CC BY
58
Так как коэффициент к представляет собой постоянную, для конкретной статистической обработки п данных, величину, то его можно ввести под знак суммы и тогда выражение (10) запишется в виде:
у Щ
Х к
АМ = '=1 к + /
ТРЕБ + 1р
X
АМ,.
X АМ
1=1
к
(11)
п(п -1) п (п -1)
То есть для того, чтобы снизить верхнюю границу доверительного интервала в к раз, необходимо уменьшить значение погрешности при каждом измерении так же в к раз. А так нами принято, что между измерениями функция изменяется по линейной зависимости, то интервал между измерениями должен быть снижен в те же к раз. То есть:
Аг,,,
Ага
к
(12)
Или с учетом (9) получаем выражение (6):
АМ д
АМ ВЕ
ХАг ИЗ
Список литературы:
1. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. - М.: Наука, 1969. - 576 с.
2. Волобринский С.Д., Каялов Г.М., Клейн П.Н., Мешель Б.С. Электрические нагрузки промышленных предприятий. - Л.: Энергия, 1971. - 264 с.
2
2
1=1
ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД ГОРНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ ОТ ФЕНОЛЬНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
© Дергунов Д.В.*
Тульский государственный университет, г. Тула
На основе экспериментальных исследований влияния природных окислителей (НО2, Рв3+) и УФ излучения на уровень разложения фе-нольных соединений в водных средах построена модель определения параметров управляемой технологии, основанной на АОР-процессах для очистки сточных вод горных предприятий от фенольных соединений.
Вода является элементом биосферы, обеспечивающим существование и развитие всего живого на планете и прежде всего человека. Вода - часть
* Аспирант кафедры «Аэрология, охрана труда и окружающей среды».
окружающей нас природы, является ценным сырьем, рациональное использование которого - главная задача [1, 2].
Разработка полезных ископаемых, инженерно-геологические работы вызывают наиболее масштабные и глубокие региональные изменения природных систем. В процессе добычи угля подземным способом происходят сбросы шахтных вод в водные объекты.
Воздействие горного производства на водный бассейн проявляется в изменении водного режима, загрязнении и засорении вод.
Основными источниками загрязнения природных вод, действующими горными предприятиями являются шахтные воды, поверхностные и дренажные стоки породных отвалов, золонакопителей, хвостохранилищ, шла-монакопителей и др. [3].
Одним из крупнейших угольных бассейнов страны является, Печорский угольный бассейн, расположенный на Северо-Востоке европейской части России - крупная сырьевая база для энергетической, металлургической и коксохимической промышленности. Расположен бассейн в пределах Республики Коми и Ненецкого автономного округа Архангельской области, в значительной своей части он находится за Северным Полярным кругом.
Фенольные соединения, содержащиеся в стоках шахтных вод Печорского угольного бассейна превышают предельно допустимые концентрации до 6-7 раз. В водные объекты Воркутинского промышленного района только шахтами в период с 1998 по 2002 годы сбрасывалось в среднем 0,078 т/год фенолов [4].
Содержание фенолов в шахтных водах представлено в табл. 1 [4].
Таблица 1
Содержание фенолов в шахтных водах, 2001 год
№ п/п Наименование очистных сооружений Объем сброса, тыс.м3 До и после очистки Концентрация фенола, мг/л Уровень превышения ПДК
1. СОШВ ш. «Октябрьская» 3162 до 0,0043 4,3 ПДК
после 0,0018 1,8 ПДК
2. БОШВ ш. «Северная» 3119 до 0,006 6 ПДК
после 0,002 2 ПДК
3. СОШВ ш. «Воркутинская» 3946 до 0,002 2 ПДК
после 0,0017 1,7 ПДК
4. «Родничок» ш. «Воргашор-ская» 1057 до
после 0,0011 1,1 ПДК
5. ГЗУ ш. «Комсомольская» 3556 до
после 0,0059 5,9 ПДК
Наличие фенолов в шахтных водах связано с биохимическими процессами в угольных пластах, а также влиянием поверхностного стока.
В настоящее время не существует универсальной технологии очистки шахтных и других сточных вод, предусматривающей их доведение до тре-
буемых параметров по всем нормируемым ингредиентам. Одной из причин этого является несоответствие технологических схем очистки физико-химическому составу сточных вод. При выборе метода очистки обычно руководствуются теми показателями загрязнений сточных вод, которые оказывают наиболее высокое отрицательное воздействие на водоемы по состоянию изученности этого вопроса в данный момент.
Существующая на шахтах технология очистки предусматривает осветление предварительно скоагулированных шахтных вод в осветлителях со слоем взвешенного осадка, доочистку осветленных вод до установленных норм на скорых фильтрах, обеззараживание жидким хлором и обезвоживанием уловленных осадков и сгущенных шламов обогатительных фабрик на фильтр-прессах, что не обеспечивает доведение содержания фенольных соединений в шахтных сточных водах до уровня ПДК (табл. 1) [4].
