автореферат диссертации по строительству, 05.23.04, диссертация на тему:Экспертная система управления качеством промышленных сточных вод, сбрасываемых в коммунальную канализацию

003063883

АНДРЕЕВ Игорь Александрович

ЭКСПЕРТНАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ ПРОМЫШЛЕННЫХ СТОЧНЫХ ВОД, СБРАСЫВАЕМЫХ В КОММУНАЛЬНУЮ КАНАЛИЗАЦИЮ

Специальность 05 23 04 - Водоснабжение, канализация, строительные системы охраны водных ресурсов

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

0 7 ИЮН 2007

Тольятти 2007

003063883

Работа выполнена в Тольяттинском государственном университете

Научный руководитель - доктор химических наук, профессор Щукин В.П

Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор

Курганов А М, кандидат технических наук, доцент Лебедева Е А

Ведущая организация ОАО «ТОЛЬЯТТИАЗОТ», г Тольятти

Защита состоится «25» июня 2007 г в 13 часов 30 мин на заседании диссертационного совета К 212 032 01 по присуждению ученой степени кандидата технических наук в Вологодском государственном техническом университете по адресу г Вологда, ул Ленина, д 15, малый актовый зал

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета

Просим вас принять участие в защите и прислать отзыв в двух экземплярах по адресу 160000, г Вологда, ул Ленина 15 Автореферат разослан «25 » мая 2007 г

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук, доцент

ЕА Мезенева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Водные объекты Российской Федерации (РФ) повсеместно деградируют, что свидетельствует о недостаточной разработке систем водопотребления и водоотведения Создание каскада крупных Волжских водохранилищ обусловило развитие водоемких и экологически вредных производств, сточные воды которых являются одним из факторов ухудшения экологической обстановки в Поволжье На долю Волжского бассейна приходится более трети общего сброса сточных вод в России Несмотря на высокую обеспеченность региона очистными сооружениями, эффективность их работы крайне низка, и в водные объекты поступает большое количество загрязняющих веществ Анализ ситуации показывает, что проблема носит в основном, управленческий характер

Существенно уменьшить процессы деградации водных объектов можно путем создания эффективной системы обращения со стоками, правильной организацией процесса смешения потоков и их очистки Особенно это важно при обезвреживании многокомпонентных интегрированных сточных вод различных производств, отличающихся многообразием химических взаимодействий компонентов стоков и сложностью определения характеристик смешанного стока, который может быть как менее, так и более токсичным по сравнению с исходным

Таким образом, задача разработки теоретических методов оптимизации работы биологических очистных сооружений (БОС) с созданием надежной компьютерной системы управления стоками и возможностью предсказания состава и токсичности смешанного потока является актуальной

Целью работы является создание системы оптимального управления процессами водоотведения стоков предприятий путем оптимизации работы БОС на основе математического моделирования баланса загрязняющих веществ с учетом возможных химических взаимодействий

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи- выполнить анализ существующего состояния крупных открытых водоемов, в основном, на примере реки Волги, по качественному и количественному характеру загрязнения сточными водами промышленных предприятий, установить причины деградации,

- выявить причины, снижающие долю стоков без очистки, в общем, объеме стоков и предложить более эффективную систему управления стоками, учитывающую химическое взаимодействие компонентов смешиваемых потоков,

~ разработать математическую модель, позволяющую рассчитывать на основе кинетических данных состав суммарного смешанного стока и изменение его токсичности при смешивании сточных вод различных пользователей, рассчитывать покомпонентную эффективность БОС, планировать массы допустимых сбросов загрязняющих компонентов, не приводящих к перегрузке БОС и нарушениям плановых (нормативных) показателей по стокам, рассчитывать материальный баланс БОС, осуществлять экономические расчеты,

- разработать программу, для ЭВМ, позволяющую оперативно осуществлять различные расчеты по работе БОС с целью выработки грамотных управленческих решений,

- разработать методологию сравнительной оценки стоков различных пользователей по уровню опасности (токсичности), важному показателю экологического анализа работы БОС,

- разработать методологию прогноза состава смешанных стоков с учетом химического взаимодействия их компонентов

Оект исследований. Сточные воды крупных промышленных предприятий г Тольятти Самарской области

Предмет исследования. Система управления стоками промышленных предприятий, обеспечивающая санитарно-гигиенические нормативы по их качественному и количественному составу

Методы исследований. В работе использовались системный анализ статистических баз данных по работе БОС, методы математического описания основных характеристик отдельных процессов изучаемого объекта Компьютерные системы, позволяющие оперативно рассчитывать эффективные режимы их работы Научная новизна выполненной работы состоит в том, что

- разработана математическая модель экспертной системы управления стоками предприятий, позволяющая рассчитывать на основе кинетических данных состав суммарного смешанного стока и изменение его токсичности при смешивании сточных вод различных пользователей, рассчитывать покомпонентную эффективность БОС, планировать массы допустимых сбросов загрязняющих компонентов и так далее и осуществлять прогноз состава смешанного потока различных пользователей, не приводящего к перегрузке БОС по эффективности,

- создана компьютерная экспертная система управления стоками предприятий «Аква-Эксперт», позволяющая оперативно осуществлять различные расчеты по работе БОС с целью выработки обоснованных управленческих решений,

- разработана методология сравнительной оценки стоков различных пользователей по уровню опасности (токсичности), важному показателю экологического анализа работы БОС,

- разработана методология прогноза состава смешанных стоков с учетом химического взаимодействия их компонентов,

Научная новизна результатов исследований и разработанных на этой основе технических решений подтверждается авторским свидетельством РФ № 2006631208 на экспертную систему «Аква-Эксперт»

Достоверность полученных результатов оценена с помощью современных математических методов обработки экспериментальных данных При постановке экспериментов использованы общепринятые методики, оборудование, аппаратура и приборы

Практическая значимость и внедрение результатов исследований.

Практическая значимость результатов исследований подтверждается актами целесообразности внедрения предлагаемых методов и программы для ЭВМ на очистных сооружениях ОАО «Автоваз» и ООО НПФ «ЭКОТОН»

Разработанная программа для ЭВМ «Аква - Эксперт» позволила рассчитывать, покомпонентную эффективность БОС г Тольятти, спланировать массы допустимых сбросов загрязняющих компонентов, не приводящих к перегрузке БОС и нарушениям плановых (нормативных) показателей по стокам, рассчитать материальный и экономический балансы БОС Предложенная методология сравнительной оценки стоков различных пользователей по уровню опасности позволила ранжировагь пользователей БОС города, в чьих стоках находятся компоненты, обладающие наибольшей опасностью для окружающей природной среды и выявить степень их очистки На предприятия города представлены материалы о методологии выявления химических взаимодействий в смешиваемых стоках, что в комплексе позволит повысить эффективность работы БОС города На защиту выносятся:

- математическая модель, позволяющая рассчитывать на основе кинетических данных состав суммарного смешанного стока и изменение его токсичности при смешивании сточных вод различных пользователей, рассчитывать покомпонентную эффективность БОС, планировать массы допустимых сбросов загрязняющих компонентов, не приводящих к перегрузке БОС и нарушениям плановых (нормативных) показателей по стокам, рассчитывать материальный баланс БОС, осуществлять экономические расчеты,

- программа, для ЭВМ, позволяющая оперативно осуществлять различные расчеты по работе БОС с целью выработки обоснованных управленческих решений,

- методология сравнительной оценки стоков различных пользователей по уровню опасности (токсичности), важному показателю экологического анализа работы БОС,

- методология прогноза состава смешанных стоков с учетом химического взаимодействия их компонентов

Личный вклад соискателя. Состоит в проведении литературного анализа современного состояния вопроса, выполнении экспериментальных исследований режимов работы БОС на реальных стоках, обработке экспериментальных данных, математическом моделировании режимов работы БОС, и процессов контролируемого смешения промышленных стоков с различных производственных участков

Апробация работы. Основные материалы исследований докладывались на 6-м международном конгрессе «ЭКВАТЭК-2004» (г Москва), на 2-й международной научно-технической конференции «Экология и безопасность жизнедеятельности промышленно-траспортных комплексов, ЕЬРГГ 2005» (г Тольятти), на 2-й международной научно-технической конференции «Безопасность Технологии Управление, 8АРЕТУ-2007» (г Тольятти) Научно-исследовательская работа «Разработка экспертной системы анализа эффективности работы БОС» заняла I место в конкурсе научно-исследовательских работ на 1-й международной конференции «Безопасность Технологии Управление» (г Тольятти) Публикации. Основные результаты исследований опубликованы в 12 работах Структура и объем работы Диссертационная работа изложена на 167 страницах машинописного текста и состоит из введения, 4-х глав, общих выводов, списка литературы из 131 наименования, содержит 55 рисунков, 13 таблиц и 4 -х приложений

