Меры по снижению производственных затрат на станциях очистки сточных вод
2025-11-14
Цель: Проанализировать составляющие операционных затрат на очистных сооружениях, что позволит снизить затраты, повысить эффективность производства и улучшить оперативное управление.
Метод: Опираясь на практический опыт оперативного управления, предложить оптимизированные подходы к управлению ключевыми компонентами затрат, такими как потребление электроэнергии, с целью достижения ощутимого снижения затрат.
Вывод: Анализ затрат указывает на необходимость усиления детального управления, уделения приоритетного внимания обобщению ежедневного технического опыта и содействию его применению во всех операциях.
В рамках оперативного управления городскими станциями очистки сточных вод можно выявить и обобщить методы энергосбережения и сокращения потребления на различных этапах производства. Практическое применение этих методов позволило продлить срок службы оборудования, сократить потребление энергии, повысить эффективность производства, обеспечить качество продукции и значительно снизить производственные затраты. Ниже изложены следующие аспекты:
1. Потребление электроэнергии
В рамках эксплуатации станций очистки сточных вод потребление электроэнергии составляет наибольшую долю эксплуатационных расходов, поэтому сокращение как потребления, так и расходов имеет решающее значение.
1.1 Использование разницы между пиковыми и минимальными тарифами для снижения затрат на электроэнергию
Поставщики электроэнергии классифицируют промышленные тарифы по пиковым, непиковым и минимальным периодам в зависимости от плотности потребления, причем пиковые тарифы достигают 3–4 раз минимальных тарифов. Максимальное использование этой разницы предполагает концентрацию работы оборудования, подходящего для минимальных периодов, в эти периоды.
Пример 1: Система обезвоживания на обезвоживающей установке может сбрасывать шлам в непиковые часы, оставляя пиковые периоды для транспортировки шлама и технического обслуживания оборудования для обезвоживания.
Пример 2: плановое техническое обслуживание оборудования в пиковые периоды, а ремонт и остановки — в непиковые периоды.
1.2 Усилить автоматизированное управление оборудованием с высоким энергопотреблением и установить рациональные режимы работы. Наиболее энергоемкой системой на очистных сооружениях является система аэрации. Независимо от того, используется ли поверхностная аэрация или аэрация с помощью нагнетателя, эффективное снижение потребления электроэнергии приносит значительные выгоды.
Объем воздуха, подаваемый системой аэрации, в первую очередь отражается на уровне растворенного кислорода (DO) в аэрационном резервуаре. Внедрение замкнутого контура управления между значением DO и рабочими условиями аэрационного оборудования (например, воздуходувок) гарантирует, что после достижения требуемого уровня DO рабочие условия оборудования перестают увеличиваться и могут даже уменьшаться. Такой подход позволяет избежать поддержания номинальной мощности на протяжении всего процесса аэрации. Использование частотно-регулируемых приводов для управления скоростью или ходом аэратора позволяет достичь целей энергосбережения.
При выборе систем аэрации следует учитывать следующее: на крупных и средних очистных сооружениях сточных вод следует отдавать предпочтение аэрации с помощью нагнетателей, а не поверхностной аэрации. По сравнению с поверхностной аэрацией, аэрация с помощью нагнетателей обеспечивает более высокую степень использования кислорода, более высокую эффективность оксигенации и меньшее потребление энергии.
Необходимо уделять внимание расположению аэрационных устройств в аэрационных резервуарах: устройства должны быть плотно расположены на входном конце и редко — на выходном конце по длине резервуара. Если органическая нагрузка постепенно уменьшается по длине резервуара, одинаковая плотность аэраторов на обоих концах является неэффективной конструкцией; чрезмерно высокие уровни растворенного кислорода также препятствуют росту ила. В системах аэрации с помощью нагнетателей выбор аэратора имеет решающее значение: трубчатые аэраторы превосходят дисковые аэраторы, обеспечивая более высокую оксигенацию при снижении энергопотребления на 10–15 %.
1.3 Усилить патрульный контроль производственного оборудования и соответствующим образом скорректировать режимы работы Энергосбережение является как технической задачей, так и системным обязательством, которое необходимо соблюдать. Регулярные проверки оборудования станций очистки сточных вод часто показывают, что после установки автоматических рабочих параметров многие операторы перестают тщательно контролировать работу оборудования. Независимо от расхода поступающей воды, ее качества или условий роста ила в биологических резервуарах, все оборудование работает в одном заранее установленном режиме.
Пример 1: При управлении работой подъемных насосов для поступающих сточных вод убедитесь, что насосы работают при максимально возможном уровне жидкости, не вызывая перелива. Избегайте включения нескольких насосов при более низких уровнях жидкости, так как это приводит к потере электроэнергии без увеличения производительности насосов.
Пример 2: Когда поток поступающих сточных вод ниже расчетной мощности, отрегулируйте скорость обратного потока, изменив количество и время работы обратных насосов, чтобы достичь оптимального коэффициента обратного потока.
