Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Прогнозирование использования водных ресурсов промышленного развитого региона для обеспечения коммнальных и производственных нужд Злобин, Евгений Константинович

Данная диссертационная работа должна поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация, - 480 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Злобин, Евгений Константинович. Прогнозирование использования водных ресурсов промышленного развитого региона для обеспечения коммнальных и производственных нужд : автореферат дис. ... доктора технических наук : 11.00.11.- Тула, 1999.- 40 с.: ил.

Введение к работе

Актуальность работы. Разрешение противоречий между обществом и природой в условиях прогрессирующего увеличения нагрузок на биосферу Земли возможно лишь за счет ведения хозяйственной деятельности на новых принципах, предусматривающих достижение разумного компромисса между социальными и экономическими потребностями общества и возможностями биосферы удовлетворять их без угрозы для своего нормального функционирования. Это базовое положение нашло отражение в новом девизе ООН: "Предвидеть и предотвращать -единственно реалистический подход", объявленном в 1986 г., концептуальные положения которого были выработаны на Конференции ООН по устойчивому развитию в Рио-де-Жанейро в 1992 г. Особую остроту эта проблема приобрела для промышленно развитых регионов, характеризующихся либо крайней чувствительностью и ранимостью биосферы к чрезмерным антропогенным нагрузкам (например, районы Крайнего Севера), либо дефицитом природных вод, либо высоким уровнем минерализации и других загрязнений природных вод, что приводит к стойкому ухудшению показателей здоровья населения.

Принцип sustainable development, который принято у нас называть принципом устойчивого развития, может быть реализован только при наличии адекватных математических моделей, позволяющих прогнозировать последствия принимаемых крупномасштабных решений и адекватно реагировать на прогнозные оценки.

Для территорий субъектов РФ, испытывающих затруднения в водохозяйственной сфере, - это, прежде всего, математические модели, позволяющие прогнозировать зодообеспечение, водоснабжение и водоотведе-ние региона, а также комплексное локальное природоохранительное и природоресурсное законодательство, регламентирующее уровни экологических нагрузок и обеспечивающее экологически рациональное природопользование с учетом конкретной водохозяйственной обстановки.

В' таком виде проблема до сих пор не рассматривалась и поэтому тема диссертационной работы актуальна.

Диссертационная работа связана с исследованиями, выполненными в соответствии с Постановлениями Правительства РФ "О проведении в Тульской области эксперимента по отработке экономических, организационных и правовых методов и механизмов экологического оздоровления ее территории и охраны здоровья населения" (8 декабря 1992 г., №946), "О программе оздоровления экологической обстановки и охраны здоровья населения-Тульской области на 1993-1998гг. (2-е августа 1993 г., №732) и отраслевой программой "Прогноз", утвержденной приказом №576 ГК РФ по высшем}' образованию от 15.09.1992г.

Целью работы являлось установление новых и уточнение существующих статических и динамических закономерностей формирования и развития водохозяйственного комплекса промышленно развитого региона для рационального использования водных ресурсов на основе адек-

вашыА мсііемашчсСКйл ЇУЇОДСЛСЇІ її ТСХІІЇІ"ССІСІІХ МСрСПрНЯТ"ІЇ.

Идея работы заключается в том, что рациональное использование водных ресурсов промышленно развитого региона на основе адекватных математических моделей и технических мероприятий обеспечивается эффективным ситуационным анализом, информационно связанным с системой государственного гидрометеорологического и гидрогеологического мониторингов.

Основные теоретические положения, защищаемые автором:

соотношение плотностей распределения водных ресурсов, промышленных объектов и населения на территории промышленно развитого региона, удовлетворительно обеспеченного водными ресурсами, определяет вероятность возникновения административно-территориальных подразделений, испытывающих затруднения в водохозяйственной сфере;

решение задач водопотребления промышленно развитого региона основывается на компартментной структуре рассматриваемого территориального объектах равномерным распределением параметров, что позволяет использовать компартментные математические модели для административно-территориальных подразделений, не обеспеченных водными ресурсами на требуемом уровне;

достоверный прогноз водопотребления региона, позволяющий предвидеть изменения в работе отдельных элементов систем водоснабжения и водоотведения конкретных потребителей воды, осуществляется на основе стандартных методов анализа временных рядов для параметров, ха-. растеризующих распределение водных ресурсов;

мониторинг состояния водных ресурсов должен учитывать динамику эффективности очистки природных вод в зависимости от показателей их качества, санитарно-гигиенических ограничений и уровня антропогенного воздействия;

мониторинг количественных и качественных характеристик высококонцентрированных промышленных сточных вод различных предприятий различных отраслей промышленности является базой данных для комплексной оценки эффективности использования водных ресурсов по экологическим факторам и принятия решений по требуемой эффективности очистки промышленных стоков;

:'. ,! критерием оптимальности рациональных режимов приготовления .растворов реагентов, их дозирования, смешения с водой и хлопьеобразова-н'йя является значение эффекта очистки природных и сточных вод, которое при решении технических задач необходимо максимизировать;

удельный расход воздуха, идущий на процесс хлопьеобразования в барботажной камере, является эквивалентом критерия Кемпа;

величина электрокинетического потенциала частиц загрязнений зависит от доз реагентов, является показателем эффективности динамики процессов флокуляции и коагуляции и может быть использована в качестве критерия управления при дозировании реагентов;

уменьшение дефицита природных вод, требуемых для удовлетворения хозяйственно-питьевых нужд, достигается их рациональным использованием за счет снижения водопотребления в технологических процессах, создании оборотных и замкнутых систем водоснабжения, совершенствовании процессов очистки промышленных сточных вод и их аппаратурного оформления на промышленных предприятиях.

Новизна разработанных теоретических положений заключается в следующем:

получены математические зависимости, позволяющие описать водохозяйственную обстановку для всего региона в целом и отдельных областей внутри него при удовлетворительном и неудовлетворительном обеспечении водой;

получены математические закономерности процессов водоснабжения и водоотведения региона на основе компартментнои математической модели;

разработана новая технологическая схема кондиционирования подземных вод Тульского региона, отличающаяся .тем, что при едконатриевом методе умягчения воды происходит ее обезжелезивание, а в качестве основного технологического процесса используется флотация;

получены аналитические зависимости по определению границ использования натриисодержащих реагентов при умягчении очень жестких природных вод;

изменение (^-потенциала частиц загрязнений в зависимости от рН среды адекватно описывается полиномом четвертой степени, от вида кондиционирования воды - уравнениями логарифмической функции и полинома второй степени;

получена математическая модель прогнозирования качества оборотной воды в зависимости от количества .циклов водооборота (прямая задача), позволяющая по качественным показателям оборотной воды определить время функционирования оборотной системы или порядковый номер цикла водооборота (обратная задача);

определена заданная прогнозная оценка водопотребления и получены математические модели прогнозирования водопотребления промыш-ленно развитого региона из различных водоисточников.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается:

корректной постановкой задач исследований, обоснованньш использованием классических методов химии, коллоидной химии, химии воды, МЇТЄМС1Т"ТІ2С:ССІ; СТС1ТПСТПІСП К СОБрСМСНпЫл ДОСїЙулсгіии вычислительной техники;

удовлетворительной сходимостью результатов качества оборотной воды с данными опытно-промышленных испытаний и значительным объемом фактических данных, подвергшихся математической обработке;

положительными отзывами различных организаций о данной работе;

удовлетворительными результатами внедрения основных научных и практических предложений и положительными решениями государственной патентной экспертизы.

Практическое значение работы заключается в том, что установленные закономерности водопотребления региона реализуются в виде прогноза по объему природных вод, забираемых конкретным потребителем воды, выбору метода очистки воды и качественному составу очищенной воды. Предлагаемый способ очистки высокоминерализованных, очень жестких, железосодержащих подземных вод может быть реализован на территории всего Тульского и других регионов, имеющих аналогичные качественные характеристики подземных вод. Разработаны предложения по очистке высококонцентрированных сточных вод предприятий различных отраслей промышленности в зависимости от количественных и качественных показателей промстоков. Подготовлена методика расчета соле-накопления в оборотной воде промпредприятия на основе водно-массового баланса и физической модели технологического процесса. Составлены рекомендации по приготовлению, условиям ввода реагентов в обрабатываемую воду, перемешивания их с водой и хлопьеобразования. Разработаны конструкции очистных установок (а.с.№ 1234371, . а.с.№1327914, а.с.М» 1742426), учитывающие специфику состава загрязнений сточных вод. Доказана возможность организации замкнутых и оборотных систем водоснабжения на предприятиях по выпуску сырья для производства минеральных удобрений, технической керамики, легкой промышленности, бумажных фабриках и т.д.