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении изложена общая характеристика работы, определены цель и задачи исследований, обоснованы актуальность, научная новизна и практическая значимость исследований по оптимизации систем управления очисткой сточных вод Обоснована актуальность темы диссертации

В первой главе выполнен анализ литературных данных по уровню загрязнения открытых водоемов сточными водами различных производств Приведена динамика объемов сброса загрязняющих сточных вод, объемы промышленного водопотребления и водоотведения, масштабы и темпы, качественная и количественная оценка загрязнения гидросферы и отмечена продолжающаяся деградация водных объектов

Рассмотрены основные методы очистки сточных вод, дан их сравнительный анализ, высказана возможность повышения эффективности

Приводится оценка существующего экономического механизма охраны качества и регламентации сбросов загрязняющих веществ и отмечены его недостатки

При анализе литературных данных по методологии изучения состояния водных объектов отмечены преимущества создания экспертных систем управления на основе математического моделирования и поставлены задачи исследований

Во второй главе приведено обоснование и математическое описание выполнения основных функций работы БОС, обобщающий алгоритм их функционирования и компьютерная система, созданная на этой базе под названием «Аква-эксперт»

В основу математической модели, БОС заложен, усредненный вариант любых очистных сооружений, представленный на (рис 1) Граничные условия на входе БОС отражают массы токсичных компонентов, способные обезвреживаться до нормируемого уровня На выходе - нормируемые концентрации токсичных компонентов, отражающие характер водопользования

Рис 1 Расчетная модель БОС

В основу разработанной модели заложены следующие основные положения

1) анализ баз данных на выходе БОС, который включает в себя расчет масс загрязняющих компонентов в абсолютных и эквивалентных величинах рассчитанных по выражениям (1), (2)

ё С 1(Г6,т/год, (1)

где V - общий объем очищенного стока, м3/год, С^ - концентрация ,)-го компонента, мг/л,

1(Г6 - коэффициент приведения массы к тоннам в год

к

°вых = ! . т/год (2)

1=1

Расчеты в эквивалентных величинах осуществляются путем умножения масс загрязняющих компонентов на введенный показатель относительной опасности Расчеты производятся с целью приведения масс компонентов к единому уровню опасности, что позволяет получать более объективную информацию об опасности стоков и намечать обоснованную стратегию водоотведения

2) анализ баз данных пользователей на входе БОС, включает в себя расчет масс загрязняющих компонентов, поступающих от каждого пользователя на БОС в абсолютных и эквивалентных величинах, выражение (3), (4) и расчет покомпонентного долевого вклада каждого пользователя в общий сток, выражение (5), (6)

Си 10"б'т/год' (3)

где V - общий объем стоков 1-го пользоватепя на очистные сооружения, м3/год, С - концентрация _]-го компонента у 1-го пользоватепя (мг/л)

п к

Овх= I Ъ ё , т/год, (4)

1=1 з=1

ё1 1

где О - общая масса, сбрасываемая всеми пользователями по каждому компоненту, т/год,

£

Дв = -^¿-100, (6)

•О О

вх

3) расчет покомпонентной эффективности БОС, осуществляется по выражению (7), а расчет степени недоочистки по каждому компоненту по выражению (8)

в

Е =-<2—¿100,%, (7)

J

Еос = 1 - Е , т/год, (8)

4) материальный баланс масс компонентов БОС, включает в себя расчет эквивалентной массы всех компонентов поступающей на БОС, эквивалентной массы всех компонентов, сбрасываемой с БОС и эквивалентной массы обезвреженной на БОС выражение (9)

сос = °вх -Овых > экв т/год, (9)

/ /

где ОдХ -общая масса сбросов на БОС пользователями всех компонентов, экв т/год, ОцЫХ -

общая эквивалентная масса сбросов компонентов, экв т/год

5) экономический анализ включает в себя расчет платы за сброс каждого загрязняющего компонента, прошедшего очистку на БОС (10), общей платы за сброс загрязняющего компонента (11) и ее справедливое распределение между пользователями (12)

П^ХР^ руб/год, (10)

где Р^ - норматив платы за_)-ый компонент, руб/т

П= I П +п'+п'' ,руб/год, (11)

И

где П^ - плата за }-ый компонент в пределах установленных лимитов сбросов, руб/год, П^ -

плата за^ый компонент в пределах превышающих установленные лимиты, руб/год

П1>гП,ХДОу. (12)

Созданная на основе данной алгебраизированной модели компьютерная программа «Аква-эксперт» позволяет оперативно анализировать режимы работы БОС и прогнозировать состав обезвреживаемого стока Блок-схема программы приведена на рисунке 2

Программа позволяет оперативно анализировать режимы работы БОС, прогнозировать их работу в различных условиях, наметить пути внедрения мероприятий повышающих эффективность работы БОС по обезвреживанию опасных для окружающей природной среды веществ, то есть более обоснованно решать задачу водоотведения очищенных стоков

Рис 2 Блок-схема программы для ЭВМ «Аква-эксперт»

Предложенная экспертная система переводит процесс управления БОС в область наукоемких технологий, в которых максимальное использование информации о процессах очистки позволяет добиваться более высоких результатов по качеству очистки стоков Главным достоинством реализации предложенной системы является возможность получения тактической и стратегической, упреждающей, прогнозируемой заранее информации о потенциальной опасности нанесения антропогенного ущерба водным объектам Тактическая информация позволяет своевременно принять быстрые решения о ликвидации возможности нанесения ущерба водным объектам, а стратегическая, рассчитываемая по плановым показателям, предсказать возможность покомпонентной перегрузки БОС в более далеком времени с выработкой рекомендаций о введении локальной очистки стоков непосредственно на предприятиях-пользователях или выдачи рекомендаций о модернизации БОС

В третьей главе проведено использование программы для ЭВМ «Аква-эксперт» в анализе режимов работы БОС г Тольятти (рис 3)

Расчет и обработка баз данных по загрязняющим компонентам, прошедшим очистку на БОС г Тольятти показал массы загрязняющих компонентов сбрасываемых в водохранилище в абсолютных и эквивалентных величинах и превышение фактических масс загрязняющих компонентов над плановыми Произведенный анализ динамики сброса массы загрязняющих компонентов, прошедших очистку на БОС г Тольятти в водные объекты (Саратовское водохранилище) в абсолютных и эквивалентных величинах показал, что, несмотря на уменьшенный в три раза по сравнению с 1991 годом сток, токсичность его возросла, и качество сточных вод изменяется (в сторону ухудшения) быстрее, чем их количество

(рис 4, 5) На основании проведенного анализа были сделаны выводы о том, что простое сравнение абсолютных масс сброса загрязняющих компонентов в водные объекты в частности в Саратовское водохранилище не отражает объективность и искажает анализ

Рис 3 Расчетная модель БОС г Тольятти

Применение введенного метода эквивалентных масс, учитывающего уровень опасности каждого компонента для окружающей природной среды, позволяет получать более точную информацию об опасности стоков, что дает возможность оптимально осуществлять процесс приема загрязненных стоков, их очистку и водоотведение

1991 г 1998 г 2004 г

Рис 4 Изменение абсолютной массы сброса загрязняющих веществ в бассейн реки Волга, прошедших очистку на БОС г Тольятти, т/год

Рис 5 Изменение эквивалентной массы сброса загрязняющих веществ в бассейн реки Волга, прошедших очистку на БОС г Тольятти, экв т/год

Расчеты баз данных по загрязняющим компонентам, прошедшим очистку на БОС г

Тольятти в абсолютных и эквивалентных величинах, позволили выявить

- фактические массы сброса загрязняющих компонентов в водные объекты (Саратовское водохранилище) и их превышение над лимитными Результаты такого анализа представлены в (табл 1) В качестве основных взяты компоненты, по которым наблюдался наиболее высокий уровень загрязненности водных объектов РФ и в частности Волжского бассейна,

- наиболее опасные для окружающей природной среды компоненты и их долю в общем, сбросе Результаты такого анализа представлены в (табл 2)

Таблица 1

Сверхлимитный сброс, т/год

Наименование компонента ёФ 4 Превышение gJф над

Фенол 134,744 673717,813 ¡34,720

Азот нитритный 3,455 0,216 3,389

Нефтепродукты 5,873 31,242 4,592

Медь 0,156 155,473 0,149

Железо 10,019 22,668 7,457

Фосфаты 63,571 80,267 58,482

Таблица 2

Опасные для окружающей природной среды компоненты и их доля в общем, сбросе, %

Наименование компонента А

Фенол 5000 99,631

Никель 3333,333 0,063

Свинец 1428,571 0,073

Медь 1000 0,023

Титан 133,333 0,048

Цинк 100 0,001

Фтор 71,429 0,058

Хром 55,555 0

Расчет и обработка баз данных пользователей по загрязняющим компонентам, поступающим на БОС в абсолютных и эквивалентных величинах позволил выявить покомпонентный долевой вклад каждого пользователя в общий сток и кратность превышения лимита сброса на БОС г Тольятти

