Водное хозяйство большинства регионов России характеризуется постоянным ухудшением экологического состояния природных водных объектов, используемых в качестве источников питьевого и технического водоснабжения. Интенсификация загрязнения водных ресурсов не может оставаться без внимания, поскольку для обеспечения требуемого качества питьевой воды и ее состава необходимо применение более эффективных и дорогостоящих способов водоподготовки, очистки и обеззараживания.
ООО «Горводоканал» г. Пензы, являясь единственной организацией, представляющей населению, промышленным предприятиям и объектам соцкультбыта услуги по водоснабжению и водоотведению, для реализации своей производственной деятельности осуществляет забор воды из поверхностных источников (Пензенского водохранилища и реки Суры), подачу ее на очистные сооружения и дальнейшую доставку водопользователям.
Пензенское водохранилище, построенное в 1979 году по проекту института «Гипрокоммунстрой», является основным гидротехническим сооружением города, предназначенным для многолетнего регулирования стока с целью гарантированного обеспечения потребности в воде как инфраструктуры г. Пензы и г. Заречного, так и для обеспечения водой объектов сельского хозяйства близлежащих районов.
Рассматривая основные параметры Пензенского водохранилища и реки Суры следует отметить, что полный объем – 560 млн м3; мертвый объем – 70 млн м3; длина – 32 км; средняя глубина – 5,1 м; наибольшая глубина – 16 м; коэффициент зарегулирования стока – 0,58; длина плотины по гребню – 2875 м. По качеству вода источника может быть отнесена к среднемутной, малоцветной, маломинерализованной.
Река Сура представляет собой водную артерию с длиной 841 км; шириной – 89 м; началом ледохода – 23.03...18.04; началом ледостава – 04.11... 01.01 [1]. В настоящее время сток реки зарегулирован плотиной Пензенского водохранилища.
На качество воды водохранилища и р. Суры оказывают влияние следующие природные и антропогенные факторы:
• температурный режим, водность года и атмосферные осадки;
• сезонная динамика внутриводоемных процессов под действием как физико-химических (температура, процессы сорбции и десорбции, седиментации), гидрологических (скорость течения, интенсивность турбулизации, наличие ледяного покрова и др.), так и биологических факторов (численность и видовой состав гидробионтов, их сезонная миграция и др.);
• сток основных рек, питающих водохранилище;
• эрозия берегов;
• смывы с водосборного бассейна;
• сброс промышленных и хозяйственно-бытовых сточных вод;
• сток с сельскохозяйственных угодий и животноводческих комплексов;
• рекреационные нагрузки;
• несакционированные свалки ТБО на территории Пензенского водохранилища и реки Суры.
Если рассматривать более подробно процесс очистки воды, то следует отметить, что природная вода, предназначенная для нужд населения, по магистральным сетям попадает на очистные сооружения ООО «Горводоканал», размещенные на двух изолированных площадках «Подгорная» и «Кирпичная» г. Пензы, технологический процесс на которых включает следующие операции:
• первичное хлорирование;
• коагулирование;
• отстаивание (осветление) воды в отстойниках (осветлителях);
• очистка воды фильтрованием на скорых фильтрах;
• вторичное хлорирование;
• фторирование воды.
Расход хлора на обеззараживание воды, расход коагулянта и флокулянта приведены в табл. 1. (Данные ООО «Горводоканал» за 2012 год).
Таблица 1
Расход реактивов, идущих на обеззараживание воды за 2012 г.
|
Месяц |
Содержание взвешенных веществ, мг/л |
Цветность, град |
Расход хлора, кг/сутки |
Расход коагулянта, кг/сутки |
Расход флокулянта, кг/сутки |
|
|
АК-631 |
Н 600 |
|||||
|
Январь |
4,75 |
18,58 |
546,4 |
1586 |
0,00 |
0,00 |
|
Февраль |
3,35 |
16,66 |
554,3 |
604 |
0,00 |
0,00 |
|
Март |
2,55 |
20,65 |
558,6 |
2054 |
0,00 |
0,00 |
|
Апрель |
55,04 |
23,73 |
773,9 |
9589 |
9,49 |
270,87 |
|
Май |
37,45 |
35,23 |
1116,5 |
8220 |
13,36 |
272,52 |
|
Июнь |
14,53 |
40,03 |
1048,3 |
8745 |
9,52 |
177,07 |
|
Июль |
11,50 |
57,26 |
1191,7 |
9670 |
8,04 |
166,21 |
|
Август |
9,03 |
46,23 |
1117,9 |
7957 |
6,01 |
116,00 |
|
Сентябрь |
15,97 |
30,73 |
929,8 |
2848 |
2,40 |
73,60 |
|
Октябрь |
22,37 |
32,55 |
749,4 |
2303 |
2,65 |
88,77 |
|
Ноябрь |
22,64 |
29,83 |
655,4 |
1583 |
8,74 |
86,40 |
|
Декабрь |
н/д |
н/д |
н/д |
0,00 |
0,00 |
|
Из таблицы видно, что качественные показатели природной воды влияют на количество расходуемых реагентов, используемых для ее очистки. В частности: расход хлора зависит от цветности природной воды, а расход коагулянта и флокулянта – от содержания взвешенных веществ в ней.
