Витрати водоканалів на неефективну аерацію

Сьогодні питання, пов’язані з електроенергією, є актуальними, як ніколи. Її нестача та висока вартість змушують шукати нові шляхи для більш раціонального використання і без того обмежених ресурсів. Особливо гостро цей дефіцит відчувають водоканали. Повітродувна станція споживає від 60% до 80% загальної кількості електроенергії, що споживають очисні споруди (ОС). Здебільшого це викликано використанням застарілих технологій та обладнання. Модернізація аераційної системи з використанням сучасних технологій дозволить значно зменшити об’єм повітря, необхідний для підтримування біологічних процесів у аеротенку. Завдяки цьому водоканали можуть істотно зменшити витрати на електроенергію.

Більшість очисних споруд в Україні будувалися 50-70 років тому. Нині вони потребують реконструкції через фізичний знос обладнання та використання морально застарілих технологій для очищення стічних вод. Це комплексна проблема, яка потребує комплексного вирішення. Якщо подивитися на сучасні ОС в Європі, ми побачимо, що там дуже високий рівень автоматизації, завдяки чому собівартість очищення стічних вод набагато нижча. В той час як на українських ОС рівень автоматизації залишається на рівні минулого століття.

Для прикладу, водоканал середнього розміру може витрачати понад 100 000 євро на рік на електроенергію для аерації. Це значна сума, яка може бути менше завдяки впровадженню більш ефективних технологій. Відсутність контролю у реальному часі обсягу повітря, що подається до аеротенку, та контролю рівня кисню в аеротенку значно ускладнює оптимізацію процесу і веде до надмірних витрат електроенергії. Крім того, зношені повітропроводи та аератори спричиняють додаткові втрати повітря, що ще більше збільшує витрати.

Мал. 1. Структура споживання електроенергії водоканалом

Комплексний підхід до вирішення проблем з аерацією

Запорукою ефективної роботи системи аерації є комплексний підхід до вирішення цієї проблеми. Перш за все, необхідно визначити проблеми, які найчастіше зустрічаються. Серед найбільш болючих питань, пов’язаних з аерацією:

• Використання радянських повітродувок, які працюють вже більше 40 років (низький ККД, часті ремонти, складності з регулюванням продуктивності або відсутність можливості регуляції).
• Відсутність регулювання продуктивності повітродувки або ручне регулювання (надлишкові витрати повітря).
• Неправильна розкладка аераторів (нерівномірний розподіл повітря в системі).
• Використання аераторів без належного догляду (нерівномірний розподіл повітря, зниження SOTE, збільшення спротиву аераторів).
• Великий спротив у трубопроводі (збільшення необхідного тиску в системі).

Щоб досягти максимальної ефективності системи аерації, необхідно впровадити такі заходи:

1. Модернізація повітродувок: Старі радянські повітродувки мають низький коефіцієнт корисної дії (ККД), часто виходять з ладу та не дозволяють точно регулювати обсяг подачі повітря. Встановлення сучасних відцентрових повітродувок з високим ККД (80-85%) і широким діапазоном регулювання (40-100%) дозволяє значно зменшити споживання електроенергії.

2. Інсталяція систем автоматизації: Використання сучасних систем моніторингу та контролю, таких як BinderGroup, дозволяє автоматично регулювати обсяг подачі повітря, виходячи з поточних потреб очисних споруд. Це дозволяє уникнути перевитрат повітря і забезпечити оптимальні умови для біологічних процесів в аеротенку.

3. Оптимізація розкладки аераторів: Правильне розміщення аераторів в системі забезпечує рівномірний розподіл повітря і знижує спротив у системі. Використання високоефективних аераторів з високим SOTE і низьким спротивом дозволяє додатково зменшити витрати електроенергії.

4. Профілактичне обслуговування: Регулярне обслуговування та очищення аераторів дозволяє підтримувати їх ефективність на високому рівні, зменшуючи спротив і знижуючи витрати на електроенергію.

