Большаков Н.Ю., ООО "Джи-Эс-Пи-Прожект" "Оптимизация подачи воздухав аэротенк как основа повышения энергоэффективности

WATER AND WASTEWATER TECHNOLOGIS

gsp-project.com

October 2015 | Nikolay Bolshakov

GSP-Project LtdОПТИМИЗАЦИЯ ПОДАЧИ ВОЗДУХА В АЭРОТЕНК КАК ОСНОВА ПОВЫШЕНИЯ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ КОС

2

gsp-project.com


РАСХОД ПРОДАВАЕМОГО НА АЭРАЦИЮ ВОЗДУХА ЗАВИСИТ ОТ :

1. Характеристики поступающих на сооружения биологической очистки сточных вод.

2. Применяемой технологии биологической очистки (технология аэробной биологической очистки от органических веществ без нитрификации и с нитрификацией, технология нитриденитрификации, технология одновременного глубокого удаления органических веществ, азота и фосфора) и технологического режима работы сооружений биологической очистки сточных вод.

3. Типа и характеристик используемого аэрационного оборудования (с учетом схемы размещения аэраторов в аэротенке).

4. Правильности подбора и возможностей используемого воздуходувного оборудования.

5. Уровня автоматизации подачи воздуха в аэротенк.

3

gsp-project.com


РАСЧЕТ РАСХОДА ВОЗДУХА НА АЭРАЦИЮ (Qв, м3/час) по СНиП 2.04.03-85

airводыв qQQ

exen SSqО 02

(1)

оaTair cckkkk

Оq

321

2 (2)

(3)

где Qводы расчетный расход сточной воды для аэротенков, м3/час; qair – удельный расход воздуха на 1м3 очищаемой воды, м3/м3 ; O2 – общее потребление молекулярного кислорода в аэротенке, мг/л; k1, k2, k3, kT – коэффициенты СНиП, зависящие от типа аэрационного оборудования, глубины его погружения, температуры и состава сточных вод; ca, co – растворимость кислорода воздуха в воде и средняя концентрация кислорода в аэротенке соответственно, мг/л; q0 – удельный расход кислорода воздуха, мг на мг снятой БПКп; Sen – БПКп поступающей в аэротенк сточной воды, мг/л; Sex – БПКп очищенной воды, мг/л.

4

gsp-project.com


ОБЩЕЕ ПОТРЕБЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНОГО КИСЛОРОДА В АЭРОТЕНКЕ (О2, мг/л) (4)HОВ OOО 222

где О2ОВ – потребление кислорода на биоокисление органических веществ (мг/л); О2Н – потребление кислорода на биоокисление аммонийного азота до нитратного азота в ходе нитрификации (мг/л).

Величина О2ОВ складывается из трех составляющих:

1. Потребление кислорода (включая кислород нитратов) на биоокисление растворенных органических веществ (О2L, мг/л) с целью получения энергии необходимой для биосинтеза.

2. Потребление кислорода (включая нитратный кислород) на эндогенное дыхание активного ила (О2энд, мг/л).

3. Экономия молекулярного кислорода за счет использования нитратов на биоокисление части органических веществ в ходе денитрификации (О2D, мг/л).

5

gsp-project.com


ОБЩЕЕ ПОТРЕБЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНОГО КИСЛОРОДА В АЭРОТЕНКЕ (О2, мг/л)

(5)DНэндL OOOOО 22222

exenL LLzО 02

)1(1 02 Вexen

x

xэнд fBLy

bAbО

Т

Т

DD nО 86,22

DНВвхвхx

xвыхвхБПК nNfBLy

bAbLLzО

Т

T

86,257,4)1(1

)( 002

(10)

Нн NО 57,42

(6)

(7)

(8)

(9)

6

gsp-project.com


где z0 истинный энергетический коэффициент, кгО2/кгБПК; Len, Lex БПКп фильтрованной пробы сточной воды на входе и выходе аэротенка соответственно, мг/л; A кислородный эквивалент самоокисляющейся биомассы, кгО2/кг беззольной массы

