Опыт повышения эффективности водоканалов

Среди прочих организаций, относящихся к сфере жилищно-коммунального хозяйства, крупные городские водоканалы стоят особняком. Это понятно – именно водоканалы являются поставщиками жизненно необходимых и населению, и бизнесу услуг – водоснабжения и водоотведения. Будучи стратегическими объектами, они даже в нестабильные времена ощущали поддержку государства, и потому сегодня положение в этих компаниях достаточно устойчивое. Но сама по себе стабильность – вовсе не панацея от всех бед. Сегодня для того, чтобы просто оставаться на месте, нужно бежать изо всех сил, непрерывный рост тарифов на энергию не оставляет иного выбора.

Чтобы не отстать навсегда, оставаться в рамках рентабельности, любому предприятию необходимо постоянно и достаточно быстро развиваться – снижать издержки, повышать эффективность производства. Все это невозможно без применения новейших технологических разработок. И как показывает опыт ведущих российских водоканалов, даже самые крупные вложения окупаются сторицей.

Водоснабжение

Несколько лет назад в Башкирии успешно прошла реконструкция водоснабжения трех промышленно развитых городов – Салавата, Стерлитамака и Ишимбая. Их групповой водозабор обслуживает Салаватводоканал. Как и практически всюду в подобных структурах, львиную долю расходов компании составляет оплата за электроэнергию. Причем до 70 процентов энергозатрат предприятия приходится на насосное оборудование. Большая их часть, до 80 процентов, расходуется на обеспечение работы станций второго и последующего подъемов.

Около 6 лет назад, когда началась модернизация водоканала, на предприятии были установлены насосы Grundfos типа SP. Статистика за прошедшие годы говорит, что удельное энергопотребление снизилось почти на 8 процентов, а утечки – на 11.

Кроме того, за счет применения современных электронных шкафов управления насосы были сведены в единую диспетчерскую сеть. Это позволило аудировать городскую распределительную сеть, попутно обеспечив постоянный мониторинг работы модернизированных водяных скважин.

В системе водоснабжения города проведен анализ гидравлического режима работы сетей, и по его итогам были установлены 6 подкачивающих насосных станций, 4 регулятора давления, что позволило снизить общее давление в городской сети на 1,5 атмосферы. Уже через три года экономический эффект от проведенных мероприятий составил 1 миллион 717 тысяч рублей.

Обобщая, стоит сказать, что логика модернизации Салаватского водоканала вполне укладывается в давно проверенную временем и опытом схему, которая базируется на «трех китах». Первый из них, конечно же, современное оборудование – насосы, запорная арматура, КИП. Выбор комбинации насосов и способа регулирования в зависимости от характеристики сети позволяет оптимизировать текущее энергопотребление по каждому насосу и характеристики насосной станции в целом. Для этого необходима постоянная обратная связь каждого агрегата с центром управления диспетчерской сетью. Второй – диспетчеризация распределяющих сетей. Эта мера дает возможность уменьшить непроизводительную работу насосных станций и сберечь до половины потребляемой насосами электроэнергии.

И, наконец, паспортизация сетей и составление регулярно обновляемых баз данных, где учитываются все особенности. Достоверная информация об узлах сети позволит выполнить корректный гидравлический расчет и дает до 15 процентов дополнительной экономии за счет существенного снижения аварийности и ремонтных работ.

По подобной же схеме идет модернизация и других водоканалов. Например, Ярославский водоканал, один из наиболее крупных в России, уже несколько лет назад начал программу поэтапной реконструкции, включающей замену устаревшего и неэкономичного оборудования и диспетчеризацию насосных станций. В результате на сегодняшний день большую часть насосных станций первого, второго и третьего подъемов здесь представляют установки типа Hydro MPC и 2000.

Такие повысительные установки с каскадным и частотным регулированием, состоящие из нескольких вертикальных многоступенчатых насосов, обладают высочайшим КПД. Современные контроллеры и системы удаленного доступа позволяют управлять насосной станцией без присутствия персонала, а также обеспечивают хранение и передачу необходимой информации, например, об отключении электроэнергии и других нештатных ситуациях.

В комплексе все это обеспечивает не только ощутимую экономию электроэнергии, но и дает возможность существенно снизить трудозатраты. Для обслуживания коммуникаций и насосных станций теперь требуется минимальный штат, ведь к системе подключены в том числе и датчики охранно-пожарной сигнализации, и вся информация о работе насосных станций в городе выводится на единый диспетчерский пульт в режиме реального времени.

Водоподготовка

Базовой задачей водоканалов является не просто поставка воды, но подготовка ее до заданных нормативами параметров. По некоторым данным, загрязненность поверхностных вод в России достигает 70 процентов. В связи с очевидным ухудшением экологической обстановки практически повсеместно, очистка и кондиционирование воды становится все более сложной технической проблемой. До недавнего времени основной технологией водоподготовки была механическая очистка с последующим прямым хлорированием. Однако обработка газообразным хлором по старым схемам представляет очевидную угрозу не только окружающей среде, но и безопасности в целом, из-за сложностей транспортировки и хранения ядовитого газа. Поэтому сегодня эти способы постепенно отступают на второй план и ведущие водоканалы страны обращаются к современным, менее опасным методам. Первой ласточкой модернизации водозаборов в России стала Юго-Западная водопроводная станция (ЮЗВС) Мосводоканала, введенная в эксплуатацию в декабре 2006 года. Ее особенность в том, что, обладая сравнительно небольшой мощностью, около 250 тысяч кубометров воды в сутки, она ориентирована, прежде всего, на получение воды нового уровня качества. Это объясняется спецификой технологической схемы очистки воды ЮЗВС, разработанной и смонтированной немецкой компанией WTE. Методика, кроме традиционных стадий осветления и обеззараживания, включает двухступенчатое озонирование с использованием активированного угля и, впервые в России, мембранное фильтрование. Эта полностью автоматизированная система позволяет исключить попадание в питьевую воду токсичных веществ, болезнетворной микрофлоры и обеспечить полную дезодорацию - удаление запаха.

