Приложение 3. Мероприятия по повышению эффективности работы очистных сооружений

Приложение 3

Мероприятия
по повышению эффективности работы очистных сооружений

Проект N 1

1. Наименование проекта: Модернизация метантенков городских очистных сооружений.

2. Цель проекта: Повышение эффективности работы городских очистных сооружений за счет утилизации биогаза в когенерационной установке с получение электрической и тепловой энергий.

3. Существующие положение

В технологической схеме существующих городских очистных сооружений производительностью до 200 тыс. м3/сутки как показали обследования, предусмотрены и построены метантенки, которые не использовались. Однако имеется положительный опыт сооружения мини-ТЭС на подобных очистных сооружениях. В частности в 31 января 2009 года на Курьяновских очистных сооружениях (г. Москва) была пущена тепловая электростанция, работающая на биогазе. На сегодняшний день Курьяновские очистные сооружения (КОС) являются крупнейшим в Европе природоохранным комплексом, занимающим территорию 160 га. Санитарно-защитная зона тепловой станции составляет 500 м, проектная мощность - 3 млн. 125 тыс. куб. м сточных вод в сутки, поступающих с северо-западной, западной, юго-западной, южной, юго-восточной частей г. Москвы и прилегающей территории Подмосковья, обеспечивая полную биологическую очистку сточных вод с численностью 6 млн. жителей. Численность персонала Курьяновских очистных сооружений составляет 1060 человек. На Курьяновскиех очистных сооружениях имеется 24 метантенка суммарным объемом 117 600 (объем 1 метантенка - 5000 ). В результате организации работ по регламентной очистке метантенков от песка, их реконструкции (в настоящее время реконструировано 12 из 24 метантенков) с установкой современного оборудования для перемешивания осадка, технологической модернизации выработка биогаза на КОС за этот период возросла более чем в два раза и в настоящее время составляет 130-140 тыс. куб. м в сутки. Все эти мероприятия позволили значительно снизить объем сброженного осадка за счет более глубокого разложения его органической составляющей.

4. Описание проекта

Принципиальная схема мини-ТЭС приведена на рис. 1.

Биогаз, образовавшийся в метантенках, по газовой сети поступает на установку его очистки. Первая стадия очистки предусматривает удаление сероводорода, которое производится в процессе его связывания с оксидом железа. Для этого в качестве наполнителя в колонне очистки 1-й ступени (десульфитатор) используется высокопорозная железная руда. Вторая стадия предусматривает удаление неуглеводородных органических соединений, в том числе кремния (силоксаны), которое производится в процессе адсорбции в колонне, загруженной активированным углем.

Очищенный биогаз поступает к гагопоршневым электроагрегатам, где утилизируется с образованием электрической и тепловой энергии. Произведенная электрическая энергия через сеть среднего напряжения направляется трансформаторную подстанцию, далее к потребителям.

Отходящие дымовые газы, имеющие температуру , поступают на парогенераторы. В них теплота выхлопных газов преобразуется в энергию пара. Для выработки пара подается специально подготовленная вода, предварительно прошедшая через установки деаэрации и химической подготовки. Вырабатываемый пар через распределительную гребенку подается на инжекторы метантенков. Такой способ утилизации тепловой энергии отходящих газов выбран для того, чтобы сохранить существующую систему обогрева метантенков острым паром.

В ходе работы осуществляется водяное охлаждение электрогенерирующих агрегатов оборотной водой. После отбора тепловой энергии от агрегатов нагретая вода подается в наружный канал теплообменника типа "труба в трубе", куда во внутреннюю трубу подается нагреваемый осадок по пути следования в метантенки. Частичный перевод метантенков на подогрев горячей водой позволит сократить подачу в них пара, что положительно скажется на процессе метанового сбраживания и также позволит увеличить выработку биогаза. Таким образом, все тепло, выделяемое в результате работы мини-ТЭС, рекуперируется и направляется на технологические

5. Капитальные затраты

Капитальные затраты на приобретение оборудования перечисленного в п. 4 составляет 165 млн. руб.

Таблица 1

Расчет затарт# на реализацию проекта

N п/п	Статья расходов	Затраты, тыс. руб.
1	Проектные работы	8250
2	Затраты на оборудование	85800
3	Затраты на монтаж нового оборудования	33000
4	Пуско-наладочные работы	16500
5	Прочие расходы	4950
6	Итого затраты	165000

6. Расчет экономии энергоресурсов и срока окупаемости проекта

Выход биогаза определяется в зависимости от содержания сухого органического вещества в канализационных стоках и процентного содержания метана.

= * a * u * m * n (1)

где

a - выход , /кг;

u - содержание , %;

m - масса осадочного ила, кг;

- доза ила, кг/ч;

g - пропускная способность отстойника, /ч;

n - количество отстойников, шт.

Согласно табл. 1.16 [В.С. Дубровский, У.Э. Виестур Метановое сбраживание сельскохозяйственных отходов. - Рига: Зинатие, 1988. 204 с.]: а = 0,6 /кг,

u = 70%, = 3 кг/ч, g = 7560 /ч, тогда m = 3*7560=22680 кг.