Современным и высокоэффективным методом удаления фенольных и других трудно-окисляемых органических соединений, содержащихся в сточных водах горно-перерабатывающей, химической, целлюлозно-бумажной, металлургической промышленности являются процессы, основанные на использовании свободных радикалов в качестве окислителей, получившие название усовершенствованных окислительных процессов (Advanced Oxidation Processes - АОР) [5, 6].
Для определения параметров AOP-процессов окисления фенольных соединений в сточных водах проводились экспериментальные исследования с применением жидкостной и газовой хроматографии, атомной абсорбции, твердо-фазовой экстракции, флуориметрического, экстракционно-фотоме-трического, иодометрического и титрометрического методов на модельных растворах, которые представляли собой смесь 20 % жидкости из котлована, содержащего жидкие промотходы от предприятия органического синтеза, загрязняющих реку Терепец (приток р. Ока) и 80 % воды из Яченского водохранилища г. Калуги [7]. Объектом исследования являлись модельные растворы, содержащие фенольное соединение - бисфенол А (BPA).
Бисфенол А представляет собой кристаллическое вещество белого цвета, обладает всеми химическими свойствами фенолов, токсичен. Его эмпирическая формула С15Н16О2 (мол. вес 228,29). Предельно-допустимая концентрация в водоемах 0,01 мг/л [8, 9].
Была построена матрица планирования полного факторного эксперимента (24) (табл. 2). Границы пространства планирования заданы да-мер-ным кубом со сторонами -1 < Xj < 1, j = 1, 2, ..., т.
В процессе проведения эксперимента сравнивалось действие УФ-из-лучения при различных концентрациях ВРА - x1 (22 10-5 mM (50 мкг/л), 44 10-5 mM (100 мкг/л)), перекиси водорода H2O2 - x2 (3 mM (100 мг/л); 6 mM (200 мг/л)) и активатора (1; 2 г/л), содержащего 8, 16 mM Fe3+ - x3.
Таблица 2
Матрица планирования ПФЭ - 24
Опыты Планирование Переменная состояния
Z0 кодированный масштаб натуральный масштаб
Z1 Z2 Z3 Z4 X1 Х2 Хз x4 у
1 +1 -1 -1 -1 -1 0,05 100 1 1 0,036
2 +1 +1 -1 -1 -1 0,1 100 1 1 0,071
3 +1 -1 + 1 -1 -1 0,05 200 1 1 0,035
4 +1 +1 + 1 -1 -1 0,1 200 1 1 0,068
5 +1 -1 -1 +1 -1 0,05 100 2 1 0,033
6 +1 +1 -1 +1 -1 0,1 100 2 1 0,064
7 +1 -1 + 1 +1 -1 0,05 200 2 1 0,031
8 +1 +1 + 1 +1 -1 0,1 200 2 1 0,061
9 +1 -1 -1 -1 + 1 0,05 100 1 2 0,032
10 +1 +1 -1 -1 + 1 0,1 100 1 2 0,062
11 +1 -1 + 1 -1 + 1 0,05 200 1 2 0,03
12 +1 +1 + 1 -1 + 1 0,1 200 1 2 0,059
13 +1 -1 -1 +1 + 1 0,05 100 2 2 0,028
14 +1 +1 -1 +1 + 1 0,1 100 2 2 0,056
15 +1 -1 + 1 +1 + 1 0,05 200 2 2 0,027
16 +1 +1 + 1 +1 + 1 0,1 200 2 2 0,053
Модельный раствор, содержащий ВРА, перекись водорода и активатор, содержащий Fe3+ (хлорид железа (III)), подвергался воздействию УФ излучения в течение 2 часов (время облучения t - x4). Пробы отбирались через 1 и 2 часа после облучения, и измерялась остаточная концентрация ВРА (переменная состояния - у).
Измерения осуществлялись жидкостным хроматографом LC-MS/MS. Продукты полураспада в течение фотодеградации ВРА были определены с помощью газового хроматографа GS-MS.
Матрица планирования эксперимента удовлетворяет критериям A-, D-, G-оптимальности и ортогональности, что подтверждает анализ плана, проведенный в системе Statistica v.6. Из результатов анализа следует, что все меры эффективности: D-, A- и G-эффективность достигают значения 100 %, что является доказательством D-, A- и G-оптимальности полного факторного ортогонального плана [10]. Из оптимальности эксперимента следует высокая адекватность модели экспериментальным данным.