На основании полученных данных по долевому распределению массы загрязняющих компонентов, поступающей на БОС г Тольятти между пользователями был сделан вывод о том, что сток пользователя №1 хоть и является самым значительным по объему, как это видно из расчетов произведенных в абсолютных величинах (рис 6), обладает низким уровнем опасности для окружающей природной среды (рис 7) Напротив, сток пользователя №4 при его относительно малом объеме (рис 6) является самым опасным для окружающей природной среды (рис 7)

Отмечено, что применение введенного метода эквивалентных масс (учитывающего уровень опасности для окружающей природной среды) позволяет получать более точную информацию об опасности стоков, что дает возможность намечать объективную стратегию внедрения природоохранных мероприятий В частности выявлено, что в суммарном стоке предприятий г Тольятти наиболее опасными компонентами являются фенол, никель, свинец, медь, титан, цинк, фтор, хром

Расчет материального баланса загрязняющих компонентов в абсолютных величинах позволил выявить массу загрязняющих компонентов, обезвреженную на БОС г Тольятти, которая составила

0ос = 14441,253 т/год (40% от массы поступившей на очистные сооружения) Расчет материального баланса загрязняющих компонентов в эквивалентных величинах позволил выявить опасную для окружающей природной среды массу загрязняющих компонентов, обезвреженную на БОС г Тольятти, которая составила

ОоС = 58436,937 экв. т/год (8% от массы поступившей на очистные сооружения) На основании проведенного анализа был сделан вывод о том, что применение расчетов в эквивалентных величинах дает более объективное по сравнению с абсолютными величинами представление об эффективности БОС Предложенный метод позволил выявить факт завышения эффективности обезвреживания массы загрязняющих веществ на БОС г Тольятти в 5 раз

100,0% n 80,0% -60,0% -40,0% -20,0% -0,0% --

80,0%

3,0%

0,0%

17,0%|

т-1-i-г

Рис б Абсолютные массы загрязняющих компонентов находящихся в стоках отдельных пользователей БОС г Тольятти, % (1-4)

100,0% 80,0% 60,0% -40,0% -20,0% -0,0%

6,7%

1-1-1-1-1-1-г

Рис 7 Эквивалентные массы загрязняющих компонентов находящихся в стоках отдельных пользователей БОС г Тольятти, % (1-4)

Экономический анализ работы БОС позволит определить покомпонентную и общую плату за сброс очищенного стока в водные объекты и efe справедливое долевое распределение среди пользователей, что может стимулировать их на приоритетное проведение мероприятий по очистке наиболее невыгодных с экономической точки зрения опасных (токсичных) компонентов

Подтверждена возможность химического взаимодействия компонентов в смешиваемых стоках с образованием более или менее токсичных соединений и отмечена необходимость учета данного явления в разрабатываемой экспертной системе для получения возможности предварительного прогнозирования суммарного стока

Полученная в ходе расчетов с помощью разработанной экспертной системы аналитическая информация позволяет оптимизировать процессы предварительного смешения и последующей очистки сточных вод предприятий

Четвертая глава посвящена исследованиям по разработке методологии прогноза состава смешанных стоков с учетом химического взаимодействия их компонентов

Методология анализа основана на выявлении свойств реагирующих ионов с использованием теоретических положений химии о возможности, направлении и пределе протекания химических взаимодействий (ряд стандартных электродных потенциалов, ряд активности, таблицы растворимости, электроотрицательность взаимодействующих ионов и др) Дополнительно с целью выявления направления и предела каждое взаимодействие

оценивалось расчетом термодинамических параметров (энтальпии, энтропии и свободной энергии Гиббса) В качестве функции отклика в предложенной методологии использован расчет уровня опасности (токсичности) смешиваемых и суммарного стоков

Представленная методология наполнения кинетических блоков каждого возможного химического взаимодействия в компьютерном исполнении составит банк данных оперативного расчета прогноза состава смешанного стока (рис 8)

№ XI Х2 хз Хп

У1 Кг

У2 К„

УЗ К, Кз

Уп

Рис 8 Матрица смешения стоков X и У-компоненты, содержащиеся в стоках различных пользователей, К - кинетический блок химических взаимодействий, включающий расчет скоростей реакций, а также констант скоростей и констант равновесий с последующим вычислением изобарно - изотермического потенциала и уровня опасности, смешиваемых и суммарного стока

При использовании данной методологии необходимо каждому веществу присвоить порядковый номер - код в соответствии с системой кодирования загрязняющих компонентов и применить систему нумерации выявленных взаимодействий для целей программирования (рис 8)

Общая схема потоков может быть представлена в виде (рис 9)

Здесь Шь Ш2, С\,Сг - массы и концентрации компонентов в стоках до смешения, VI, V2 - объемы стоков, ш3, гщ - массы и С3,С4. концентрации образующихся соединений, Дгп) или Дшг - избыточные против стехиометрии количество компонентов А или В в смешанном стоке, СДШ| или СДгпг - концентрации, Уз - объем объединенного стока

Общее уравнение взаимодействия компонентов представляется в виде

аА+ЬВ->сС+сГО, (13)

где А, В, С, И - компоненты в стоке, а,Ь,с,с! - стехиометрические коэффициенты в уравнении реакции

Обозначим через Мь М2, Мз М4 и Э1, Эг, Эз, Э4 - мольные и эквивалентные массы реагирующих и образующихся соединений, щ, П2 ,пз ,П4 - произведение зарядности солеобразующего иона на его количество

Расчет масс исходных компонентов

т1=У1 с1> г/год> (14> т2=У2 С2, г/год (15)

Расчет масс образующихся новых компонентов рассчитывается по двум путям, зависящим от природы компонента, остающегося в избытке ш, та) если —->——, то в избытке будет 1-й компонент Масса 3-го компонента Э1 2

рассчитывается при этом из соотношения, вытекающего из закона эквивалента т~ т, т- Э,

-А, Т0 тз = ^ л ( г /Г0Д; (16)

2 ^3 2

т, т, Э-,

б)если —*-<—¿.то т,=—4—-, г/год (17)

П 2 П

Определение массы 4-го компонента осуществляется аналогично т, т9 Э*

а) если —->——,тот^=—-—-, г /год, (18)

Э1 Э2 Э2

т, т9 т, Э4

б) если — Т0 т4= —— , г/год (19)

Э1 2 Э1

Во всех этих случаях эквивалентные массы реагирующих соединений (Эь Эг, Эз, Э<0 определяются по выражениям (20-23)

М1

Э,=—^Ц г, (20)

"1 М-

Э2=—-, г , (21)

п2 М,

Э,=—, г, (22)

3 п3

МА

Э4=-^, г (23)

4 п4

Расчет избыточных масс исходных компонентов в суммарном стоке определяется по выражениям (24-25)

т, т-у т.

а) если — > —, то Дт, = (—--—) Э,, г /год (24)

Л 2 1 2

т, т~ Шг. т,

б) если —1 < —, то Д/и2 = (—^ - —*-) Э2, г /год (25)

П 2 2 Э1

Расчет суммарного объема

У3=У1+У2, м3/год (26)

Прогноз состава суммарного стока осуществляется по массам образовавшихся и оставшегося в избытке компонентов (27-30) - концентрация остаточного компонента

Дт, , Дт, , ДС,=-—, г /м (27) или ДО,=-г/м3, (28)

1 Уз 2 У3

- концентрация 3-го компонента

С3=-2-, г/м3, (29)

¥3

■ концентрация 4-го

тА •.

