5. Технико-экономические расчеты

Опыт зарубежной практики говорит об экономической целесообразности применения биофильтров с пластмассовой загрузкой. Капитальные затраты на их строительство в 1,5-2,5 раза меньше, чем при применении обычных биофильтров, упрощается их эксплуатация, ускоряется процесс строительства, (которое по существу превращается в монтаж (рис. 58), сокращаются площади, занимаемые очистными сооружениями, что особенно важно при неблагоприятных грунтовых условиях.

Рис. 58. Монтаж биофильтров с плоскостной загрузкой: а - блоков в теле биофильтра; б - погружного биофильтра

По данным ЦНИИЭП инженерного оборудования, очистные сооружения, которые имеют в своем составе биофильтры с пластмассовой загрузкой, занимают значительно меньшую площадь (табл. 33), чем другие станции биологической очистки (за исключением станций аэрации). В табл. 34 приведены капитальные затраты на строительство очистных станций с различными "сооружениями биологической очистки (по данным ЦНИИЭП инженерного оборудования). Сравнение этих затрат показывает, что капитальные вложения на строительство станций с пластмассовыми биофильтрами в 2 раза меньше капитальных вложений на строительство станций с капельными биофильтрами и конкурируют с вложениями на строительство аэротенков.

Таблица 33. Требуемые площади под сооружения биологической очистки сточных вод в средней полосе СССР и ширина санитарно - защитных зон

Таблица 34. Капитальные затраты на строительство станций биологической очистки сточных вод

(По типовым проектам 4-18-781; 4-18-810; 4-18-811; 4-18-812; 4-18-820; 4-18-821.)

В институте Союзводоканалпроект проведен выбор оптимального варианта биофильтра с искусственной загрузкой путем расчета и сравнения приведенных затрат по каждому техническому решению (см. табл. 81).

Для объективной оценки эффективности биофильтров с различной загрузкой и разных конструктивных решений показатели эксплуатационных расходов и капитальных затрат приведены к 1 кг БПК₂₀, снимаемой сооружением в сутки:

П=С_э+Е_нК_в (46)

где Л - приведенные затраты; С_э - удельные эксплуатационные расходы; К_в- удельные капитальные вложения; Е_н - нормативный коэффициент эффективности.

Результаты расчетов, приведенные в табл. 35, показывают, что оптимальной загрузкой является загрузка из гофрированного полиэтилена с прокладкой плоскостными листами и из полиэтилена "сложная волна" с прокладкой плоскими листами.

Таблица 35. Приведенные затраты, тыс. руб., биофильтров различных типов с искусственной загрузкой

Для биофильтров пропускной способностью 200 м³/сут оптимальным является тип I-4 - квадратный биофильтр. Однако (применение реактивного оросителя не позволяет полностью использовать весь объем загрузки, поэтому равноценным можно считать тип II-4 - круглый биофильтр. Для биофильтров пропускной способностью 1400 м³/сут оптимальным являемся ТИП У-4- круглый биофильтр с загрузкой гофриров1анным полиэтиленом с прокладкой плоскими листами (П = 0,024 тыс. руб.).

Приведенные затраты на биофильтр с загрузкой из пеностекла в 4 раза превышают приведенные затраты на биофильтр с пластмассовой загрузкой и в 1,6 раза - на биофильтр с загрузкой из асбестопементных волнистых листов.

В табл. 36 приведено технико-экономическое сравнение биофильтров с (плоскостной загрузкой и других биологических окислителей.

Таблица 36. Технико-экономическое сравнение биофильтров с плоскостной загрузкой с аэротенками и высоконагружаемыми биофильтрами

(* Комплекс сооружений с биофильтром - в здании, а с аэротенком - на открытом воздухе. )

(** Биофильтры без учета стоимости здания и других сооружений. )

В институте Союзводоканалпроект проведено технико-экономическое сравнение типового проекта "Биофильтры с пластмассовой загрузкой с секциями объемом 56 м³ с двумя другими проектами.