Исходя из того, что физико-химический процесс, который отражают экспериментальные данные (табл. 2) описывается функцией (1):
У = ßo + ßlXl +ßl X + А X X4 (1)
для определения зависимости остаточной концентрации ВРА в процессе разложения под действием УФ-излучения в момент времени t - Cocm(t), мг/л от ее начальной концентрации - СВРА, мг/л, концентрации перекиси водорода - Сн2о2, мг/л, концентрации активатора - CA, г/л и времени разложе-
ния облучения - t, ч. в системе Statistica v.6 регрессионным анализом с
коэффициентом детерминации Я2 = 0,9996 и множественной корреляции Я = 0,9998 получена модель (2):
у = ехр(-0,080788+0,9716421пх -0,0698691пх2 -0,1566621пх3 -0,2030631пх4) (2)
Учитывая то, что х1 = СВРА; х2 = СН2о2; х3 = СА; х4 = а у = Сой уравнение (2) перепишется в виде (3):
Cost = eXP
(-0,080788 + 0,971642lnCBPA -0,069869ln-0,156662lnC -0,203063 ln t
(3)
Множественным линейным регрессионным анализом установлены статистики, более детально характеризующие значимость модели (3) на уровне значимости а = 0,01: статистика Фишера-Снедекора F = 7292,126; статистика Дарбина-Уотсона DW = 2,02 и сериальная корреляция остатков Peor = -0,092, которые отражают, высокую степень точности с которой модель (3) описывает зависимость остаточной концентрации ВРА от предик-торных переменных, а уровень критерия Дарбина-Уотсона характеризует отсутствие сериальной корреляции остатков.
Модель (3) может послужить инструментом поиска оптимальных параметров процесса очистки сточных вод от фенольных соединений, например таких как, оптимальное количество ингредиентов, необходимое для разложения фенольных соединений до некоторого значения концентрации при определенных затратах на процесс очистки.
Определение оптимальных параметров процесса очистки сточных вод, содержащих фенольные соединения и трудно-окисляемую органику на основании AOP-технологии позволит снизить техногенную нагрузку на водные объекты не только горно-перерабатывающей, а также химической, металлургической, целлюлозно-бумажной промышленности, а также оптимизировать затраты на очистку.
Список литературы:
1. Ревазов М.А., Певзнер М.Е. Охрана природы. - М.: Недра, 1986. -30 с.
2. Беккер А.А., Агаев Т.Б. Охрана и контроль загрязнения природной среды. - Л.: Гидрометеоиздат, 1989. - 283 с.
3. Певзнер М.Е., Костовецкий В.П. Экология горного производства. -М.: Недра, 1990. - 233 с.
4. Волковская С.Г. Экологическая оценка воздействия горных предприятий на природную среду Воркутинского района и рациональные способы охраны природных ресурсов [Электронный ресурс]: дисс. ... канд. техн. наук: 25.00.36. - М.: РГБ, 2005.
5. Моисеев И.И. Окислительные методы в технологии очистки воды и воздуха // Изв. АН. Сер. хим. - 1995. - № 3. - С. 578-588.
6. Munter R. Advanced oxidation processes - current status and prospects // Proc. Estonian Acad. Sci. Chem. - 2001. - P. 50, 2, 59-80.
7. Соколов Э.М., Шейнкман Л.Э., Дмитриева Т.В., Чернова М.В., Дергунов Д.В. Исследование разложения фенольных соединений в водных системах под действием физико-химических факторов // Безопасность жизнедеятельности. - 2009. - № 4. - С. 25-32.
8. Верховская З.Н. Дифенилолпропан. - М.: Изд-во «Химия», 1971. -196 с.: ил.
9. Химическая энциклопедия: в 5т.: т. 2: Даффа-Меди / Редкол.: И.Л. Кнунянц (гл. ред.) и др. - М.: Сов. энцикл., 1990. - 671 с.: ил.
10. Халафян А.А. STATISTICA 6. Математическая статистика с элементами теории вероятностей: учебник - М. : Издательство Бином, 2010. - 496 с.: ил.
ОБЯЗАТЕЛЬНОЕ ВВЕДЕНИЕ ECDIS НА СУДАХ - ПУТЬ К БЕЗБУМАЖНОЙ НАВИГАЦИИ
© Зубко Ю.А.*
Морская государственная академия им. адмирала Ф.Ф. Ушакова, г. Новороссийск
Обязательная установка системы ECDIS на судах морского и речного флота вступает в завершающую стадию. До ее обязательного введения на некотором типе судов остается меньше года. В статье проанализированы положительные стороны такого введения, а также возможные риски на начальном этапе эксплуатации оборудования. Рассмотрены проблемы, которые могут возникнуть во время переходного периода, проанализирована реальность перехода к безбумажным технологиям навигации.
Годы дебатов и дискуссий по поводу введения на судах системы ECDIS (electronic chart display information system /электронная картографическая навигационно-информационная система) закончились решением сделать ее использование обязательным. На 86-ой сессии ИМО (международная морская организация) комитетом по безопасности было принято решение утвердить новые правила обязательной установки и использования ECDIS на определенном типе судов, совершающих международные переходы [1]. Дополнение к главе 5, правилу 19.2 конвенции СОЛАС (международная конвенция по охране человеческой жизни на море) требует установить EC-DIS на судах согласно табл. 1 [2, 4, 7, 8].
* Аспирант кафедры Судовождения.