С. =—— , г /м (30)

4 У3

Оценка уровня опасности смешиваемых и суммарного стока осуществляется в конце расчета всех взаимодействий приведением полученных масс к единому уровню опасности (токсичности)(31)

Ш1экв =Ш1 А1'экв г/год (31)

Рассчитанные массы исходных компонентов сравниваются с аналогичными массами в смешанном стоке Сток, имеющий большую приведенную массу, является более токсичным и обладает большей опасностью для окружающей природной среды

Для большей достоверности выявленных на основании эмпирического подхода прогноза возможных химических взаимодействий необходимо использовать кинетический подход В соответствии с уравнением реакции (13) скорость прямой реакции будет равна

= ИЬ,г/м3 (32)

[С] Ми,г/мз, (33)

Дт

скорость обратной реакции будет равна ' п--

2 Дт

где ДС, Дт - приращение концентрации и времени соответственно, к] и кг - константы скорости, [А], [В], [С], РЭ] - концентрации компонентов реакции, а, Ь, с, с! -стехиометрические коэффициенты

Для случаев, когда реакция является обратимой необходимо рассчитать константу равновесия

к р^=1£1>( (34)

Р к1 [А]а [В]Ь

В соответствии с законами термодинамики согласно рассчитанной константы равновесия (34) по изотерме Вант-Гоффа для реакции (13) можно рассчитать изобарно-изотермический потенциал, который определяет возможность, направление, и предел протекания приведенного химического взаимодействия

АО=Я Т 1пКр , кДж/кмоль, (35)

где Я- универсальная газовая постоянная, Т- температура, К

В итоге если

при расчетах AG < 0 - реакция (4 1) возможна,

AG > 0 - реакция (4 1) невозможна,

AG = 0 - реакция (13) находится в условиях термодинамического

равновесия

С помощью разработанной методологии был произведен анализ баз данных отдельных стоков на предмет возможных химических взаимодействий между компонентами при их смешении (36)

2H3P04+3FeS04->Fe3(P04)2-t+3H2S04 (36)

База данных представленной реакции включает сток, объемом 100000 м3/год с концентрацией Фосфорной кислоты - 0,115 г/м3 и сток объемом 15000 м3/год с концентрацией Сульфата железа - 0,5 г/м3 Данные стоки смешиваются перед очистными сооружениями, и необходимо предсказать возможность протекания данной реакции Кинетический блок рассмотренного взаимодействия, представленный на (рис 10 ), позволяет дать прогноз состава смешанного стока Расчеты показывают, что опасность смешиваемых потоков примерно в 1,9 раза меньше, чем приведенная опасность суммарного стока Данные расчеты позволяют получать весьма важную информацию для опережающей оценки опасности смешиваемых стоков, что очень важно для предотвращения возможного нанесения ущерба водным объектам при качественном и количественном изменении параметров водоотведения

Код и Наименование компонентов Код и

1-го стака-—•" Наименование компонентов 2-го стока

3FeS04

2Н3Р04

Взаимодействие №1

Fe3(P04)24-+3H2S04 У3=115000м3/год т3 = 5888,092 г./год т4 = 4835,526 г./год Ami - 8276,388 г./год С3= 0,051 г/м3 С4= 0,042 г/м3 ДС,= 0,071 г./м3 КР= 0,0023 AG =-15041,530 кДж/кмоль

Рис 10 Матрица прогноза состава смешанного стока

Предложенная методология может быть использована для предсказания ожидаемой опасности смешанного стока и выявления соединений, которые в возможном вторичном взаимодействии могут давать более опасные вещества (например, диоксины)

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1 Выполнен анализ литературных данных по изменению качественного и количественного характера загрязнений водных объектов РФ во времени Выявлено, что крупные водные системы типа бассейна реки Волги, деградируют, что связано, в основном, с антропогенным загрязнением искусственно созданных водоемов промышленностью Выявлено существенное снижение в последние годы ввода в строй новых очистных сооружений и систем оборотного водоснабжения, что значительно увеличило в общем объеме долю сбросов сточных, вод без очистки

2 Разработана математическая модель и программа ЭВМ «Аква-эксперт», способствующая переводу управления водоотведением промышленных стоков на новый интеллектуальный уровень, позволяющий анализировать различные варианты работы БОС, рассчитывать на основе кинетических данных состав суммарного стока, рассчитывать покомпонентную эффективность БОС, планировать массы допустимых сбросов загрязняющих компонентов, не приводящие к перегрузке БОС и нарушениям плановых (нормативных) показателей по стокам, рассчитывать материальный баланс БОС, осуществлять экономические расчеты, осуществлять расчеты, позволяющие проводить сравнительную оценку стоков различных пользователей по уровню опасности (токсичности) Комплексный расчет показателей работы БОС позволяет принимать более оптимальные управленческие решения по водоотведению

3 Произведен анализ баз данных, по загрязняющим компонентам, поступающим на БОС и сбрасываемым после БОС г, Тольятти В результате были выявлены перегрузки БОС по ряду компонентов, порождающие неэффективность их работы Выявлено, что основной причиной перегрузок является отсутствие аналитической информации по составу конкретных стоков, поступающих на очистку и взаимодействию находящихся в них загрязняющих компонентов Доказано, что существующая методика смешения стоков требует химического анализа возможных взаимодействий, способных привести к образованию, как менее, так и более токсичных компонентов

4 Произведен аналогичный анализ с помощью приведения масс компонентов к единому уровню опасности Экспериментально доказано, что применение разработанного метода позволяет получать более точную информацию об опасности стоков, что совместно с экономическим анализом дает возможность намечать более объективную стратегию внедрения природоохранных мероприятий

5 Разработана структура системы прогноза состава смешанных стоков с учетом химического взаимодействия их компонентов Методология анализа основывается на основных теоретических положениях химии позволяющих рассчитывать возможность, направление и предел протекания химических взаимодействий

6 На ряде конкретных примеров проведена апробация предложенного подхода по анализу смешиваемых стоков и представлены количественные расчеты, подтверждающие теоретические выводы Данная методология позволяет предсказывать ожидаемую токсичность смешанного стока и выявлять соединения, которые в возможном вторичном взаимодействии могут давать более токсичные вещества (например, диоксины)

Список опубликованных научных трудов по теме диссертационной работы

1 Андреев И А, Щукин В П Структура экспертной системы для анализа эффективности работы биологических очистных сооружений // IV Междунар конгр «Вода Экология и технология» «ЭКВАТЭК-2004» Тез докл - Москва, 2004 - С 749

2 Андреев, И А Сточные воды промышленно-траспортных комплексов и перспективные технологии полного оборотного водоснабжения / И А Андреев, ВП Щукин, Б И Павлова//Известия Самарского научного центра РАН Т 1 -Самара, 2005 -С 17

3 Андреев И А Безопасность водных объектов и принципы управления очистными сооружениями / И А. Андреев, М А Хайрулин, Е В Трофимова // Известия Самарского научного центра РАН - Самара, 2007 -С 18

4 Павлова, ЕИ Локальная очистка стоков как путь сохранения водных объектов / ЕИ Павлова, И А Андреев, В П Щукин // Известия Самарского научного центра РАН Том 1 -Самара,2005 -С 18

5 Андреев, И А Сточные воды нефтехимичексих предприятий и экспертные системы управления их очисткой / И А Андреев, Е И Павлова, В П Щукин // Сб материалов Всероссийской научн -техн конф «Коршуновские чтения» - Тольятти, 2005 - С 92-94

6 Павлова, ЕИ Локальная очистка стоков как путь внедрения полного оборотного водоснабжения / Е И Павлова, И А Андреев, В П Щукин // Сб материалов Всероссийской научн -техн конф «Коршуновские чтения» - Тольятти, 2005 - С 124126

7 Андреев, И А Математическая модель научного анализа и расчета режимов работы биологических очистных / И А Андреев, В П Щукин // Сборник научных трудов аспирантов и студентов ТГУ - Тольятти, 2005 -С 118

8 Андреев, И А Пути повышения эффективности очистных сооружений / И А Андреев, В П Щукин // Сборник научных трудов аспирантов и студентов ТГУ - Тольятти, 2005 -С 119

9 Андреев, И А Экспертные системы управления биологическими очистными сооружениями / И А Андреев, Е й Павлова, В П Щукин // Сб материалов Региональной научн - техн Конф «Научные чтения студентов и аспирантов» - Тольятти, 2005 -С 41-43

10 Павлова, Е И Локальная очистка стоков как путь внедрения полного оборотного водоснабжения / ЕИ Павлова, И А Андреев, ВП Щукин // Сб материалов Региональной научн - техн Конф «Научные чтения студентов и аспирантов» - Тольятти, 2005 - С 46-48

11 Андреев, И А и др Реагентное взаимодействие при смешение промышленных стоков / И А Андреев, Т И Эпова , Н Н Пономарева, В П Щукин // Вестник МАНЭБ № 9 -Санкт-Петербург- Самара, 2005 -С 113-116

12 А С № 2006611208 Аква-Эксперт / И А Андреев, В П Щукин (RU), Заяв 09 02 2006г

Подписано в печать 24 05 007 Формат 60 х 84/16 Печать оперативная Усл.пл 1,1 Уч-издл 1,0. Тираж 100 экз Заказ № 3-27-07

Отпечатано в редакционно-издательском центре Тольятгинского государственного университета

Тольятти, Белорусская, 14

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. УРОВЕНЬ ЗАГРЯЗНЕНИЯ И ХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ,

ПРОТЕКАЮЩИЕ В СТОЧНЫХ ВОДАХ ПРОИЗВОДСТВ.