1. Типовой проект 902-2-214 "Высоконагружаемые биофильтры, располагаемые в зданиях, двухсекционные с размерами секций 12x12 м и высотой слоя загрузки 3 и 4 м". Сравнения велись при следующих исходных данных: БПК_полн сточных вод, поступающих на биофильтры, 200 мг/л; БПК_полн очищенных сточных вод 20 мг/л; среднезимняя температура сточных вод 10°С; подача сточных вод на биофильтры самотечная; биофильтры работают без рециркуляции; численность обслуживающего персонала одинакова. Поскольку четырехсекционные биофильтры с пластмассовой загрузкой при заданных условиях обеспечивают очистку 3212 м³/сут, а двухсекционные высоконагружаемые при высоте слоя загрузки 4 м и удельном расходе воздуха 8 м³/м³ обеспечивают очистку 2880 м³/сут, то технико-экономическое сравнение велось на условную очистку 1000 м³ сточных вод в сутки.

2. Типовой проект 902-2-102 "Аэротении двухкоридорные" и типовой проект 902-2-110 "Блок насосно-воздуходувная станция подачей 5000 м³/ч по воздуху". Сравнение велась при следующих исходных данных: БПК_полн сточных вод перед биологической очисткой 200 мг/л; БПК_полн очищенный сточных вод 15 мг/л; среднезимняя температура сточных вод 10°С; расчетный расход 4200 м³ сточных вод в сутки.

Основные результаты технико-экономических сравнений, приведенные в табл. 37, показывают, что годовой экономический эффект составляет 3,04 тыс. руб. на 1000 м³ сточных вод (ори сравнении с высоконагружаемыми биофильтрами) и 13,9 тыс. руб. (при сравнении с аэротенком). При применении биофильтров с пластмассовой загрузкой электроэнергии расходуется в 5-7 раз меньше по сравнению с аэротенками.

Таблица 37. Основные показатели технико-экономических сравнений биофильтров с пластмассовой загрузкой с высоконагружаемыми биофильтрами и аэротенками

При одинаковой пропускной способности и равноценном эффекте очистки сточных вод стоимость очистных сооружений с аэротенками и биофильтрами, а также эксплуатационные расходы не однозначны. Это вызвано различными расходами электроэнергии, различными объемами и влажностью избыточной биомассы, наличием дополнительных сооружений и т. д.

Сопоставление технико-экономических показателей станций аэрации и бкофильтрации пропускной способностью 10- 100 тыс. м³/сут, проведенное инж. И. М. Жуковым, показало экономическую целесообразность последних. Следует отметить,что сопоставление проводилось лишь для БПК_полн исходных сточных вод 120 мг/л.

Ниже приводятся результаты сопоставительного анализа технико-экономических показателей станций аэрации и биофильтрации (пропускной способностью 10 000, 25 000, 50 000 и 100 000 м³ сточных вод в сутки. БПК_полн неочищенных сточных вод принята 100, 200 и 300 мг/л, а содержание взвешенных веществ - соответственно 150, 300 и 4.50 мг/л. В качестве фильтрующей загрузки для Станций биофильтрации применялись гравий и асбестоцементные листы. Анализ производился комплексно с учетом строительных и эксплуатационные расходов по вариантам станций (исключались группы сооружений механической очистки и дезинфекции, а также оплата обслуживающего персонала как равноценные в обоих вариантах) с учетом новых нормативных материалов.

Принималось, что эффективность работы первичньих отстойников составляет 50%. Обработка избыточного активного ила и биопленки осуществлялась по схеме: метантанк с мезофильным режимом сбраживания - иловые площадки; при этом на станциях аэрации предусматривались илауплотнители. Утилизация газа метантенков учитывалась по стоимости 2,4 кои. на 1 м³. Подсчет расходов на оплату электроэнергии производился из расчета 0,8 коп. за 1 кВт-ч то двгухютавочному тарифу. Подсчет электроэнергии на работу вентиляторов в аэрофильтрах сделан из условия подачи воздуха для аэрофильтров с гравийной загрузкой в течение 245 сут в году (в зимнее время вентиляторы не работают); для аэрофильтров с асбестоцементной нагрузкой в течение 120 сут (в зимнее время для подачи подогретого в калорифере воздуха). Стоимость 1 м³ гравийной загрузки биофильтров 12,5 руб., асбестоцементной-10 руб.

