Инновации: Киловатты воды

Петербургский «Водоканал» поставил перед собой очередную большую задачу – создать современную систему управления водоснабжением. И заодно показать пример энергоэффективности, о необходимости повышения которой сегодня говорят на самых высоких уровнях

Производство питьевой воды и очистка стоков – очень энергоемкий процесс. Поэтому одним из крупнейших потребителей электроэнергии в городе является ГУП “Водоканал Санкт-Петербурга”. Впрочем, в последние годы объем покупаемой “Водоканалом” электроэнергии постоянно сокращается: если 10 лет назад предприятие использовало около 900 – 1000 млн кВт*ч в год, то в 2009 году – уже 770 млн кВт*ч. К 2015 году “Водоканал” планирует сократить объем покупаемой электроэнергии до 400 млн кВт*ч в год.

Сделать это решили несколькими способами – внедрив современные методы доставки воды до потребителей и переведя канализационные очистные сооружения на возобновляемые источники энергии.

 Напор должен быть ровным

“Сколько воды нужно человеку для комфортной жизни? Еще лет пятнадцать назад считался нормальным расход в 300 литров в сутки на человека. Сейчас в Петербурге расходуется ежесуточно в среднем 200 литров воды на человека, – говорит генеральный директор ГУП “Водоканал Санкт-Петербурга” Феликс Кармазинов. – При этом люди по-прежнему используют столько воды, сколько им надо, на качестве их жизни это никак не отразилось. Более того: число жалоб, поступающих в “Водоканал”, – на слабые напоры, на качество воды и так далее, – в эти годы также сократилось, и существенно. Если в  2004 году на нашу “Горячую линию” поступило 30 146 жалоб, то в 2009 году – уже 18 872. А число жалоб на слабый напор вообще уменьшилось за это время в 20 раз!”

В петербургском “Водоканале” прогнозируют, что тенденция сокращения водопотребления продолжится. Для Петербурга, считают специалисты, оптимальным мог бы стать уровень в 150 литров воды в сутки на человека. В “Водоканале” считают, что правильнее говорить не об экономии воды (поскольку экономия зачастую ассоциируется с какими-то ограничениями, а никаких ограничений – нет и быть не может), а об оптимальном ее использовании, о бережном отношении к воде.

Уменьшение потребления воды напрямую связано с сокращением энергозатрат на ее очистку, доставку, снова доставку (уже в виде стоков) и снова очистку.
Но это – лишь одна составляющая имеющихся сегодня возможностей по повышению энергоэффективности.

Сегодня в “Водоканале” создают систему управления водоснабжением. Речь идет вот о чем: потребители должны не просто получать чистую воду. Вода должна поступать в квартиры и на предприятия с оптимальными параметрами – давлением, скоростью и т.д. То есть нужна система, которая бы автоматически регулировала работу насосов, информировала о возникающих проблемах, измеряла объемы отправленной и полученной воды.

Первый пилотный проект современной системы управления водоснабжением в Петербурге реализован в зоне действия Урицкой насосной станции. На территории реализации проекта живет около 140 тысяч человек, что, как отмечают в “Водоканале”, сопоставимо с населением небольшого российского города.
Вначале надо было разобраться с насосами. У старых насосов коэффициент полезного действия – в районе 15 – 20 процентов. Поэтому в рамках пилотного проекта модернизировали 12 насосных станций, установив там новые, энергоэффективные насосы.

Также была заменена запорно-регулирующая арматура на сетях и установлены так называемые “диктующие точки”. На основе получаемых с этих точек данных в автоматическом режиме происходит корректировка напора подаваемой воды, ее скорости, а в перспективе – и показателей качества.

В результате – исчезает проблема избыточных напоров, которые, с одной стороны, приводят к дополнительным энергозатратам, а с другой – создают угрозу возникновения повреждений на сетях. Поскольку система предполагает постоянный контроль объемов переданной и потребленной воды, решается вопрос ранней диагностики дефектов. А чем раньше дефект выявлен – тем легче его устранить.