1.1. Водные ресурсы и их состояние.

1.2. Промышленное водопотребление и водоотведение.^

1.3. Требования к очистке и очистка сточных вод.

1.4. Законодательные основы охраны водных объектов.^

1.5. Экономические механизмы охраны водных объектов.

1.6. Методическая основа изучения состояния водных объектов.^

ГЛАВА И. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ НАУЧНОГО АНАЛИЗА И

РАСЧЕТА РЕЖИМОВ РАБОТЫ БОС.

2.1. Системный анализ водных объектов.

2.2. Структура математической модели.

2.3. Методология обработки баз данных по загрязняющим компонентам, прошедшим очистку на БОС.

2.4. Методология обработки баз данных пользователей по загрязняющим компонентам, поступающим на БОС.

2.5. Расчет покомпонентной эффективности работы БОС.^

2.6. Материальный баланс БОС.

2.7. Экономический анализ работы БОС.^

Актуальность работы. Развитие общества всегда связано с потреблением, что приводит к противоречию между человеком и природой, между производством и естественными системами [1].

Человечество ежегодно отторгает от природы огромное количество различных веществ, перерабатывает их и возвращает в окружающую среду не- характерные для неё компоненты, меняющие условия или возможность существования человечества. Предметом инженерных работ и научных исследований все чаще становятся глубина этих противоречий и возможные пути их разрешения.

Проблемы снижения экологической нагрузки на природу и создание условий гармоничного развития системы "человек - окружающая среда" рассматриваются в политических, правовых, организационных, моральных, образовательных, инженерных, медицинских и других аспектах. [2,3].

В последние десятилетия исключительную остроту приобрела проблема загрязнения источников пресных вод. По оценкам специалистов не менее 50% распространенных заболеваний людей обусловлено загрязнением окружающей среды, прежде всего потреблением недоброкачественной питьевой воды. Ресурсы воды, пригодной для использования без проведения специальных мероприятий, оцениваются в 5-6 тыс. км3, что составляет 0,3 -0,4 % общего объема гидросферы [4-9].

Создание каскада крупных Волжских водохранилищ обусловило условия развитие водоемких и экологически вредных производств, сточные воды которых являются одним из факторов ухудшения экологической обстановки в Поволжье. На долю Волжского бассейна приходится более трети общего сброса сточных вод в России. Несмотря на высокую обеспеченность региона очистными сооружениями, эффективность их работы крайне низка, в результате чего в водные объекты поступает большое количество загрязняющих веществ. Приведенный анализ показывает, что проблема носит в основном управленческий характер. Существенно уменьшить процессы деградации водных объектов можно путем создания эффективной системы обращения со стоками, правильной организацией процесса смешения потоков и их очистки. Особенно это важно при обезвреживании многокомпонентных интегрированных сточных вод различных производств, отличающихся многообразием химических взаимодействий компонентов стоков и сложностью определения характеристик смешанного стока, который может быть как менее, так и более токсичным по сравнению с исходным. Наиболее показательной в этом плане является диоксиновая проблема, возникшая в результате совместного сброса органических и хлорсодержащих веществ. Таким образом, задача разработки теоретических методов оптимизации работы биологических очистных сооружений (БОС) с созданием надежной системы управления стоками и возможностью предсказания состава и токсичности смешанного потока является актуальной.

Целью работы является создание системы оптимального управления стоками предприятий путем оптимизации работы БОС на основе математического моделирования баланса загрязняющих веществ с учетом возможных химических взаимодействий.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- выполнить анализ существующего состояния крупных открытых водоемов, в основном на примере реки Волги, по качественному и количественному характеру загрязнения сточными водами промышленных предприятий; установить причины деградации;

- выявить причины, снижающие долю стоков без очистки, в общем объеме стоков и предложить более эффективную систему управления стоками, учитывающую химическое взаимодействие компонентов смешиваемых потоков;

- разработать математическую модель, позволяющую рассчитывать на основе кинетических данных состав суммарного смешанного стока и изменение его токсичности при смешивании сточных вод различных пользователей, рассчитывать покомпонентную эффективность БОС, планировать массы допустимых сбросов загрязняющих компонентов, не приводящих к перегрузке БОС и нарушениям плановых (нормативных) показателей по стокам, рассчитывать материальный баланс БОС, осуществлять экономические расчеты;

- разработать программу для ЭВМ, позволяющую оперативно осуществлять различные расчеты по работе БОС с целью выработки грамотных управленческих решений;

- разработать методологию сравнительной оценки стоков различных пользователей по уровню опасности (токсичности), важному показателю экологического анализа работы БОС;

- разработать методологию прогноза состава смешанных стоков с учетом химического взаимодействия их компонентов.

Объект исследований. Сточные воды крупных промышленных предприятий г. Тольятти Самарской области.

Предмет исследования» Система управления стоками промышленных предприятий, обеспечивающая санитарно-гигиенические нормативы по их качественному и количественному составу.

Методы исследований. В работе использовались: системный анализ статистических баз данных по работе БОС, методы математического описания основных характеристик отдельных процессов изучаемого объекта, компьютерные системы, позволяющие оперативно рассчитывать эффективные режимы их работы.

Научная новизна выполненной работы состоит в том, что:

- разработана математическая модель экспертной системы управления стоками предприятий, позволяющая рассчитывать на основе кинетических данных состав суммарного смешанного стока и изменение его токсичности при смешивании сточных вод различных пользователей, рассчитывать покомпонентную эффективность БОС, планировать массы допустимых сбросов загрязняющих компонентов и так далее и осуществлять прогноз состава смешанного потока различных пользователей., не приводящего к перегрузке БОС по эффективности;

- создана компьютерная экспертная система управления стоками предприятий «Аква-Эксперт», позволяющая оперативно осуществлять различные расчеты по работе БОС с целью выработки обоснованных управленческих решений;

- разработана методология сравнительной оценки стоков различных пользователей по уровню опасности (токсичности), важному показателю экологического анализа работы БОС;

- разработана методология прогноза состава смешанных стоков с учетом химического взаимодействия их компонентов;

Научная новизна результатов исследований и разработанных на этой основе технических решений подтверждается авторским свидетельством РФ № 2006611208 на экспертную систему «Аква

Эксперт».

Достоверность полученных результатов и адекватность математической модели оценена с помощью современных математических методов обработки экспериментальных результатов и прямым сравнением расчетных и экспериментальных данных. При постановке экспериментов использованы общепринятые методики, оборудование, аппаратура и приборы.

Практическая значимость и внедрение результатов исследований.

Практическая значимость результатов исследований подтверждается актом целесообразности внедрения предлагаемых методов и программы для ЭВМ на очистных сооружениях ОАО «Автоваз» и ООО НПФ «ЭКОТОН». Разработанная программа для ЭВМ «Аква - Эксперт» позволила рассчитывать покомпонентную эффективность БОС г.Тольятти, спланировать массы допустимых сбросов загрязняющих компонентов, не приводящих к перегрузке БОС г.Тольятги и нарушениям плановых (нормативных) показателей по стокам, рассчитать материальный баланс БОС г.Тольятти, осуществить экономические расчеты. Предложенная методология сравнительной оценки стоков различных пользователей по уровню опасности позволила ранжировать пользователей БОС г. Тольятти, в чьих стоках находятся компоненты, обладающие наибольшей опасностью для окружающей природной среды, и выявить их степень очистки. С помощью разработанной методологии прогноза состава смешанных стоков с учетом химического взаимодействия их компонентов были выявлены химические взаимодействия в смешиваемых стоках, поступающих на БОС г.Тольятти. Все это в комплексе позволит повысить эффективность работы БОС.

На защиту выносятся:

- математическая модель, позволяющая рассчитывать на основе кинетических данных состав суммарного смешанного стока и изменение его токсичности при смешивании сточных вод различных пользователей, рассчитывать покомпонентную эффективность БОС, планировать массы допустимых сбросов загрязняющих компонентов, не приводящих к перегрузке БОС и нарушениям плановых (нормативных) показателей по стокам, рассчитывать материальный баланс БОС, осуществлять экономические расчеты;

- программа для ЭВМ, позволяющая оперативно осуществлять различные расчеты по работе БОС с целью выработки грамотных управленческих решений;

- методология сравнительной оценки стоков различных пользователей по уровню опасности (токсичности), важному показателю экологического анализа работы БОС;

- методология прогноза состава смешанных стоков с учетом химического взаимодействия их компонентов.

Личный вклад соискателя. Состоит в проведении анализа современного состояния вопроса по литературным данным, проведении экспериментальных исследований режимов работы БОС, обработке экспериментальных данных, разработке математической модели работы БОС и процессов контролируемого смешения промышленных стоков с различных производственных участков.

Апробация работы. Основные материалы исследований докладывались на 6-м международном конгрессе «ЭКВАТЭК-2004» (г. Москва), на 2-й международной научно-технической конференции «Экология и безопасность жизнедеятельности промышленно-транспортных комплексов ELPIT - 2005» г.Тольятти), на 2-й международной научно-технической конференции «Безопасность. Технологии. Управление, SAFETY-2007» (г. Тольятти). Научно-исследовательская работа «Разработка экспертной системы анализа эффективности работы биологических очистных сооружений» заняла I место в конкурсе научно-исследовательских работ на "Молодежном форуме" 1-й международной конференции «Безопасность. Технологии. Управление» (г.Тольятти).

Публикации. Основные результаты исследований опубликованы в 12 работах, приведенных в автореферате.

Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 167 страницах машинописного текста и состоит из введения, 4 глав, общих выводов, списка литературы из 131 наименований, содержит 55 рисунков, 13 таблиц, а также 3 приложения.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Выполнен анализ литературных данных по изменению качественного и количественного характера загрязнений водных объектов РФ во времени. Выявлено, что крупные водные системы типа бассейна реки Волги деградируют, что связано, в основном, с антропогенным загрязнением искусственно созданных водоемов промышленностью. Выявлено существенное снижение в последние годы ввода в строй новых очистных сооружений и систем оборотного водоснабжения, что значительно увеличило в общем объеме долю сбросов сточных вод без очистки.

2. Разработана математическая модель и программа ЭВМ «Аква-эксперт», способствующая переводу управления водоотведением промышленных стоков на новый интеллектуальный уровень, позволяющий анализировать различные варианты работы БОС: рассчитывать на основе кинетических данных состав суммарного стока; рассчитывать покомпонентную эффективность БОС; планировать массы допустимых сбросов загрязняющих компонентов, не приводящие к перегрузке БОС и нарушениям плановых (нормативных) показателей по стокам; рассчитывать материальный баланс БОС; осуществлять экономические расчеты; осуществлять расчеты, позволяющие проводить сравнительную оценку стоков различных пользователей по уровню опасности (токсичности). Комплексный расчет показателей работы БОС позволяет принимать более оптимальные управленческие решения по водоотведению.

3. Произведен анализ баз данных по загрязняющим компонентам, поступающим на БОС и сбрасываемым после БОС г. Тольятти. В результате были выявлены перегрузки БОС по ряду компонентов, порождающие неэффективность их работы. Выявлено, что основной причиной перегрузок является отсутствие аналитической информации по составу конкретных стоков, поступающих на очистку и взаимодействию находящихся в них загрязняющих компонентов. Доказано, что существующая методика смешения стоков требует химического анализа возможных взаимодействий, способных привести к образованию как менее, так и более токсичных компонентов.

4. Произведен аналогичный анализ с помощью приведения масс компонентов к единому уровню опасности. Экспериментально доказано, что применение разработанного метода позволяет получать более точную информацию об опасности стоков, что совместно с экономическим анализом дает возможность намечать более объективную стратегию внедрения природоохранных мероприятий.

5. Разработана структура системы прогноза состава смешанных стоков с учетом химического взаимодействия их компонентов. Методология анализа основывается на основных теоретических положениях химии позволяющих, рассчитывать возможность, направление и предел протекания химических взаимодействий.

6. На ряде конкретных примерах проведена апробация предложенного подхода по анализу смешиваемых стоков и представлены количественные расчеты, подтверждающие теоретические выводы. Данная методология позволяет предсказывать ожидаемую токсичность смешанного стока и выявлять соединения, которые в возможном вторичном взаимодействии могут давать более токсичные вещества (например, диоксины).

Заключение

1 .Представлены разные варианты предсказания возможности, направления и предела протекания возможных химических взаимодействий.

2.На ряде конкретных примеров проведена апробация предложенного подхода и проведены количественные расчеты, подтверждающие теоретические выводы.

3.Предложенная методология может быть использована для предсказания ожидаемой токсичности смешанного стока и выявления соединений, которые в возможном вторичном взаимодействии могут давать более токсичные вещества (например, диоксины).

1. Вернадский, В.И. Философские мысли натуралиста / В.И. Вернадский. -М.: Наука, 1988.-456 с.

2. Экологические проблемы: что происходит, кто виноват и что делать. / Ю.М. Арский, В.И. Данилов-Данильян, М.Ч. Залиханов и др.; Под ред. В.И. Данилова-Данильяна. М.: МНЭПЧ, 1997. - 332 с.

3. Протасов, В.Ф. Экология, здоровье и природопользование в России / В.Ф.Протасов, А.В.Молчанов. М.: Финансы и статистика, 1995. - 384 с.

4. Акимова, Т.А. Экология / Т.А. Акимова, В.В. Хаскин. М.: ЮНИТИ, 1998.-455 с.

5. Мазур, И.И. Курс инженерной экологии / И.И. Мазур, О.И. Молдаванов. -М.: Высшая школа, 1999. 477 с.

6. Акимова, Т.А. Экология: Человек Экономика - Биота -Среда: Учебник для студентов вузов. 2 изд. перераб, доп. / Т.А. Акимова, В.В. Хаскин. -М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2000. - 566 с.

7. Иванов, Н.И. Инженерная экология и экологический менеджмент: Учебник / Н.И. Иванов, И.М. Фадин. М.: Логос, 2001. - 527 с.

8. Тимофеев, B.C. Химическая технология, экономика и экология. Безопасность жизнедеятельности / B.C. Тимофеев, А.К. Фролкова, Л.А. Серафимов. М.: 2003. - № 3. - С. 31-34.

9. Авакян А.Б. Экономические и экологические проблемы создания и эксплуатации водохранилищ на рубеже II и III тысячелетий // III Междунар. конгр. «Вода: Экология и технология» «ЭКВАТЭК-98»: Тез. докл. Москва, 1998.- С. 11-12.

10. Ю.Дикоревский B.C., Курганов A.M. Водоотведение и очистка поверхностных сточных вод //- 2002. 350 с.

11. Отведение и очистка сточных вод Санкт-Петербурга / Под ред. Ф.В. Кармазинова. М.: Изд-во Новый журнал, 2002. - 683 с.

12. Алексеев М.И., Курганов A.M. Организация отведения поверхностного (дождевого и талого) стока с урбанизированных территорий //-2002. 349 с.

13. Кармазинов, Ф.В. Повышение эксплуатационной надежности, управляемости и эффективности систем водоотведения крупного города: Автореф.дисс. д-ра техн. наук / Ф.В. Кармазинов. СПб: изд-во СПбГАСУ, 2000. - 86 с.

14. Бородавченко, И.И. и др. Комплексное использование и охрана водных ресурсов / И.И. Бородавченко, Н.Н. Лозановская, Д.С. Орлов, В.И. Михура. М.: Колос, 1983. - 486 с.

15. Тяжелые металлы в окружающей среде / Под ред. В.В.Добровольского. -М.: Изд-во МГУ, 1980. 387 с.

16. Афанасьев, Ю.М. Экологическая химия: Учеб. методич. пособие / Ю.М. Афанасьев. - М.: Изд-во МН-ЭПУ, 2002. - 60 с.

17. Химия промышленных сточных вод / Под ред. А.Рубина. М.: Химия, 1983.-238 с.

18. Методические основы оценки регламентированного антропогенного влияния на качество поверхностных вод / Под ред. А.В.Караушева. JL: Гидрометеоиздат,1987. - 286 с.

19. Пряжская В.Г. Методы оценки экологии водных объектов // Инженерная экология. 1998. - № 2. - С. 2-14.

20. Беспалов, Г.П. Предельно допустимые концентрации химических веществ в окружающей среде / Г.П. Беспалов, Ю.А. Кротов. Л.: Химия, 1995. -528 с.

21. Инженерная защита окружающей среды: Учеб. пособие / Под ред О.Г.Воробьева. СПб.: Изд-во Лань, 2002 - 288 с.

22. Поруцкий, Г.В. Биологическая очистка сточных вод органических производств / Г.В. Поруцкий. М.: Химия, 1975. - 256 с.

23. Водозаборно очистные сооружения и устройства: Учеб. пособие для студентов вузов / М.Г. Журба, Ю.И. Вдовин, Ж.М. Говорова, И.А. Лушин; Под ред. М.Г. Журба. - М.: ООО «Изд-во ACT», 2003. - 579 с.

