступают в приемную камеру биологических очистных сооружений от главной канализационной насосной станции № 1 по двум трубопроводам диаметром 400 мм. Из приемной камеры сточные воды поступают на две горизонтальные песколовки с круго­вым движением воды, где задерживается песок и минеральные частицы разме­ром более 0,2 мм. После песколовок по лоткам и распределительной чаше вода поступает в вертикальные первичные отстойники, где происходит осаждение грубодисперсных примесей. Осветленная сточная вода собирается в сборные лотки и поступает в смеситель, куда так же производится дозировка биогенных элементов. Из смесителя вода направляется на аэротенки для биологической очистки. Кислород в аэротенки подается через перфорированные трубы от воз­духодувной станции. Циркуляционный активный ил подается в аэротенки в на­чале первого коридора каждой секции. Вода, прошедшая биологическую очистку поступают во вторичные вертикальные отстойники для отделения ак­тивного ила. Очищенная вода из вторичных отстойников поступает в контакт­ные резервуары, где происходит обеззараживание воды гипохлоритом натрия. Обезвреженные сточные воды поступают в приемный резервуар объединенной насосной станции и насосами перекачиваются в отводной канал.

Циркуляционный активный ил из вторичных отстойников, при помощи илососов, возвращается в аэротенки. Избыточный активный ил поступает на иловые пруды.

Проектная производственная мощность иловых прудов согласно проекта рассчитана на 78 лет при эксплуатации очистных сооружений на полную проектную мощность -м³/сутки. Фактическая нагрузка на биологиче­ские очистные сооружения в 2006 году составляет -м³/сутки. В ре­зультате запас мощности по обработки осадка на иловых прудах, составляет ориентировано на 100 лет.

Иловые пруды разбиты на три карты, каждая карта разбита на 3 секции, разделенных между собой земляным валом.

Осветленная жидкость через перепуск поступает во вторую секцию, где происходит осаждение более мелких взвешенных веществ и дальнейшее освет­ление воды. В третьей секции происходит окончательное осветление воды и осаждение остатков взвешенных веществ. Осветленная на иловых прудах вода поступает в промежуточную камеру хозяйственно бытовой канализации очистных сооружений и затем насосами подается в голову очистных сооружений.

Сбраживание (распад) органических веществ осадка происходит в две фазы микробиологического разложения, под действием бактерий избыточного активного ила.

Ил, подсушенный до влажности 70%, хранится в естественных условиях на иловых площадках. Эффективность обработки удаленных осадков соответствует всем проект­ным нормам и требованиям.

эксплуатирует сооружения механической очистки, на которые поступают на доочистку стоки от 4 промышленных предприятий г. о. Чапаевска. Проектная мощность очистных сооружений 250,0 тыс. м3/сут, 91250 тыс. м³/год. Механическая доочистка (отстойник-осветлитель) сточных вод, введена в эксплуатацию в 1982 году.

В состав механических очистных сооружений входит:

регулирующая емкость (смеситель, объемом 80000м³);

насосная станция №1;

отстойник (объемом 250000м³).

Условно-чистые сточные воды промышленных предприятий совместно с талыми и дождевыми сточными водами поступают в открытую, регулирующую емкость (отсеченная часть бывшего русла реки Чапаевка) представляющего со­бой «Проточный пруд - отстойник».

В регулирующей емкости происходит смешение, усреднение, а также осветле­ние сточных вод за счет длительного отстаивания. Значительная часть органических веществ, со­держащихся в нерастворимом виде, выпадает в осадок.

Усредненные и осветленные стоки из регулирующей емкости через шибер поступают в открытую камеру насосной станции №1. Из приемной камеры сто­ки центробежными насосами по напорному трубопроводу диаметром 1200 мм перекачи­ваются в отстойник-смеситель, где происходит конечная доочистка путем до­полнительного отстаивания. Отстойник снабжен верхним переливом через который осветленные стоки поступают в отводной канал.

Эффективность механической доочистки промышленных сточных вод, со­ответствует требованиям технологического регламента.

Состояние оборудования по степени износа составляет 66% (по данным ). Оборудование очистных сооружений полностью обеспечивает очистку сточных вод. Для повышения энергетической эффективности в работе очистных сооружений необходимо провести реконструкцию главной насосной станции №1 по перекачке всех сточных вод г. о. Чапаевск на очистные сооружения и воздуходувочной станции (ВДС). Это позволит значительно снизить расход электроэнергии. В настоящий время затраты на электроэнергию по сооружению биологической очистки составляют 4634 тыс. кВтч/год перекачивая 4310 тыс. м³/год. Это в 4-5 раза больше по сравнению с работой современных очистных сооружений.

Основные причины избыточного потребления электроэнергии:

отсутствие контроля за изменением объемов подаваемых на очистку стоков и гибкого регулирования воздухоподачи на аэрацию;

необоснованное превышение фактической производительности воздуходувок, над потребным объемом;

кольматация и конструктивные недостатки аэраторов;

физический и моральный износ установленных воздуходувок.

Производители предлагают широкий выбор нагнетателей воздуха. Одним из влзможных вариантов - замена существующей центробежного нагнеталя на погружные воздуходувки.

Технология, использующая погружные воздуходувки, имеет ряд преимуществ в сравнении с традиционными методами подачи воздуха в аэротенки очистных сооружений. Погружные воздуходувки устанавливаются на дне самих аэрационных емкостей, производимые ими шум и вибрация полностью поглощаются водой. Кроме того, вода хорошо охлаждает корпус компрессора, что существенно увеличивает его ресурс.

Воздуходувки серии EVW имеют прямой привод от электродвигателя. Такая схема позволяет обойтись без ременного привода, увеличивая эффективность системы и уменьшая вероятность неисправностей.
Воздуходувки серии EVW не нужно крепить на фундаменте, они устанавливаются на собственные резиновые опоры.
При использовании погружных воздуходувок существенно экономится место и количество трубопровода для подачи воздуха на аэраторы.
Вышеуказанные воздуходувки оснащены автоматикой защиты от перегрева. Расчетная мощность погружных воздуходувок составляет менее 30 кВтч. В итоге экономится 3200 тыс. кВтч/год, что составляет, при тарифе на электроэнергию 1,82 руб./кВтч, 5800 тыс. руб./год. Затраты на замену воздуходувок составят не более 1000 тыс. руб.

Замена насосов главной канализационной насосной станции №1 по перекачке всех сточных вод г. о. Чапаевска принесет значительную экономию электроэнергии. Современные насосы значительно превосходят существующие насосы СД 800/32 меньшим потреблением электроэнергии для перекачки одного и того же количества сточных вод и надежность работы этих насосов выше. По данным насос СД 800/32 работает постоянно, при этом потребляя около 1000 тыс. кВтч/год. На сегодня снизился объем перекачки сточных вод г. о. Чапаевск до 500м³/ч, что позволяет подобрать насос меньшей производительности. Одним из вариантов может быть установка трех погружных насосов ( два - в работе, один - резервный). Два погружных насоса фирмы Homa потребляют 360тыс. кВтч/год (установленная мощность двух насосов 40,8 кВт). Затраты на установку трех погружных насосов составят 1600тыс. руб.