Внедрение результатов исследований. Технологические регламенты по очистке природных и промышленных сточных вод заложены в проекты водоснабжения третьей апатито-нефелиновой обогатительной фабрики ПО "Апатит", реконструкции системы мокрого пылеулавливания Щекинского завода "Кислотоупор", реконструкции системы водоотведения свердловского завода керамических изделий, реконструкции сооружений по очистке сточных вод красильного отделения Киреев-

ской чулочной фабрики, технологическую часть проекта по очистке природных вод ОАО "Тулабумпром".

Новые конструкции смесителей для очистки латексосодержащих сточных вод внедрены на ОАО "Тулабумпром". Теоретические положения прогнозной оценки водопотребления региона, умягчения подземных вод, приготовления растворов реагентов, их дозирования и смешения с обрабатываемой водой, хлопьеобразования, качества оборотной воды в системах оборотного и замкнутого водоснабжения промышленных предприятий использованы в ТулГУ при выполнении хоздоговорных и госбюджетных НИР, а также внедрены в учебные курсы "Водоснабжение. Очистка природных вод", "Водоотведение. Очистка сточных вод", "Водоснабжение промпредприятий", "Водоотводящие системы промпредприятий", "Реконструкция систем водоснабжения и водоотведения" и "Перспективы развития систем водоснабжения и водоотведения", в курсовое и дипломное проектирование для студентов, обучающихся по специальности 290800 -"Водоснабжение и водоотведение".

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на ежегодных конференциях профессорско-преподавательского состава Тульского государственного университета (г. Тула, 1982-1997гг.), 41-47-й научных конференциях Ленинградского инженерно-строительного института (г. Ленинград, 1984-1990 гг.), 37-й научной конференции Казанского инженерно-строительного института (г. Казань, 1985 г.), на совещаниях Министерства по производству минеральных удобрений "Разработка замкнутых циклов водопользования и перспективы создания бессточных систем водопользования на предприятиях Министерства по производству минеральных удобрений" в п.г.т. Первомайский Харьковской области в 1984 г., "Основные итоги природоохранной деятельности Министерства по производству минеральных удобрений и задачи на XII пятилетку по дальнейшему совершенствованию технологических процессов и схем, экономии природных ресурсов и уменьшению отрицательного влияния отходов отрасли на окружающую среду" в г. Новый Роздол Львовской области в 1986 г., на Всесоюзной научно-технической конференции "Основные направления развития водоснабжения, водоотведения, очистки природных и сточных вод и обработки ' осадков" в г. Харьков в 1986 г., на Всесоюзной научно-практической конференции "Технология очистки воды и создание водооборотных систем" в г. Одесса в 1989 г., на П-й Международной научно-практической конференции "Инновационные процессы в подготовке учителя технологии, предпринимательства и экономики" в г. Тула в 1996 г., на научно-практической конференции "Экология и общественность" в г. Тула в 1997г., на научно-практической конференции, посвященной 220-летию Тульской губернии, в г. Тула в 1997 г., на 2-й Международной Конференции по проблемам экологии и безопасности жизнедеятельности "Поиск,

оценка и рациональное использование природных ресурсов. Наука, практика и перспективы" в г. Туле в 1998 г.

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 40 статей и получено 3 авторских свидетельства.

Объем работы. Диссертация состоит из 8 глав и итпп-ж-сня и? 390 стр. машинописного текста, включая 55 иллюстраций, 21 таблицу и список литературы из 343 наименований.

Автор выражает благодарность сотрудникам кафедр "Аэрология, охрана труда и окружающей среды" и "Энергетические и санитарно-технические системы и оборудование" ТулГУ, а также кафедры "Водоотведение и охрана водных ресурсов" СПбГАСУ за методическую помощь и содействие, оказанные при выполнении работы.