24. Способы и сооружения для очистки природных и сточных вод: Учеб. пособие / А.К. Стрелков, П.Г. Быков, С.М. Шандалов, В.Н. Кичигин. -Куйбышев: КГУ, 1987. 72 с.

25. Экологическая химия / Под ред. Ф. Корже. М.: Мир, 1997 396 с.

26. Румянцев, И.С. Природоохранные мероприятия: Учебн. пособие для вузов / И.С. Румянцев, М.А. Попов. М.: Изд-во Моск. Гос. Ун-та природообустройства, 2001. - 337 с.

27. Сартакова, О.Ю. Чистая вода: традиции и новации: Учеб. Пособие / О.Ю. Сартакова, О.М. Горелова. Барнаул: Изд-во Алт. ГТУ, 2002. - 178 с.

28. Вильсон, Е.В. Теоретические основы очистки природных сточных вод: Учеб. Пособие / Е.В. Вильсон. Ростов н/Д: Изд-во Ростов.гос.строит. унта, 2002. - 115 с.

29. Воронович, Н.В. Химия и микробиология воды: Практикум: Учеб. пособие для студентов / Н.В. Воронович, Е.Е. Самойленко, А.Д. Шамаева. Волгоград: Изд-во Волг. ГАСА, 2003. - 88 с.

30. ЗЗ.Обыденкова С.И. Современные технологии очистки сточных вод // Аква-Терм. 2003. - № 5. - с. 42,45-46, 49.

31. Holme Ian. Biological effluent treatment solutions // Int.Dyer. 2003.188. -№10. -C. 79-81.

32. Ивчатов A.JI., Гляденов C.H. Еще раз о биологической очистке сточных вод // Экология и промышленность России. 2003. - Апр. - С.37-40,49

33. Дятлова Т.В., Земляк М.М., Соколова Е.В. и др. Возможности биологической анаэробной очистки сточных вод // III Междунар. конгр. «Вода: Экология и технология» «ЭКВАТЭК-98»: Тез. докл. Москва, 1998. - С. 397-398.

34. Баранкова Н.А., Шубницина Е.И., Кучин А.В., Демин В.А. Анаэробная очистка сточных вод ЦБП // III Междунар. конгр. «Вода: Экология и технология» «ЭКВАТЭК-98»: Тез. докл. Москва, 1998. - С. 366-367.

35. Катраева, И.В. Биохимическая очистка промышленных стоков в анаэробных условиях: Обзор Сб. тр. каф. ЮНЕСКО: ННГАСУ / И.В. Катраева. 2000. - № 3. - С. 4-24.

36. Кочеткова Р.П., Коваленко Н.А., Кочетков А.Ю. и др. Биокаталитическая очистка сточных вод // III междунар. конгр. «Вода: Экология и технология» «ЭКВАТЭК-98»: Тез. докл. Москва, 1998. - С. 415-416.

37. Богданова А.В., Богданов М.Р., Кабиров P.P., Кулагин А.Ю. Биологические методы очистки сточных вод // Башкир, экол. вестн. 2000. -№3. - С. 37-40.

38. Динкель В.Г., Фрехен Ф.Б., Динкель А.В. и др. Биохимическая очистка промышленных сточных вод, содержащих тяжелые металлы // VI междунар. конгр. «Вода: Экология и технология» «ЭКВАТЭК-2004»: Тез. докл. Москва, 2004. - С. 596-597.

39. Гаранин Р.А., Лыков И.Н., Шестакова Г.А. Микроорганизамы и тяжелые металлы // VI междунар. конгр. «Вода: Экология и технология» «ЭКВАТЭК-2004»: Тез. докл. Москва, 2004. -С. 655-656.

40. Баглат С.В., Ковязина О.А., Савин А.В., Полещук Е.Ю. Биохимическая очистка промышленных сточных вод // Экол. и промышленность России. -2002.-март. -С. 9-11.

41. Цветкова, Л.И. и др. Экология / Л.И. Цветкова, М.И. Алексеев, Ф.В. Кармазинов и др. М.: Химиздат, 2001. - 552 с.

42. Петров, В.В. Экологическое право России / В.В. Петров. М.: БЕК, 1995. -557 с.

43. Подуст, А.Н. Правовое обеспечение водной безопасности: Обзорная информация «Пробл. окруж. среды и природ, ресурсов» / А.Н. Подуст. -ВИНИТИ, 2002. № 8. - С. 54 - 66.

44. Knowles Terry .Monitoring legislation // Polym.Point Colour J. 2003. - № 4467. - C. 44.

45. Розенталь O.M., Хохлявин C.A., Кондрашина Л.Ф. Водное законодательство Европейского Союза и Российской Федерации: пути к гармонизации // ВСТ: Водоснабж. и сан. техн. 2003. - № 6. - С. 2 - 6.

46. Круглое В.В., Круглов И.В., Огородникова Е.Г. Правовые вопросы охраны вод промышленными предприятиями // VI междунар. конгр. «Вода: Экология и технология» «ЭКВАТЭК-2004»: Тез. докл. Москва, 2004. - С. 385.

47. Бабнев А.В., Лесников Б.М. Концептуальные основы разработки правил охраны поверхностных водных объектов // VI междунар. конгр. «Вода:

48. Экология и технология» «ЭКВАТЭК-2004»: Тез. докл. Москва, 2004. - С. 369-370.

49. Боголюбов С.А. Проблемы совершенствования водного законодательства // VI междунар. конгр. «Вода: Экология и технология» «ЭКВАТЭК-»: Тез. докл. Москва, 2004. - С. 389.

50. Водный кадастр Российской Федерации // Российская газета. 1995. - 23 нояб.

51. Израэль, Ю.А. Контроль окружающейсреды / Ю.А. Израэль. М.: Гидрометеоиздат, 1990. - 367 с.

52. Махиня А.П. Проблемы оптимизации региональной автоматизированной системы экологического мониторинга водной среды (на примере Самарской области РФ) // III междунар. конгр. «Вода: Экология и технология» «ЭКВАТЭК-98»: Тез. докл. -Москва, 1998. С. 532-534.

53. Мониторинг, контроль, управление качеством окружающей среды: Научное, учеб.-методич., справочное пособие. ч.1. Мониторинг окружающей среды / А.И. Потапов, В.Н. Воробьев, JI.H. Карлин, А.А. Музалевский. СПб.: Изд-во РГГМУ, 2002. - 431 с.

54. Андрианов В.А. Организация экологического мониторинга на водотоках низовья Волги // III междунар. конгр. «Вода: Экология и технология» «ЭКВАТЭК-98»: Тез. докл. -Москва, 1998. С. 497 - 498.

55. Плякин А.В., Рощина Т.П. Проект «Волжский плавучий университет» и его возможности в решении задач экологического мониторинга Волжского бассейна // III междунар. конгр. «Вода: Экология и технология» «ЭКВАТЭК-98»: Тез. докл. -Москва, 1998. С. 544-545.

56. Селезнев В.А., Селезнева А.В. Мониторинг антропогенных изменений качества вод крупных водохранилищ Волги // III междунар. конгр. «Вода: Экология и технология» «ЭКВАТЭК-98»: Тез. докл. Москва, 1998. - С. 550-551.

57. Голуб, А.А. Экономические методы управления природопользованием / А.А. Голуб, Е.Б. Струкова. М.: Наука, 1993. - 136 с.

58. Кичигин, В.И. Водоотводящие системы промышленных предприятий: Учебно-справочное пособие / В.И.Кичигин. Самара: Самарск. гос. арх,-строит. ун-т, 2004. - 504 с.

59. Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2003 году». Министерство природных ресурсов Российской Федерации. М: Государственный центр экологических программ, 2004. - 446 2.с.

60. Серов, Г.П. Экологическая безопасность населения и территорий Российской Федерации (Правовые основы) / Г.П. Серов. М.: Изд-во центр АКХИМ, 1998. - 254 с.

61. Эль Ю.Ф. Методологические и технологические основы экологически безопасного отведения сточных вод // Чист, город. 2001. - №1. - С. 8 -10.

62. Демина, Т.А. Экология природопользования, охрана окружающей среды / Т.А. Демина. М.: Аспект Пресс, 1999. - 143 с.

63. Горелов, А.А. Экология / А.А. Горелов. М.: Центр, 1998. - 240 с.

64. Leslive Heather, Тег Look Thomas L. Bioconcentration of organic chemicals: is a Solid-phase microextraction fiber a good surrogate for biota // Environ. Sci. and Technol. 2002.36. - № 24. - C. 5399 -5404.

65. Кичигин, В.И. Моделирование процессов очистки воды / В.И. Кичигин. -М.: Изд-во АСВ, 2002. 230 с.