Мал. 2. Основні компоненти системи аерації

Повітродувки Esmil NextTurbo

Компанія Esmil у співпраці з італійською компанією NextTurbo виготовлює сучасні відцентрові повітродувки. Спільне виробництво використовує всі можливості, які надає багаторічний досвід NextTurbo в розробці та виготовленні повітродувок та великі технологічні та виробничі можливості Esmil. Місією співпраці є забезпечення України енергоефективними, економічно вигідними, сучасними повітродувками і системами аерації.

Повітродувки Esmil Next Turbo вирізняють такі особливості:

• широкий діапазон регулювання – 40-100%;
• високий ККД на всьому діапазоні регулювання – 80-85%;
• широкий діапазон продуктивності від 2 000 м3/год до 70 000 м3/год;
• регулювання за допомогою лопаток на вході та на виході з дифузора, без використання VFD;
• надійна та перевірена часом конструкція.

Мал. 3. Повітродувка Esmil Next Turbo

Завдяки високому ККД та можливості точного регулювання, повітродувки Esmil Next Turbo забезпечують стабільне зниження витрат на електроенергію. Це робить їх особливо привабливими для модернізації очисних споруд, де витрати на електроенергію складають значну частину операційних витрат. Встановлення таких повітродувок дозволяє швидко окупити витрати на модернізацію завдяки економії на електроенергії.

Системи моніторингу та контролю BinderGroup

Сьогодні система моніторингу та контролю є невід’ємною частиною будь якого процесу. Процес очищення води не виключення. Використання систем моніторингу та контролю дає можливість не просто спостерігати за станом та перебігом процесів у реальному часі, але й раціонально використовувати наявні ресурси.

Переваги використання системи моніторингу та контролю:

• Зменшення перепаду тиску і точність позиціювання регулюючих клапанів аерації;
• Система контролю у реальному часі зі штучним інтелектом – самонавчання та саморегулювання параметрів керування;
• Точне регулювання рівня DO в залежності від навантаження;
• Автоматичне регулювання DO-SET на основі аміаку;
• Автоматичний перехід на переривчасту аерацію при низькому навантаженні;
• Покращення розподілу навантаження в проточних аеротенках;
• Автоматичне енергоефективне керування повітродувкою;
• Автоматичне динамічне регулювання тиску в колекторі;
• Автоматичне керування залежно від навантаження

На графіку (мал.4) продемонстровано порівняння рівня розчиненого кисню (DO) в аеротенку без використання системи контролю (верхня частина графіку) та з використанням системи контролю (нижня частина графіку).

Мал. 4. Графік порівняння рівня розчиненого кисню (DO) в аеротенку без та з використанням системи контролю

У верхній частині графіку показано, як змінюється фактичний рівень DO (синя лінія) без використання системи контролю. Фактичне DO (синя лінія) значно відхиляється від заданого рівня DO (зелена лінія). Це свідчить про нестабільність рівня кисню в аеротенку, що може негативно вплинути на ефективність біологічних процесів очищення води. Без системи контролю рівень DO часто перевищує необхідний, що призводить до перевитрат повітря та електроенергії. Також можливо падіння рівня DO нижче мінімально необхідного рівня, що погіршує якість очищення води.

В нижній частині графіку показано, як змінюється фактичний рівень DO (синя лінія) з використанням системи контролю. Фактичне DO (синя лінія) підтримується стабільно близько до заданого рівня (зелена лінія) з незначними коливаннями. Це свідчить про стабільність рівня кисню в аеротенку, що забезпечує оптимальні умови для біологічних процесів очищення води. З використанням системи контролю рівень DO підтримується стабільно на заданому рівні, що дозволяє уникнути перевитрат повітря та електроенергії, а також забезпечує високу якість очищення води.

Вплив використання системи контролю наглядно продемонстровано на графіку нижче (мал. 5), де показано зміни впродовж 2 тижнів з та без використання системи контролю, з однаковою конфігурацією повітродувки.

Мал. 5. Графік концентрації DO при використанню системи контролю та без

Як видно на графіку, використання системи контролю дозволяє підтримувати реальну концентрацію DO максимально наближеною до заданого значення в 2мг/л. В результаті при використанню системи контролю, середнє значення DO склало 1,8 мг/л порівняно з 4,8 мг/л без використання системи контролю. Тобто зменшення складає 42,6%.

Автоматичне регулювання тиску в колекторі та оптимізація роботи повітродувок на основі фактичних потреб дозволяє додатково зекономити 8-10% електроенергії. В цілому використання системи моніторингу та контролю може забезпечити зниження витрат на електроенергію до 40%, що значно покращить економічні показники роботи очисних споруд.

Трубчасті аератори Esmil

Аератори власного виробництва компанії Esmil вже багато років використовуються на очисних спорудах у всьому світі. Завдяки особливостям конструкції та технології виготовлення, нам вдалось отримати продукт, який демонструє високу ефективність та надійність впродовж багатьох років. Аератори Esmil мають ряд важливих переваг порівняно з іншими видами аераторів, зокрема:

• Високий показник переносу кисню (SOTE): забезпечує максимальну ефективність аерації, що дозволяє значно знизити витрати електроенергії.
• Низький спротив: дозволяє зменшити енергоспоживання повітродувок та забезпечити стабільну роботу системи.
• Висока стійкість до корозії: використання високоякісних матеріалів, таких як PVC та LDPE, забезпечує довговічність аераторів навіть у агресивних середовищах.
• Стійкість до біологічного заростання: спеціальна конструкція та матеріали аераторів запобігають заростанню біологічним матеріалом, що підтримує їх ефективність протягом тривалого часу.

Трубчасті аератори Esmil складаються з наступних компонентів:

• Перфорована труба (PVC): забезпечує рівномірний розподіл повітря по всій довжині аератора.
• Фібропористий диспергатор (LDPE): забезпечує ефективний перенос кисню у воді, що дозволяє досягти високого SOTE.
• Вставка поперечного кільця (LDPE): додатково зміцнює конструкцію аератора, забезпечуючи його стійкість та надійність.

Мал. 6. Конструкція трубчастого аератора Esmil

Завдяки високому показнику SOTE та низькому спротиву, аератори Esmil дозволяють значно знизити витрати на електроенергію. Використання аераторів Esmil на очисних спорудах дозволяє знизити витрати електроенергії до 15% в порівнянні з іншими видами аераторів. Це досягається завдяки ефективнішому переносу кисню та зменшенню енергоспоживання повітродувок.

Переваги використання аераторів Esmil:

• Зниження експлуатаційних витрат: завдяки високій ефективності переносу кисню та низькому спротиву, аератори Esmil дозволяють значно знизити витрати на електроенергію.
• Довговічність: використання високоякісних матеріалів забезпечує тривалий термін служби аераторів без втрати їх ефективності.
• Простота обслуговування: аератори Esmil потребують мінімального обслуговування, що знижує експлуатаційні витрати та забезпечує безперебійну роботу системи аерації.
• Екологічність: зменшення витрат електроенергії та використання стійких до корозії матеріалів робить аератори Esmil екологічно чистим рішенням для очисних споруд.

Сумарний економічний ефект модернізації системи аерації

Модернізація аераційної системи за допомогою комплексних рішень від компанії Esmil включає встановлення сучасних повітродувок, систем моніторингу та контролю, а також аераторів. Такий підхід дозволяє значно скоротити витрати на електроенергію та знизити експлуатаційні витрати очисних споруд.

Вплив модернізації на економію витрат електроенергії

1. Встановлення аераторів Esmil:

• Завдяки високому показнику SOTE та низькому спротиву, аератори Esmil можуть знизити витрати на електроенергію на 10-15%.
• Для очисних споруд, які споживають 2 943 МВт год електроенергії на рік, встановлення аераторів Esmil може знизити споживання на 294-374 МВт год. При вартості електроенергії 0.1631 USD/кВт·год це еквівалентно економії 47 928 – 60 999 USD на рік.

2. Модернізація повітродувок:

• Використання повітродувок Esmil NextTurbo з високим ККД (80-85%) та широким діапазоном регулювання (40-100%) дозволяє знизити споживання електроенергії на 20-30%.
• Якщо після встановлення аераторів споживання електроенергії складає 2 569 МВт·год на рік, модернізація повітродувок може знизити це споживання додатково на 514-771 МВт·год, що еквівалентно економії 83 833 -125 750 USD на рік.