Подставив в (1), получим

= 0,6*0,7*22680*4=38102,4 /ч

Энергоценность метана = 35,8 МДж/, биогаза = 0,7*35,8/4,19=5723,98 Ккал/.

Расход газа в газопоршневых электроагрегатов отечественного производства типа ДГ 98М, мощностью 1000 кВт, работающих на биогазе составит около 470 /ч. Следовательно, суточный расход газа на 1 электроагрегат мощностью 1000 кВт составит 470*24=11280 /сутки, для двух агрегатов 22560 /сутки.

Годовой объем выработки электроэнергии

(2)

где

- мощность электрогенератора, кВт;

КПД - коэффициент полезного действия;

- коэффициент загрузки;

Подставив в (2), получим

Выработка тепловой энергии за отопительный период при соответствии 1:1, составит:

Амортизация при расчете линейным методом при сроке полезного использования 20 лет, в соответствии с общероссийским классификатором основных средств, составит 4290 тыс. руб. (1/20*85800 тыс. руб.).

Текущий ремонт в размере 50% амортизации составит 2145 тыс. руб.

Фонд оплаты труда при расчете на четырех операторов с зарплатой равной средней по Республике Мордовия составит 624 тыс. руб. (13 тыс. руб.*12 *4)

При этом отчисления на соцнужды будут равны 163,5 тыс. руб. (624 тыс. руб. *26,2%).

Сырье и материалы составят 858 тыс. руб. (4290 тыс. руб. *20%).

Прочие расходы 429 тыс. руб. (4290 тыс. руб. *10%).

Общая себестоимость (U) будет равна 8509,5 тыс. руб.

Себестоимость (С) 1 кВт/ч произведенной электроэнергии составит

Годовой экономический эффект будет определяться как разность

руб.

Срок окупаемости, лет

Т = К/Э = 165000000/32896200=5,02 лет.

7. Календарный план работ по проекту

Таблица 2

Календарный план работы по проекту

N пп	Наименование работ	Срок		Примечание
N пп	Наименование работ	начала работ	окончания работ	Примечание
1	Проектирование	I кв. 2014 г.	I кв. 2014 г.
2	Закупка оборудования	II кв. 2014 г.	II кв. 2014 г.
3	Демонтаж	-	-
4	Монтаж	III кв. 2014 г.	III кв. 2014 г.
5	Пуско-наладочные работы	IV кв. 2014 г.	IV кв. 2014 г.

Проект N 2

1. Наименование проекта: Строительство цеха механического обезвоживания осадка

2. Цель проекта: Максимальное уменьшение объемов осадков и подготовка к последующему размещению, использованию или утилизации при обеспечении поддержания санитарного состояния окружающей среды

3. Существующие положения

Для итенсификации# процесса обезвоживания осадка необходимо внедрить на очистных сооружениях метод механического обезвоживания осадка. С этой целью возможно применение следующих методов:

1. Обезвоживание осадков очистных сооружений в центрифугах (декантерах).

Хотя этот метод имеет многие недостатки: значительные капитальные затраты, сравнительно большие энергозатраты, быстрый износ шнека и корпуса центрифуг.

В настоящее время для обезвоживания осадков на российских станциях аэрации применяют только зарубежные декантеры: "Flottweg", "Vestfalia", "Hiller" и др.

2. Обезвоживание осадков очистных сооружений на ленточных фильтр-прессах.

Данный метод является наиболее предпочтительным.

Для ленточного фильтр-пресса совершенно не имеет значения наличие песка, отжим осадка на ленте ведется при небольшой скорости ее движения между обрезиненными валками. Расход флокулянта незначительный 5-10 г/ , расход электроэнергии в десять раз ниже, чем у дакантеров. Капитальные затраты невелики: для размещения оборудования достаточно модульного здания. При обезвоживании на ленточных фильтр-прессах, влажность кека получается в пределах 70-75 %, фильтрат-чистый. Применяемая фильтровальная ткань служит долго, около 5 лет.

В качестве производителей и поставщиков ленточных фильтр-прессов, хорошо зарекомендовавших себя на практике, можно предложить: предприятие "БИФАР", г. Москва; "Экофильтр-Внедрение", г. Казань; ЛИТ, г. Москва, "Klein", "Вестфалия-Сепаратор", Германия.

4. Описание проекта

Комплекс представляет собой законченный функциональный модуль, основой которого является высокоэффективный ленточный фильтр-пресс ПЛ-06 (или ПЛ-09) и ленточный сгуститель СГ-06 (или СГ-09) и может эксплуатироваться как в качестве мобильной, так и стационарной установки.

Для запуска комплекса в эксплуатацию достаточно подвести к модулю электроэнергию и осадок, а затем обеспечить отвод фильтрата и обезвоженного кека.

Для установки комплекса не требуется проектирование и строительство цеха механического обезвоживания, что существенно сокращает капитальные затраты на внедрение.

Производительность комплекса составляет до 15 м куб/ч при нагрузке по сухому веществу до 200 кг/ч. Влажность осадка на выходе составляет 75-80%.

Габариты и масса установки позволяют транспортировать ее в морском 20-ти футовом ISO контейнере.