Замена воздуходувок ТВ-175 на высокопроизводительные турбонагнетательные установки в очистных сооружениях г. Жлобина

Регулирование подачи воздуха в аэротеках на очистных сооружениях – это возможность эффективно экономить электрическую энергию.

Объектом управления является технологический процесс очистки сточных вод с использованием бактерий, содержащихся в активном иле. Сточные воды подаются в секции аэротек, где находится активный ил с бактериями. Для активации бактерий и перемешивания иловой смеси в секции подается воздух от турбовоздуходувок. Контроль за содержанием растворенного кислорода в аэротеках производится лабораторным анализом, на основании которого осуществляется регулирование подачи воздуха в аэротеки системой запорной арматуры в ручном режиме.

Данная система является сложной с точки зрения требований к алгоритмам управления по причине влияния большого числа факторов:

- количество подаваемого кислорода;

- неоднозначности поведения биологической системы активного ила;

- температуры окружающей среды;

- степени концентрации в сточной воде загрязняющих веществ и других сооружениях.

В общем, описание подобных систем не укладывается в традиционные модели теории автоматического регулирования из-за факторов, учет влияния которых прогнозировать почти невозможно. Например, плотность воздуха и сжимаемость воздуха существенно зависят от температуры, а поэтому и контуры регулирования подачи воздуха необходимо перестраивать в зависимости от условий окружающей среды.

Непрерывный контроль концентрации растворенного кислорода в аэротеках – залог качественной очистки и снижения расхода электроэнергии на воздуходувках. Имевшееся оборудование на предприятии (турбовоздуходувки ТВ-175) и метод лабораторного измерения концентрации растворенного кислорода морально устарели и создают проблему высокой нестабильности и перерасхода электрической энергии

На сегодняшний день наиболее совершенным является автоматический регулятор в комплексе с аэроционным нагнетателем для биологической обработки стоков и системой непрерывного измерения кислорода. Регулирование производительности таких установок осуществляется по средствам диффузорного направляющего аппарата с регулируемыми лопатками или входного направляющего аппарата с предварительной закруткой потока, а возможна также комбинация двух названных систем. Система непрерывного измерения кислорода, включающая в себя первичный преобразователь с датчиком, погружающимся в воду, а также вторичного преобразователя, использующего современную технологию микропроцессорной обработки сигнала, формирует сигнал в соответствие с концентрацией растворенного кислорода, который поступает в установку по нагнетанию воздуха и далее автоматически происходит изменение количества воздуха, поступающего в аэротеки.

В соответствие с методикой расчета удельного расхода воздуха на объем поступающих стоков, определено количество воздуха, подаваемого в аэротеки – 18030 м³/ч.

Произведем расчет удельного расхода воздуха на объем поступающих стоков 28000 м³/сут.

Удельный расход воздуха

q_air =,,

где: q₀ – удельный расход кислорода воздуха, на 1мг снятой БПК- полной.

Для полной очистки БПК20 принимается 1,1.

К₁ – коэффициент, учитывающий тип аэротека, принимаем 2,0 для первой очереди, 1,95 – второй очереди;

К₂ – коэффициент зависящий от глубины погружения аэратора:

2,08 = первая очередь;

2,92 – вторая очередь

К_т - коэффициент, учитывающий температуру сточных вод

К_т = 1+0,02·(T_w-20), где: T_w средняя температура воды за летний период;

К₃ – коэффициент качества воды, принимается для городских сточных вод 0,85.

С_а – растворимость кислорода воздуха в воде, мг/л;

Таблицам растворенности кислорода воздуха в воде Lex – БПК 20 очищенной сточной воде с учетом снижения БПК при первичном отстаивании. Данные по БПК 20получены из информации о качественном составе нормативно-очищенных сточных вод, испытательной лабораторией КЖУП «Уником»: БПК_{пол.пост.} 53,9 мг/л, _{БПКпол.очищ.} 5,1 мг/л.

К_т = 1+0,02 · (22,1-20)=1,042

С_а = 1+· С_т, где: Н – глубина погружения аэраторов, м;

С_т – растворимость кислорода в воде. (Принимаем по таблице 27, Василенко. Водоотведение. Курсовое проектирование).

Саl = 1+· 8,83 = 10,12

Саll = 10,97

q_airl = 1,1· = 18,75

q_airll = 1,1· = 12,16

Суточный расход воздуха по удельному расходу,определим по формуле:

Q = q_air+ q_ср.сут., м³/сут,

где: q_air-удельный расход воздуха;

q_ср.сут - среднесуточный расход сточных вод, поступающих на очистку, м³/сут (28000 м³/сут).

Q_I = 18,75·14000 = 262500 м³/сут

Q_II = 12,16 · 14000 = 170240 м³/сут

Определим часовой расход воздуха

Q_4I = =10938 м³/ч

Q_4II = =7093 м³/ч

Общий расход равен

О_р = Q_4I + Q_4II = 10938 + 7093 = 18031 м³/ч

Таким образом, необходимое количество воздуха, подаваемое на аэротеки составит 18031 м³/ч.

В настоящий момент установлено следующее нагнетательное оборудование:

1. турбовоздуходувка ТВ-175 производительностью 10000 м³/ч – 2 шт.

2. турбовоздуходувка ТВ-80 производительностью 6000 м³/ч – 2 шт.

3. турбовоздуходувка ТВ-80 производительностью 4000 м³/ч – 2 шт.

Для получения расчетного удельного расхода воздуха необходимо включать минимум две воздуходувки: одну воздуходувку ТВ-175 с установленной электрической мощностью 250 кВт и одну воздуходувку ТВ-80 с установленной электрической мощностью 160 кВт при номинальной нагрузке.

Учитывая физический и моральный износ нагнетательного оборудования, работающего с 1983 года, предлагается установить одноступенчатый центробежный компрессор с многолопастным открытым рабочим колесом турбинного типа в комплексе с системой регулирования подачи воздуха при помощи линейных сервомоторов с ниже перечисленными требованиями и показателями технологического оборудования:

Исходные данные

Для обеспечения подачи воздуха в количестве 12000 м³/ч необходимо включать две воздуходувки ТВ-80 суммарной мощностью 320 кВт.

Установленная электрическая мощность действующего технологического оборудования – 320 кВт - при 12000 м³/ч

Установленная электрическая мощность нового технологического оборудования – 315 кВт - при 16000 м³/ч, а при 12000 м³/ч - 249 кВт.

Определяем годовую экономию электрической энергии при установке новогооборудования:

Э_э= (320 - 249) ·0,75 · 24 · 365 · 10^-3 = 466 тыс.кВт·ч или 130,5 т у.т

Стоимость сэкономленного топлива при цене 1 т у.т.=210$ (по данным департамента по энергоэффективности):

С = 130,5 · 210 = 27405 $ = 232942,5 тыс. р.

Срок окупаемости мероприятия:

Т =, лет

где К – капиталовложения в мероприятие, 2000000 тыс. р.;

C – экономия от внедрения мероприятия, тыс. р.;

Т = == 8,6 года.

Примечание: Уточнение всех сумм капиталовложений по внедрению предложенных мероприятий и сроков окупаемости производится после разработки проектно сметной документации

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: