CC BY
12
Процесс извлечения НИ из сточных вод определяется законами динамики сорбции и зависит от различных факторов. В связи с этим проведена оптимизация процесса нефтесодсржащих сточных вод на (ранулированном торфе симплексным методом анализа.
Критерием эффективности очистки выбрана степень очистки в процентах (у).
Полученное на основании серии опытов регрессивное уравнение, адекватно описывают« процесс в исследуемом интервале факторов, имеет следующий вид:
у - 0,062*, - 0,524*2 - 0,469*3 - 0,233*<.
Анализ уравнения (1) позволил установить, что наибольшее влияние ка процесс очистки оказывает гранулометрический состав загрузки *2, что свидетельствует об адсорбционном характере процесса очистки. Сорбционные свойства гранулированного торфа возрастают с уменьшением р&> мера гранул, т. е. с ростом суммарной поверхности. В оптимальном виде (применен индуктивны* регрессивный анализ) получены следующие по сложности уравнения:
у- 91,02 - 0,596*Л; (2>
у ' 185,78 - 0,527*2*3 - 23,25*4.
Как видно из приведенных уравнений (2) и (3), факторами, влияющими на процесс очисток, являются также влажность гранулированного торфа *j и степень кислотности (pH) *«.
Установлено, что термообработка гранулированного торфа в токе азота при / = 110 - I течение 1 - 2 ч приводит к потере способности торфа к выщелачиванию. Так, цветность филь сточных вод, прошедших загрузку из термообработанного гранулированного торфа, в 8 раз мен чем нетермообрабоганного (50 и 426° по платиновой шкале).
Таким образом, проведенные исследования показали, что улучшение свойств торфа воз путем его гранулирования методом окатывания. Гранулированный методом окатывания торф ет улучшенные физико-механические свойства: более высокую насыпную плотность и одноро зерновой состав, что делает его технологичным в эксплуатации, высокую порочность слоя (м новое пространство), способствующую улучшению гидравлических характеристик торфа фильтрующего материала, сорбционную емкость в динамике 0,2 - 0,5 г/г и способность уд до 250 кг НП в 1 м* гранул, что делает его пригодным для очистки нефтесодсржащих сточных содержанием НП от 50 до 250 мг/л.
СИСТЕМНАЯ ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ПЕРЕРАБОТКИ ТОРФЯНЫХ И ВТОРИЧНЫХ РЕСУРСОВ
СПИЦИНА О. Е. Уральская государственная горно-геологическая академия
Отрицательное влияние человечества на природу сказалось на истощении природных сов. В XX веке было изъято из недр Земли полезных ископаемых больше, чем за всю пред историю человечества. При этом полностью используется меньше 7 процентов добытого сы остальное превращалось в отходы, загрязняющие окружающую среду. На сегодняшний день 775 наименований отходов только по С вердловской области.
Значительную часть отходов можно эффективно использовать. Уникальные свойства близость месторождений торфа к техногенным образованиям позволяют поставить вопрос о можности и целесообразности утилизации отходов промышленного и сельскохозяйственного изводств путем их совместной переработки с торфом, нацеленной на получение композш материалов с заданной качественными показателями. Необходимо сделать системный анализ ния переработки торфяных и вторичных ресурсов на окружающую среду.
Системный анализ - приложение системных концепций к функциям управления, связанных с жрованисм. Понятие «системный анализ» неразрывно связано с понятием «система». Как опре-1ил Людвиг фон Берталанфи: «Это совокупность элементов, находящихся в определенных отно-шях друг с другом и со средой». В данном случае это взаимосвязь между природной и технологий системами. Определим понятие «системная модель». Это модель, построенная по мстодо-<и системного анализа, т. е. для которой установлена иерархия целей и ее структура, выполнена >мпозиция (разбиение) на отдельные подсистемы, определены критерии однофактороной и иггорной оптимизации внутри подсистем и их взаимосвязь в целом. Рассмотрим, как влияет шологическая система на природную с помощью функциональной модели.
Эффективность переработки торфяных и вторичных ресурсов можно преобразовать в сис-1ную цепочку «ресурсы - технология - потребление» (рис. I, 2). Цель такой модели состоит в ксимизации дохода перерабатывающего предприятия при минимизации ущерба окружающей еды.
Регламент контроля
Входные
Эффективность переработки торфяных и вторичных ресурсов АО
Выходные формы
ЭВМ
Рис. 1. Уровень АО
Сырьевые ресурсы А1
и
Добыча сырья и его переработка А2
"и
Потребление композиционных материалов и их маркетинг АЗ
Ввод ■иных
Рис. 2. Декомпозиция уровня АО
1
Регламент
Создание информационной базы данных (БД) по
техногенным образованиям Ап
т
Создание информационной БД по торфяным месторождениям А и
т
СУБД
Г
Объем производства по запасам торфяного сырья и наполнителя А|>
т
Программные средства
СУБД
1
Регламент контроля
Расчет платежей за природопользование и ущербы, нанесенные природной среде Аи
т
Оптимизация транспортных
потоков сырья -►
Программные средства
Рис. 3. Декомпозиция уровня А1 «Сырьевые ресурсы»
Функциональная модель является структурированным изображением функции проектируемой организационно-технологической системы, а также информации, поддерживающей выполнение этих функций. На этапе проектирования функциональная модель используется для разработки требований, а затем для создания системы, удовлетворяющей этим требованиям.
Создание информационной базы данных (БД) по техногенным образованиям (ТО) содержит информацию о техногенных образованиях и оценке качественных показателей наполнителя. Создание информационной БД по торфяным месторождениям включает в себя координацию дискретно-точечной модели торфяного месторождения, которая строится в виде матрицы по данным зондирования залежи и позволяет определить качественные характеристики залежи методом интерполяции и оценку запасов торфа по категориям сырья и направлениям использования. Математическая модель распределения торфяного фонда по направлениям его использования состоит из трех частей, включающих предварительную классификацию торфяного фонда, образование потенциальных сырьевых баз и распределение исходного фонда. Выходные данные подсистемы «Сырьевые ресурсы» (рис. 3) являются входными данными для подсистемы «Добыча и переработка» (рис. 4).
Рис. 4. Декомпозиция уровня А2 «Добыча сырья и его переработка»
Модель рационального использования сырьевой базы торфяного месторождения на основе имитационного моделирования и векторной статистической целесообразности осушения и разработки торфяных месторождений. Оптимизация состава композиционных материалов методом т-нейного программирования. Оптимизация технологической схемы процессов переработки с использованием капитальных вложений и эксплуатационных расходов.
Рис. 5. Декомпозиция уровня АЗ «Потребление композиционных материалов и их маркетинг»
Модель эффективности затрат топливно-энергетических ресурсов в системе «Добыча торфа использование брикетов» определяет комплексно-топливно-энергетический КПД для разли технологических параметров. Модель потребителя бытового топлива учитывает динамику год изменения потребности в бытовом топливе и может применяться для имитационного модели
ния при расчете потребностей в топливе, определения вместимости и мощности топливных складов и при решении транспортных задач (рис. 5).
Потребление и маркетинг: производство торфяных материалов затрагивает интересы отраслей, обладающих отходами или производящих дополнительные компоненты, и отраслей, потребляющих производимую продукцию (топливо, металлургия, с/х, экологизация и др.). Потребление и спрос на продукцию зависят от видов продукции (товара, цены, используемых методов распространения и методов стимулирования).
Эколого-экономическая оценка: производство композиционных материалов, как и все добы-вающе-перерабатывающие производств в, оказывает необратимое воздействие на окружающую среду, при этом происходит загрязнение атмосферы, гидросферы и литосферы. Следовательно, выделяют три основных направления мероприятий природоохранного назначения: мероприятия, связанные с ограничением производственного использования торфяных месторождений (истощение торфяных ресурсов); мероприятия по СОЗ, очистке стоков и выбросов в атмосферу; разработка и внедрение новых технологий, которые обеспечивали наиболее полное и рациональное освоение торфяных ресурсов.
Системный анализ на основе модельных представлений системы позволяет взаимно увязать решение различных задач - технических, экологических, экономических.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Афанасьев А. £.. Чураев Н. В. Оптимизация процессов сушки и структурообразования в технологии торфяною производства. М.: Недра, 1992.
2. Богатое Б. А. Управление процессом разработки торфяных месторождений. Минск: Высшая шкода, 1985.
3. Гревцев Н. В. Научные основы технологии торфяных композиционных материалов: Дис. ... д-ра техн. наук. Екатеринбург, 1998.
4. Зобним Б. Б. Моделирование систем: Конспект лекций по дисциплине «Моделирование» для студентов профилизации «Автоматические системы обработки информации и управления» направления 552800 -«Информатика и вычислительная техника». Екатеринбург УГГТА, 2001.
ПРИМЕНЕНИЕ ТОРФЯНЫХ СОРБЕНТОВ ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ИОНОВ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ
КОНЕВА Е. В.
Уральская государственная горно-геологическая академия
Стремительное развитие всех отраслей промышленности, энергетики, транспорта, увеличение численности населения и урбанизация, химизация всех сфер жизнедеятельности человечества привели к глубоким изменениям природной среды, нарушили равновесие, сложившееся за длительный срок ее естественного развития. Хозяйственная деятельность человека привела к нарушениям естественного состояния ландшафтов, гидросферы, атмосферы, производству веб большего числа новых веществ, небезопасных для окружающей среды, увеличению количества твердых, жидких, газообразных отходов и др. Совокупность всех воздействий на окружающую среду ведет к формированию новой экологической ситуации, требующей активных действий по предотвращению возможных отрицательных последствий.
В настоящее время разработаны и применяются разнообразные природоохранные технологии по очистке загрязненных стоков и выбросов, рскульгивации земель, нарушенных хозяйственной деятельностью, восстановлению плодородия почв. Проектируются и вводятся в эксплуатацию вредприятия с малоотходными и бессточными технологическими процессам. В природоохранных технологиях широко используются вещества и материалы естественного и искусственного происхождения, такие, как активные угли, иониты, пропиленовые и полиэфирные гранулы и волокна, сульфоуголь, бертаниты и др.