активного ила; bТ константа скорости самоокисления биомассы при температуре сточной воды T (С), сут-1; x возраст активного ила, сут.; y0 истинный экономический коэффициент, кг/кгХПК; Ben концентрация взвешенных веществ в сточной воде на входе аэротенка, мг/л; fB небиодеградируемая часть в исходных взвешенных веществах; Nн=Nen+Nox-Na

ex; nD=Nн+nen-naex; Nн количество нитрифицированного

азота, т.е. количество аммонийного азота окисленного до азота нитратного в ходе нитрификации, мг/л; Nen эффективная концентрация аммонийного азота на входе аэротенка (концентрация аммонийного азота в сточной воде на входе аэротенка за вычетом его потребления на синтез биомассы, но с учетом выхода аммонийного азота из органических веществ при их окислении в ходе эндогенного дыхания), мг/л; Nox вторичное загрязнение воды аммонийным азотом в ходе биодеструкции взвешенных веществ сточной воды и биомассы активного ила, мг/л; Na

ex концентрация аммонийного азота на выходе аэротенка, мг/л; nen, na

ex концентрации нитратного азота на входе и выходе аэротенка соответственно, мг/л.

7

gsp-project.com


МЕТОДИКА РАСЧЕТА ВОЗРАСТА И ПРИРОСТА ИЛА

(11)

xT

xTenxTen

x

bbBbL

X

XX

1)5,01()2,01(45,0

где время пребывания сточной воды в аэротенке, сут.; X – прирост активного

ила, мг/л ; X – средняя по объему концентрация ила в аэротенке, мг/л.

8

gsp-project.com


ЗАВИСИМОСТЬ УДЕЛЬНОГО КИСЛОРОДА ВОЗДУХА ОТ ВОЗРАСТА АКТИВНОГО ИЛА

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

1,8

0 5 10 15 20 25 30

ВОЗРАСТ АКТИВНОГО ИЛА, СУТ.

УДЕЛ

ЬН

ЫЙ

РА

СХО

Д К

ИС

ЛО

РОД

А В

ОЗД

УХА

аэротенк с нитриденитрификациейаэротенк с нитрификациейаэротенк без нитрификациипо СНиП 2.04.03-85

9

gsp-project.com


ПЕРЕХОД СО СРЕДНЕПУЗЫРЧАТОЙ ПРИСТЕНОЧНОЙ АЭРАЦИИ НА ДИСКОВУЮ МЕМБРАННУЮ МЕЛКОПУЗЫРЧАТУЮ АЭРАЦИОННУЮ СИСТЕМУ

РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА ПОТРЕБНОГО РАСХОДА ВОЗДУХА ПРИ ПЕРЕХОДЕ НА ДИСКОВУЮ АЭРАЦИОННУЮ СИСТЕМУ

10

gsp-project.com


11

gsp-project.com


КОС г. ТихвинПотребный расход воздуха 16 февраля 2015г.

3487

2243

4407

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22

Время, час

Расх

од в

озду

ха, к

уб. м

/час

Часовой расход воздуха, куб. м/час Средний часовой расход, куб. м/час MIN MAX

12

gsp-project.com


КОС г. ТихвинПотребный расход воздуха 08 апреля 2015г.

2942

1343

3895

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22

Время, час

Расх

од в

озду

ха, к

уб. м

/час

Расчетный часовой расход воздуха, куб. м/час Средний часовой расход, куб. м/час MIN MAX

13

gsp-project.com


КОС г. ТихвинПотребный расход воздуха 01 июля 2015г.

3009

1767

4043

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22

Время, час

Расх

од в

озду

ха, к

уб. м

/час

Расчетный часовой расход воздуха, куб. м/час Средний часовой расход, куб. м/час MIN MAX

14

gsp-project.com


ОТЛИЧИТЕЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ТУРБОКОМПРЕССОРОВ Sulzer ABS HST

• магнитные подшипники, обеспечивающие отсутствие механического износа и минимальные потери энергии на трение;

• электродвигатель на постоянных магнитах, обладающий самым высоким на сегодня, классом КПД;

• конструкция, интегрирующая компрессор, двигатель, преобразователь частоты, шкаф управления;

• массогабаритные характеристики, что позволяет снизить расходы на строительство и реконструкции;

• низкая стоимость монтажных работ – из-за отсутствия необходимости специального фундамента, использования грузоподъемной техники;

• модульность системы, позволяющая параллельную работу группы компрессоров;• совместимость с другими типами воздуходувных машин, что делает возможным

поэтапную модернизацию воздуходувных станций, для экономии средств.