3. Впровадження систем моніторингу та контролю:

• Використання систем BinderGroup для автоматичного регулювання тиску, оптимізації роботи вентиляторів та підтримання оптимального рівня DO дозволяє додатково заощадити 20-40% електроенергії.
• Якщо після модернізації аераторів та повітродувок споживання електроенергії складає 1 798 МВт·год на рік, впровадження систем BinderGroup може знизити це споживання на 360-719 МВт·год, що еквівалентно додатковій економії 58 716 -117 269 USD на рік.

Загальна економія

Після впровадження всіх заходів модернізації, загальна економія електроенергії може досягти:

• Аератори Esmil: 294-374 МВт·год на рік (47 928 – 60 999 USD)
• Модернізація повітродувок: 514-771 МВт·год на рік (83 833 -125 750 USD)
• Системи моніторингу та контролю: 360-719 МВт·год на рік (58 716 -117 269 USD)

Загальна економія електроенергії може скласти від 1 168 до 1 864 МВт·год на рік, що еквівалентно фінансовій економії від 190 500 до 304 018 USD на рік.

Вигоди від модернізації

1. Економія електроенергії:

• Значне зниження витрат на електроенергію, що дозволяє окупити витрати на модернізацію за кілька років.
• Зниження викидів CO2 завдяки зменшенню споживання енергії, що відповідає сучасним екологічним стандартам.

2. Зниження експлуатаційних витрат:

• Зменшення потреби у частому обслуговуванні та ремонті обладнання.
• Покращення надійності та ефективності роботи очисних споруд.

3. Покращення якості очищення стічних вод:

• Підтримання оптимальних умов для біологічних процесів в аеротенках завдяки точному регулюванню подачі повітря та рівня DO.

Таким чином, комплексний підхід до модернізації аераційної системи дозволяє не тільки значно знизити витрати на електроенергію, але й покращити ефективність та надійність роботи очисних споруд, забезпечуючи при цьому відповідність сучасним екологічним стандартам. А з врахуванням постійного зростання вартості на електроенергію ви зможете швидко повернути свої інвестиції в систему аерації.

Простота рішення: немає потреби у великій реконструкції

Для того щоб знизити витрати на роботі системи аерації, не обов’язково проводити масштабну модернізацію, яка включає усі вищеописані компоненти. Почати можна з менш масштабних, але ефективних заходів. Один з найпростіших та найефективніших кроків – це заміна аераторів.

Пріоритетність заміни аераторів. Заміна аераторів є однією з найменш затратних і водночас ефективних мір для зниження витрат на електроенергію. Це рішення має декілька важливих переваг:

1. Незалежність від інших компонентів системи:

• Заміна аераторів може бути здійснена без змін в інших компонентах системи аерації, таких як повітродувки чи трубопроводи.
• Нові аератори забезпечують значне підвищення ефективності навіть в умовах використання старих повітродувок.

2. Швидкий результат:

• Встановлення нових аераторів Esmil з високим SOTE та низьким спротивом дозволяє знизити витрати на електроенергію до 15% відразу після їх заміни.
• Впровадження сучасних аераторів не потребує тривалого часу на монтаж і налаштування, що дозволяє швидко побачити результат у зниженні витрат.

3. Мінімальні інвестиції:

• Заміна аераторів є значно менш затратним заходом порівняно з модернізацією повітродувок або впровадженням комплексних систем моніторингу та контролю.
• Вартість заміни аераторів швидко окупається за рахунок зниження витрат на електроенергію.

4. Підвищення загальної ефективності системи:

• Високоефективні аератори забезпечують рівномірний розподіл повітря та підтримання оптимальних умов для біологічних процесів в аеротенках.
• Це дозволяє покращити якість очищення стічних вод і підвищити надійність роботи очисних споруд.

Вигоди від поетапної модернізації. Поетапний підхід до модернізації дозволяє поступово покращувати ефективність роботи системи аерації без великих інвестицій на початковому етапі. Почавши з заміни аераторів, ви може поступово впроваджувати інші компоненти, такі як повітродувки Esmil NextTurbo та системи моніторингу BinderGroup, залежно від фінансових можливостей та пріоритетів.