Регулируя отношения по энергосбережению и повышению энергетической эффективности, Федеральный закон от 23.11.2009 г. № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации», устанавливает правовые, экономические и организационные основы стимулирования энергосбережения и повышения энергетической эффективности. Положения закона установлены и в отношении энергетических ресурсов (атомной, тепловой, электрической, электромагнитной и других видов энергии), а также применяются и в отношении воды, подаваемой, передаваемой и потребляемой с использованием систем централизованного водоснабжения [2].
В законе дано определение энергетической эффективности как характеристик, отражающих отношение полезного эффекта от использования энергетических ресурсов к затратам энергетических ресурсов, произведенным в целях получения такого эффекта, применительно к продукции или технологическому процессу. В то же время сказано, что энергосбережение – это реализация организационных, правовых, технических, технологических, экономических и иных мер, направленных на уменьшение объема используемых энергетических ресурсов при сохранении соответствующего полезного эффекта от их использования.
Задавшись целью определить энергетическую эффективность производства очистки воды, нами было произведено определение отдельных технико-экономических показателей. В статью затрат на материалы входят затраты на все виды химических реагентов, необходимых для обработки воды. Расчет стоимости одного из видов материала См, расходуемых за год, производится по формуле (1):
См = Qсут∙Др∙Т∙Цр∙10–6, руб., (1)
где Qсут – суточный расход воды, м3/сут; Др – удельная норма расходов материалов мг/л; Т – количество дней очистки в году; Цр – стоимость материала по цене ОС включает все расходы, связанные с доставкой, заготовкой материалов, а именно:
а) отпускную стоимость материала;
б) приводную плату его всеми дополнительными сборами;
в) погрузочно-разгрузочные работы и доставку на склад;
г) стоимость тары.
Расчет стоимости материалов, необходимых для очистки воды приведен в табл. 2.
Таблица 2
Стоимость реактивов, используемых для очистки воды
|
Наименование |
Среднее суточное количество воды, м3 |
Число дней очистки в году |
Удельная норма расхода материала, мг/л |
Расход материала за год, т |
Цена 1 т материала, руб. |
Итого годовых затрат на материал, руб./год |
|
Коагулянт AL2(SO4)3 |
225000 |
365 |
30 |
1621,7 |
4200 |
10 347 750 |
|
Флокулянт ПАА |
225000 |
365 |
0,5 |
53,7 |
123000 |
5 050 687 |
К затратам на электроэнергию относят затраты на электроэнергию, расходуемую насосными станциями для подъема и подачи воды, её перекачки, расходуемую генераторами всех сооружений, а также на технологические нужды очистных сооружений. Тарифы на электроэнергию принимаются по прейскуранту тарифов на электроэнергию и тепловую энергию в зависимости от энергоносителей, обеспечивающих энергией водопроводные сооружения. Затраты на электроэнергию определяются исходя из мощности дополнительно работающих двигателей насосов и рассчитываются по формуле (2).
кВт∙ч; (2)
кВт∙ч,
где Р – реагентная мощность электродвигателей реагентного хозяйства = 11,50 кВт; t – количество часов работы = 36524 ч; h – коэффициент полезного действия = 0,75; k – коэффициент, учитывающий расход электроэнергии вспомогательными элементами = 1,2.
Cэл.эн 1 = 1,5∙161 184 = 241 776 руб.
Расчет затрат на электроэнергию, потребляемую хлораторной установкой и осветлителями:
, кВт∙ч.
Cэл.эн2 = 40 320∙1,5∙16 = 967 780 руб.
Расход электроэнергии для питания активаторов раствора коагулянта составит:
Nэл.ак = 1,97∙365∙24 = 17 257,2 кВт∙ч.
Затраты на электроэнергию составят:
Cэл.эн3 = 17 257,2∙1,5∙16 = 414 172,8 руб.
Оценка энергетической эффективности работы предприятия является одним из показателей, используемых для определения энергосбережения предприятия. Рассчитав энергетическую эффективность производства по водоподготовке и водоочистке природных вод за определенный промежуток времени, можно говорить об энергосбережении на предприятии.
Рецензенты:
Логанина В.И. д.т.н., профессор, зав. кафедрой «Стандартизации, сертификации и аудита качества» Пензенского государственного университета архитектуры и строительства, г. Пенза;
Юрков Н.К., д.т.н., профессор, зав.кафедрой «КиПРА» Пензенского государственного университета, г. Пенза.
Работа поступила в редакцию 08.05.2013.