Кроме того, в зоне действия Урицкой насосной станции у всех абонентов установлены счетчики воды с дистанционным съемом показаний.
Пилотный проект по созданию системы управления водоснабжением в зоне действия Урицкой насосной станции был начат в 2008 году. С тех пор энергопотребление удалось снизить на 42,8 процента. Значительно – на 39,1 процента – уменьшились неучтенные потери на водопроводной сети. А число повреждений на сетях сократилось на 32 процента.

Теперь году петербургский “Водоканал” намерен внедрить опыт Урицкой зоны на всю Южную зону водоснабжения – в нее входят пять городских районов с населением около 1,5 млн человек.

А дальше – весь Петербург. После того как новая система заработает в масштабах всего города, в этих же масштабах снизится потребность в электроэнергии (по прогнозам, на 40 процентов) и уменьшатся потери воды (более чем на треть).

  Стоки превращаются в электричество

Долгие годы канализационные очистные сооружения, решая одну проблему, создавали другую. При очистке городских стоков образовывается осадок, с которым нужно было что-то делать. Раньше этот осадок просто вывозили на полигоны, площадь которых приходилось с каждым годом расширять. Сегодня петербургский “Водоканал” справился с проблемой утилизации осадка сточных вод.

“Петербург стал первым мегаполисом в мире, который полностью решил проблему утилизации осадка сточных вод. Мы его сжигаем, – говорит Феликс Кармазинов. – Для этого на крупнейших канализационных очистных сооружениях Петербурга “Водоканал” построил три завода (в процессе сжигания объем осадка уменьшается в 10 раз. – Ред.). Но эти заводы не только утилизируют осадок – они вырабатывают тепло и электроэнергию, которую мы используем для нужд самих очистных сооружений”.

По сути, уже сегодня каждый такой завод – это мини-ТЭЦ, работающая пусть на весьма специфичном, но стопроцентно неисчерпаемом “топливе”.

Однако, как считают эксперты, это “топливо” – то есть осадок сточных вод – может давать еще больший энергетический эффект. Сегодня “Водоканал” вплотную подошел к реализации масштабного проекта по переводу своих канализационных очистных сооружений на возобновляемые источники энергии. Этот проект предполагает использование метантенков – специальных устройств, в которых происходит сбраживание осадка.

Технологическая цепочка в общих чертах выглядит так: образовавшийся в результате очистки сточных вод осадок поступает в метантенки (кстати, мощности этих метатенков большие – и “Водоканал” готов принимать для переработки органические отходы от сторонних предприятий). Там осадок сбраживается, в результате чего образуется биогаз. Основу биогаза составляет метан, что дает возможность использовать его в качестве сырья для выработки электроэнергии.

Поделившийся своим энергетическим потенциалом осадок из метантенков поступает на завод по сжиганию. Там он превращается в золу, по ходу дела еще раз повышая энергоэффективность производства: при сжигании образуется пар, который частично используется как источник тепла, а частично – для производства электроэнергии.

В итоге “Водоканал” получает комплексный энергетический эффект – от биогаза, вырабатываемого в метантенках, и от пара, образующегося непосредственно при сжигании осадка.

С учетом того, что одновременно с внедрением этой технологии на канализационных очистных сооружениях предполагается провести замену технологического оборудования на более энергоэффективное, уже через несколько лет петербургские станции аэрации смогут обеспечивать за счет возобновляемых источников почти 90 процентов своих потребностей в электроэнергии.

А суммарный эффект от реализации всех проектов “Водоканала” по повышению энергоэффективности производства (включая создание системы управления водоснабжением, использование возобновляемых источников энергии, а также – замену осветительных приборов на энергосберегающие), к 2015 году “Водоканал” рассчитывает почти вдвое сократить свою потребность в покупной энергии.