Речная вода на этой станции проходит обработку флокулянтами (полиалюмогидрохлорид) при помощи установок Polydos производства Grundfos/Alldos. Перед первичной очисткой на фильтрах вода попадает на станцию углевания, где происходит адсорбция примесей суспензией активированного угля. Она также готовится на базе установки Polydos, с последующим дозированием при использовании шнековых насосов Seepex.

Обеззараживание производится путем введения точного количества гипохлорита натрия в подготавливаемую воду при помощи станций дозирования. В данном случае высококонцентрированный раствор NaClO 15-18 процентов (в исходных емкостях) на вводе в водопровод разбавляется, до концентрации в 1 процент, полностью автоматизированной системой разбавления. Это позволяет исключить расходы на организацию растворного узла, существенно снижает риск аварии, дает возможность полностью диспетчеризовать весь процесс и кардинально снижает трудозатраты.

Подобные технологии уже в ближайшем будущем будут применяться повсеместно. Генеральная схема развития водоснабжения города предусматривает, что к 2020 году объемы питьевой воды, полученной по новым методикам, превысят 80 процентов.

Водоотведение

Третьей главной целью водоканалов, помимо водоснабжения и водоподготовки, является водоотведение. Сегодня можно сказать, что без качественной канализации и обработки стоков выполнение двух первых задач может стать проблематичным – из-за загрязнения окружающей среды и вод. Именно поэтому модернизация систем водоотведения становится первоочередной проблемой для многих городов. Причем в данном случае в качестве инвесторов выступают и зарубежные организации и компании.

Характерный пример такого взаимовыгодного сотрудничества – история модернизации очистных сооружений на о. Белом под Санкт-Петербургом. Городские стоки, промышленные и канализационные, еще четверть века назад просто сливались в Неву. Составляющие систему очистки таких вод центральные очистные сооружения начали работу лишь с 1978 года и, к сожалению, за прошедшие годы перестали справляться с возрастающей нагрузкой Северной столицы России. Все это привело к загрязнению не только реки, но и вод Финского залива и Балтики.

В 1996-1998 годах благодаря трехсторонней программе, реализуемой Россией, Данией и Финляндией, была проведена реконструкция Центральных очистных сооружений с установкой на них новых энергоэффективных насосов, позволивших существенно снизить расходы на электроэнергию и создать новые возможности для дальнейшей модернизации.

Одним из наиболее успешных в рамках сотрудничества стал проект по совершенствованию технологии очистки сточных вод на Центральных очистных сооружениях. Их производительность составляет 1500 тысяч кубометров в сутки, что делает этот объект одним из крупнейших в Европе.

Нужно заметить, что помимо очевидной пользы для экологической ситуации на Севере Европы, город получил и очевидную экономию. Так, до реконструкции станция очистки была оснащена 12 пропеллерными насосами, по 125 киловатт каждый. Их сменило такое же количество насосов Grundfos серии S с двукратно сниженным энергопотреблением. Кроме того, значительно уменьшились затраты на обслуживание, во многом благодаря применению запатентованного узла SmartTrim, который позволяет регулировать зазор рабочего колеса, не разбирая насос. Количество простоев, таким образом, было кардинально сокращено.

Столь же показательна ситуация на менее крупных сетях в Курске. Из-за особенностей рельефа – холмистости – местная система канализации является одной из самых сложных в ЦФО России и включает в себя более 30 КНС.

Одна из них "Горелый Лес", построенная более четверти века назад, входит в состав предприятия Курскводоканал и перекачивает стоки из крупного района - Железнодорожного округа с населением порядка 80 тысяч человек - на главную насосную станцию (ГНС). КНС обслуживает не только жилищно- коммунальный сектор, но и крупные промышленные предприятия, и обрабатывает в час около 1800 кубометров стоков.

Изначально на КНС были установлены насосы советского производства, каждый с расходом 2700 кубометров в час при напоре 25 метров. Мощность каждого высоковольтного агрегата составляла 400 киловатт. За годы работы это оборудование устарело и перестало соответствовать потребностям города. Поэтому было принято решение о поэтапной замене насосов, причем критерием подбора являлась надежность и энергоэффективность. В результате, после тщательного обследования и замеров параметров КНС, были смонтированы 2 современных низковольтных канализационных насоса Grundfos серии S по 160 киловатт (один насос в работе, один в резерве), напором 23 метра и расходом 1800 кубометров в час. Кроме того, КНС была полностью автоматизирована. Оптимизация режимов работы КНС позволила более чем в 4 раза снизить расход электроэнергии и существенно сократить затраты на обслуживание КНС.

Дополнительным аргументом в пользу выбора современных насосов стала возможность выбора вертикальной или горизонтальной компоновки агрегатов. В результате были применены вертикальные насосы, благодаря чему не пришлось проводить большого объема строительно-монтажных работ и менять конструкцию самой станции – оборудование идеально вписалось в существующую конфигурацию КНС. Также стоит отметить, что высокий профессионализм всех служб водоканала позволил произвести замену оборудования без остановки КНС.

Сегодня использование передовых энергосберегающих технологий позволяет не только качественно повысить отдачу от работы водоканалов и сделать их экономически эффективными. Модернизация дает возможность ускорить развитие и их клиентов – муниципальных структур и коммерческих организаций, то есть всех тех, кто заинтересован в получении качественных коммунальных услуг по разумным ценам. А значит, в конечном итоге, и всего населения в целом.

Николай ТЕПЛОВ