Пример 3: Когда объем притока падает ниже проектных значений или когда концентрация качества приточной воды значительно ниже проектных параметров, рабочий цикл системы биологической очистки может быть скорректирован. Это включает в себя сокращение периодов аэрации для снижения энергопотребления. Поэтому корректировки режима процесса должны производиться на основе фактических условий на объекте и адаптироваться в режиме реального времени. Поддержание одного режима работы не только ставит под угрозу безопасность эксплуатации, но и приводит к ненужным потерям.
1.4 Усилить меры по техническому обслуживанию оборудования, чтобы обеспечить его работу в оптимальных условиях. Усилить регулярную смазку и техническое обслуживание, чтобы снизить частоту отказов и поддерживать оборудование в режиме высокой эффективности. Минимизировать потери энергии, тем самым снижая потребление электроэнергии.
2.1 Потребление водопроводной воды
В рамках работы очистных сооружений водоотведения потребление водопроводной воды в основном сосредоточено в системе обезвоживания осадка для промывки фильтрующих тканей. На практике, если вторично очищенные сточные воды соответствуют стандартам регенерированной воды или если часть из них достигает соответствия благодаря усовершенствованной очистке, эти вторичные сточные воды должны использоваться, где это возможно, для замены водопроводной воды. Эта вода может использоваться для промывки фильтрующих тканей, приготовления химикатов и других целей, таких как орошение ландшафта, мытье дорог и смыв туалетов. Такая замена приводит к немедленному снижению затрат на воду и сохранению водных ресурсов.
2.2 Потребление флокулянтов
Флокулянты, преимущественно используемые в процессах обезвоживания осадка на очистных сооружениях, как правило, представляют собой дорогостоящие высокомолекулярные катионные полиакриламиды (ПАМ). Эффективное сокращение количества используемого флокулянта является действенным способом снижения затрат.
3.1 Выбор химического вещества
Важно выбрать вещества, которые снижают влажность осадка и требуют меньшей дозировки на единицу. Первоначальные лабораторные испытания флокуляции должны проводиться на предоставленных образцах веществ. Затем два-три вещества, продемонстрировавшие благоприятные результаты, должны пройти эксплуатационные испытания для оценки конечной производительности по сбросу осадка, что позволит определить окончательный выбор вещества.
3.2 Подготовка вещества
На основе эмпирических значений, полученных в ходе пилотных испытаний, приготовьте химический раствор с концентрацией, как правило, от 1 до 3‰. Во время приготовления строго соблюдайте период созревания, чтобы обеспечить полное растворение химического вещества в воде без образования комков. Несоблюдение этого требования приведет к потерям, снижению эффективности слива осадка и потенциальному образованию засорений в фильтрующих тканях и трубопроводах, что приведет к дальнейшим потерям.
3.3 Дозировка химического вещества
После приготовления контролируйте изменения характеристик поступающего осадка и качества выходящего осадка во время дозирования. Своевременно корректируйте дозировку химикатов для достижения оптимального соотношения дозирования.
3.4 Хранение и использование химикатов
Храните химикаты в сухом складе в закрытых мешках. Во время использования берите только то количество, которое необходимо для немедленного потребления. Неиспользованные химикаты следует закрывать, чтобы предотвратить поглощение влаги. При приготовлении химических растворов следует избегать избыточного приготовления. Растворы, оставленные на длительное время, подвержены гидролизу и становятся непригодными для использования.
2. Затраты на утилизацию осадка
Ежедневно на очистных сооружениях образуется обезвоженный осадок, который требует утилизации. Долгосрочные стратегии должны уделять приоритетное внимание преобразованию отходов в ценные ресурсы путем их вторичного использования. Однако в настоящее время во многих регионах отсутствуют возможности для рекуперации ресурсов, что делает необходимым утилизацию на полигонах для захоронения отходов. Для снижения эксплуатационных затрат необходимо сосредоточить усилия на оптимизации процессов производства осадка: снижении влажности обезвоженного осадка, увеличении концентрации твердых веществ и повышении эффективности производства осадка.
Необходимо контролировать влажность остаточного осадка, поступающего в резервуары для хранения. Он должен состоять из уплотненных хлопьев, образованных в результате осаждения и сжатия. Кроме того, при каждой экстракции остаточного осадка не следует эксплуатировать остаточный насос в течение длительного времени. Рекомендуется проводить несколько экстракций в день небольшими партиями.
Остаточный шлам должен быть максимально сконцентрирован в резервуаре для хранения перед обработкой. Это позволяет эффективно использовать гравитационную концентрацию для снижения влажности и создать основу для минимизации дозировки химикатов на последующих этапах.
Установление соответствующих пропорций и концентраций химикатов обеспечивает оптимальную работу оборудования для обезвоживания, гарантируя соответствие шлама после обезвоживания стандартам по влажности.
Для дальнейшего уменьшения объема осадка перед утилизацией могут применяться методы естественной сушки. Это повышает содержание твердых веществ в осадке и соответственно снижает энергопотребление и расход воды оборудования для обезвоживания. Одновременно это снижает транспортные расходы на перевозку осадка и плату за захоронение на свалках.
Снижение затрат требует тщательного внимания к каждой детали и ежедневного усердного выполнения. Только благодаря такой приверженности предприятие может достичь устойчивого и стабильного развития.