Приклади поетапної модернізації:

1. Етап 1: Заміна аераторів:

• Встановлення аераторів Esmil з високим SOTE та низьким спротивом.
• Зниження витрат на електроенергію на 10-15%.

2. Етап 2: Модернізація повітродувок:

• Встановлення повітродувок Esmil NextTurbo з високим ККД та широким діапазоном регулювання.
• Додаткове зниження витрат на електроенергію на 20-30%.

3. Етап 3: Впровадження систем моніторингу та контролю:

• Встановлення систем BinderGroup для автоматичного регулювання тиску та оптимізації роботи системи.
• Додаткове зниження витрат на електроенергію на 20-40%.

Підтримка та сервіс. Компанія Esmil надає комплексні послуги з модернізації систем аерації, починаючи від консультацій та проектування до встановлення та технічного обслуговування. Наші спеціалісти допоможуть визначити оптимальну стратегію модернізації та забезпечать її ефективне впровадження, що дозволить замовнику поступово знижувати витрати на електроенергію та покращувати ефективність роботи очисних споруд.

Таким чином, поетапна модернізація системи аерації, починаючи з заміни аераторів, є простим та ефективним рішенням для зниження витрат на електроенергію та підвищення ефективності роботи очисних споруд.

Український виробник для українських водоканалів

Компанія Esmil пишається своїм статусом вітчизняного виробника, що тісно співпрацює з провідними європейськими компаніями для забезпечення високої якості своєї продукції. Ми працюємо у партнерстві з італійською компанією NextTurbo для виробництва сучасних відцентрових повітродувок, а також з німецькою компанією BinderGroup для впровадження передових систем моніторингу та контролю. Це дозволяє нам пропонувати ринку України інноваційні та ефективні рішення для аераційних систем.

Мал. 7. Виробничий заклад Esmil Україна

Переваги співпраці з місцевим виробником:

1. Швидка реакція на потреби клієнтів:

• Оскільки виробництво повітродувок і аераторів знаходиться в Україні, ми можемо оперативно реагувати на запити клієнтів та швидко постачати необхідне обладнання.
• Відсутність затримок, пов’язаних з імпортом, дозволяє значно скоротити час впровадження нових систем аерації.

2. Оперативні сервісні послуги:

• Наша компанія забезпечує повний спектр сервісних послуг, включаючи встановлення, налаштування, технічне обслуговування та ремонт обладнання.
• Завдяки розташуванню виробничих потужностей в Україні, наші спеціалісти можуть швидко прибувати на об’єкти та надавати необхідну технічну підтримку.

3. Економічна вигода:

• Виробництво обладнання в Україні дозволяє нам знизити витрати на логістику та митні збори, що робить наші продукти більш доступними для місцевих клієнтів.
• Місцеве виробництво сприяє розвитку економіки та створенню робочих місць в Україні.

4. Висока якість та інновації:

• Співпраця з NextTurbo та BinderGroup, а також використання сучасних технологій дозволяє нам виробляти обладнання найвищої якості.
• Наші аератори та повітродувки відповідають сучасним європейським стандартам і забезпечують високу ефективність та надійність роботи.

Компанія Esmil надає комплексні послуги з підтримки клієнтів на всіх етапах впровадження систем аерації:

• Консультації та проектування: Наші спеціалісти допоможуть вам вибрати оптимальні рішення для модернізації систем аерації з урахуванням специфіки вашого об’єкту та потреб.
• Встановлення та налаштування: Ми забезпечуємо якісне та швидке встановлення обладнання, а також його налаштування для забезпечення максимальної ефективності роботи.
• Технічне обслуговування та ремонт: Наші сервісні спеціалісти забезпечують оперативне технічне обслуговування та ремонт обладнання, що гарантує його безперебійну роботу та довговічність.

Таким чином, вибір компанії Esmil як постачальника комплексних рішень для модернізації систем аерації не лише забезпечує високу якість та ефективність обладнання, але й надає додаткові переваги у вигляді оперативної підтримки та сервісного обслуговування. Місцеве виробництво дозволяє нам швидко реагувати на потреби клієнтів та забезпечувати надійність роботи очисних споруд, сприяючи їх ефективній та економічній експлуатації.