15

gsp-project.com


УСТРОЙСТВО ТУРБОКОМПРЕССОРА Sulzer ABS HST

16

gsp-project.com


ТЕХНОЛОГИЯ АЭРОБНОЙ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ ОТ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ С РЕГЕНЕРАЦИЕЙ АКТИВНОГО

в о з в р а т н ы й и в о з в р а т н ы й и лл избыточный избыточный

илил

иловая иловая смесьсмесь

очищеннаочищенная водая вода

NN

воздух на воздух на аэрациюаэрациюсточнасточная водая вода

RR

ТЕХНОЛОГИЯ НИТРИДЕНИТРИФИКАЦИИ, РЕАЛИЗОВАННАЯ НА КОС Г. ТИХВИНвоздух на воздух на аэрациюаэрацию

в о з в р а т н ы й и в о з в р а т н ы й и лл

избыточный и избыточный и лл

иловаиловая я

смесьсмесь

очищеннаочищенная водая вода

N2N2

сточнасточная водая вода

N1N1 DD22

DD11

17

gsp-project.com


ИНТЕНСИВНОСТЬ АЭРАЦИИ ДО И ПОСЛЕ УСТАНОВКИ НОВОЙ АЭРАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ НА КОС Г. ТИХВИН

до после

18

gsp-project.com


ОЧИСТКА ОТ АЗОТА НА КОС Г. ТИХВИН ДО И ПОСЛЕ ПЕРЕХОДА НА ТЕХНОЛОГИЮ НИТРИДЕНИТРИФИКАЦИИ

Применяемая технология

Концентрация в очищенной воде(выход очистных сооружений г.Тихвин), мг/л

N-NH4+

N-NO2-

N-NO3-

Азот неорганический

Азот органический

Общий азот

Традиционная технология 0,96 0,21 16,9 18,1 0,78 18,9

Технология нитриденитрификации 0,18 0,05 5,9 6,13 0,75 6,9

19

gsp-project.com


Переход с традиционной технологии биологической очистки на технологию нитриденитрификации и установка современной аэрационной системы позволяют существенно повысить энергоэффективность работы очистных сооружений и обеспечить нормативный сброс по азоту. За счет сокращения энергопотребления экономический результат от реализации новой технологии и установки современной аэрационной системы в аэротенке КОС г. Тихвин составляет около 3,4 млн. руб./год (без учета сокращения платы за сброс), срок окупаемости затрат на закупку новой аэрационной системы составляет менее 1 года. Дополнительная экономия платы за потребляемую электроэнергию в случае установки нового регулируемого турбокомпрессора Sulzer ABS HST составит 2,4 млн. руб./год при сроке окупаемости затрат на приобретение нового турбокомпрессора 3,6 года.

ВыводыВыводы

Design-construction teamGSP-Project LtdRussia, Rostov-on-Don, 3440291st Cavalry st., 7, off. 5tel/fax: +7 863 28 00 515e-mail: [email protected]

Headquarter, Management teamGSP-Project LtdRussia, Saint-Petersburg, 190013,Moskovskiy ave., 22, Lit. Тtel/fax: +7 812 67 01 307e-mail: [email protected]

Production team – GSP-ProjectLLC “Kamensky factory utility equipment”Russia, Rostov-on-Don, 344065,Orskaya st., 58/149tel/fax: +7 863 522 79 64e-mail: [email protected]

gsp-project.com

Спасибо за внимание!

mailto:[email protected]



Environment

Большаков Н.Ю., ООО "Джи-Эс-Пи-Прожект" "Оптимизация подачи воздухав аэротенк как основа повышения энергоэффективности