Амортизационные отчисления приняты по нормам, установленным Постановлением Совета Министров СССР с 1 января 1975 г.; затраты на текущий ремонт в размере 1% стоимости всех сооружений. Стоимость уборки и вывоза осадка с иловых площадок-1 руб. за 1 т, а его реализации - 0,5 руб.,за 1 т. Стоимость устройства 1 м² иловых площадок - б руб.; их годовая нагрузка - 2 м³ осадка на 1 м². Стоимость территории очистных сооружений принята 2,6 руб. за 1 м².

Конструкции сооружений и их стоимости приняты по типовым проектам.

В качестве примера анализа "иже приводится расчет станций аэрации и биофильтрации пропускной способностью 25 тыс. м³/сут при БПК₂₀ и содержании взвешенных веществ неочищенных сточных вод соответственно 200 и 300 мт/л, а также БПК₂₀ очищенных сточных вод 20 мг/л.

Станция аэрации принята со следующим составом сооружений: два двухкоридорных аэротенка с размером коридоров 6X4,4X48 м и объемом №=0530 м³, насосно-воздуходувная станция на 10 тыс. м³/ч, два метантенка диаметром 15 м, насосная станция метантенков, два вертикальных илоуплотнителя диаметром 9 м, четыре газгольдера вместимостью 100 м³ каждый, два вторичных радиальных отстойника диаметром 30 м, иловые площадки размером 49 300 м². Площадь, занимаемая аэротенками и сопутствующими сооружениями, 15 088 м².

Станции биофильтрации, согласно расчету, приняты с одинаковым составом и размерами сооружений и отличаются только загрузкой в аэрофильтрах (гравий или асбестоцементные листы): два аэрофильтра диаметром 30 м, четыре вторичных радиальных отстойника диаметром 18 м, два метаеттенка диаметром 12,5 м, четыре газгольдера вместимостью по 100 м³, насосная станция метантенков, насосная стадия подами сточных вод на аэрофильтры, иловые площадки размером 32 100 м². Площадь, занимаемая аэрофильтрами и другими сооружениями, 15 908 м².

Результаты расчета приведены в табл. 38.

Сопоставление вариантов показывает, что станции биофильтрации дают годовой экономический эффект по приведенным затратам 40,8-43,4 тыс. руб.

Таблица 38. Технико-экономические показатели станций аэрации и биофильтрации пропускной способностью 25 тыс. м³/сут

По такой же методике были проведены расчеты для сравнения вариантов на другие расходы. Результаты анализа в зависимости от БПК_полн неочищенных сточных вод приведены на рис. 59. Во всех случаях приведенные затраты меньше в вариантах со станциями биофильтрации, при этом загрузочный материал из асбестоцементных листов оказался более предпочтительным.

Рис. 59. Приведенные затраты для канализационных очистных станций с различными видами биологических окислителей: а - станция с аэротенками; б - станция с биофильтрами с гравийной или асбестоцементной загрузкой; 1 - при БПК полн поступающих сточных вод 100 мг/л; 2-то же, 200 мг/л; 3 - то же, 300 мг/л

Следует также отметить, что климатические и грунтовые условия, рельеф местности и лимиты электроэнергии могут сыграть значительную роль в выборе тех или иных видов биологических окислителей. Например, крутой рельеф местности позволит отказаться от перекачивания осветленных вод на биофильтры; благоприятные климатические условия, особенно в южных районах, позволят отказаться от подачи подогретого воздуха в зимнее время в биофильтры с асбестоцементной загрузкой; тяжелые грунты и связанные с этим фактором условия производства земляных работ окажутся на выборе типа окислителя с меньшими габаритами и малой глубиной заложения. Эти и другие местные условия естественно не могут быть отражены в общем расчете. Но в каждом конкретном случае они, по-видимому, будут направлены на уменьшение строительных и эксплуатационных затрат при варианте со станциями биофильтрации. Большое значение имеет также выбор типа биологического окислителя в районах с повышенной сейсмичностью; в этом случае биофильтры - относительно более надежная конструкция.

Как выбрать отличные комплектующие для сервера ООО "МВГ Групп".