66. Ветошкин А.Г., Кошолкина Е.А. Моделирование процесса аэрации жидкости при очистке сточных вод // Изв.Акад. пром. экол. 2003. - № 1. -С. 41-44.

67. Епифанцев Б.Н., Толмачева Н.А. Математическое моделирование в проблеме питьевого водоснабжения городов // Инженерная экология. -2002.-№3.-С. 54-57.

68. Богачева Н.Ю., Храпович И.Л., Чень Ци. Обоснование стратегии рационального использования водных ресурсов в условиях риска // Журн. инженерная экология. 2000. - № 6. - С. 2 - 21.

69. Беднарук С.Е., Дмитриев Е.С., Мотовилов Ю.Г. Автоматизированная информационно-управляющая система (АИЧС) «Водные ресурсы» // VI

70. Междунар. конгр. «Вода: Экология и технология» «ЭКВАТЭК-2004»: Тез. докл. Москва, 2004. - С. 239-240.

71. Бреховских В.Ф. Перекальский В.М. Моделирование динамики течения и распространения загрязняющих веществ в Нижней Волге // III Междунар. конгр. «Вода: Экология и технология» «ЭКВАТЭК-98»: Тез. докл. -Москва, 1998.-С. 28-29.

72. Угольницкий Г.А., Усов А.Б. Управление качеством воды в водотоках // Вод. ресурсы. 2003. 30. - № 2. - С. 250 - 256.

73. Кашеваров А.А., Кусковский B.C., Рыбакова С.Т. Гидроэкология: прогнозирование качества воды инфильтрационных водозаборов (метод математического моделирования) // Журн. Инженерная экология. № 4.2001.-С. 2-15.

74. Иваненко С.А., Корявов П.П. Динамика вод и распространение загрязняющих веществ в водохранилище // Мат. моделирование. 2002. 14.-№6.-С. 105-118.

75. Цирулева, В.М. Моделирование процесса очистки водоёма от загрязнения органическими отходами / В.М. Цирулева // Применение функционального анализа в теории приближений: Сб. научн. тр. Твер. Гос. ун-та. Тверь: Изд-во ТвГУ, 1999. - С. 109 - 120.

76. Математические модели контроля загрязнения воды / Под ред. А.Джеймса. М.: Мир, 1984. - 472 с.

77. Дружинин, Н.И. Математическое моделирование и прогнозирование загрязнения поверхностных вод суши / Н.И. Дружинин, А.И. Шишкин. -Л.: Гидрометеоиздат, 1989. 392 с.

78. Рикун, А.Д. и др. Методы математического моделирования в оптимизации водохозяйственных систем промышленных регионов / А.Д. Рикун, A.M. Черняев, И.М. Ширяк. М.: Наука, 1991. - 168 с.

79. Розенберг Г.С. Комплексный анализ экологических проблем Волги // III междунар. конгр. «Вода: Экология и технология» «ЭКВАТЭК-98»: Тез. докл.- Москва, 1998. С. 115 - 116.

80. Готовцев А.В. Определение предельно допустимых сбросов загрязняющих веществ точечными и диффузными источниками // III междунар. конгр. «Вода: Экология и технология» «ЭКВАТЭК-98»: Тез. докл. Москва, 2004. - С. 88 - 90.

81. Хантурчаев Г.А., Ширеторова В.Г., Дорохов И.Н. и др. Гибкие водоочистные системы для промышленных предприятий // Журн. Инженерная экология. 2000. - №6. - С. 22 - 29.

82. Эль Ю.Ф., Шиломков А.С., Данилович Д.А. Расчет сооружений глубокой биологической очистки сточных вод методом компьютерной имитации // Ш междунар. конгр. «Вода: Экология и технология» «ЭКВАТЭК-98»: Тез. докл. Москва, 1998. - С. 488 - 489.

83. Дорохов И.Н., Комиссаров Ю.А., Фам Тхань Хай. Имитационное моделирование формирования качества сточных вод // Вестн. Акад. Информат.,экол., экон. Новосибирск.отд. РАДСИ. 2001. - № 2 С. 14 -20.

84. Швецов В.Н., Морозова К.М., Нечаев И.А. Оптимизация расчета сооружений биологической очистки // VI Междунар. конгр. «Вода: Экология и технология» «ЭКВАТЭК-2004»: Тез. докл. Москва, 2004. -с. 674-675.

85. Крестин С.В. Математическая модель трансформации соединений азота в водной среде // III междунар. конгр. «Вода: Экология и технология» «ЭКВ АТЭК-98»: Тез. докл. Москва, 1998. -С. 11- 78.

86. Кудинов И.Ю., Рыбина Е.С. Моделирование очистных сооружений. Наша общая окружающая среда // Научно-практическая конференция молодых ученых, аспирантов и студентов г. Липецка, Липецк, 14 мая, 2003: Сб. тез. докл. Липецк: Изд-во ЛЭГИ, 2003. - С.21 - 22.

87. Гавриков В.Ф., Никифорова Л.О., Щеглов В.А. Математическая модель кинетики процесса биологической очистки водных систем от органических соединений // Хим. технол. 2003. - № 7 .- С. 35 - 42, 48.

88. Глухих М.В., Желонкин С.В., Храпович И.Л. Математическая модель обоснования мероприятий в стохастических условиях // VI Междунар. конгр. «Вода: Экология и технология» «ЭКВАТЭК-98»: Тез. докл. -Москва, 2004. С. 59 - 60.

89. Журавлева Л.Л., Артеменко С.Е., Устинова Т.П., Титаренко Е.И. Гидроэкология: исследование процессов очистки сточных вод // Жури. Инженерная экология. № 4. - 2001. - С.25 - 33.

90. Drolka М., Plazl J., Koloini Т. The rezults of mathematical model and pilot plant research of wastewater treatment // Chem. and Biochem. Eng.Quart. -2001.15.-№ 2.-C. 71-74

91. Мойжес О.В. Математические модели процессов биологической очистки сточных вод // VI Междунар. конгр. «Вода: Экология и технология» «ЭКВАТЭК-98»: Тез. докл. Москва, 2004. - С. 652 - 653.

92. Степановских, А.С. Прикладная экология / А.С. Степановских. М.: ЮНИТИ, 2003-257 с.

93. Белов, С.В. Безопасность жизнедеятельности / С.В. Белов. М.: Высшая школа, 1999. -448с.

94. Новиков, Ю.В. Экология, окружающая среда и человек / Ю.В. Новиков. М: Гранд, 2000. - 317 с.

95. Коргия, Ф. Экологическая химия / Ф. Коргия. М.: Мир, 1997. -396с.

96. Обеспечение экологической безопасности производства АО «АВТОВАЗ»: Учеб. Литература / М.Н. Добындо, А .Я. Гильбух, Н.Р. Петрова и др. Самара, 2002. - 264 с.

97. Ю8.Информационный анализ автоматизированное проектирование станций биологической очистки / Е.В. Малыгин, Н.С. Попов, В.А. Немтинов и др. -Тамбов: Изд-во ТТТУ, 2004. 126 с.

98. Ш.Мишуков Б.Г., Хатем M. Марат. Учет процессов нитрификации и денитрификации при расчете аэротенков // Вода и экология: проблемы и решения. 2004. - №2. - сС 29-32.

99. Kim M.S., Hong К.М., Chung J.G. Removal of Си (II) from aqueons solutions by adsorping process with anatase-type titaninmedioide // Water Res. -2003. 37. №4. - C. 3524-3529.

100. Cheung C.W., Ports J.F., Mc kay G. Removal of Си (II) and Zn (II) ions by sorption auto bone char using bateh agitation // Langmir. 2002, 18. - №3. - C. 650-656.

101. Пряжинская В.Г., Ярошевский Д.Н. Развитие эколого-экоиомических отношений водопользования в России // Инженерная экология: журнал. -1998.-№ 1.- С.39-48.

102. Кондратьев, К.Я. Экология и политика: Сообщение 1,2 / К.Я. Кондратьев. Изв. РГО. - 1993. - Т.63. - вып. 1. - 456 с.

103. И6.Голуб, А.А. ЭММ / А.А. Голуб, Е.Б. Струкова 1991. - Т.27. - вып.З. -.510 с.

104. Пряжинская, В.Г. Водные ресурсы / В.Г. Пряжинская, Н.Э. Паевская, Д.М. Ярошевский. 1993. - №5. - Т.20. - 626 с.

105. М.А.Шевченко. Экологическая политика и управление водохозяйственной деятельностью в зарубежных странах // Инженерная экология. 1997. - №2. - С.2.

106. Андреев И.А., Щукин В.П. Структура экспертной системы для анализа эффективности работы биологических очистных сооружений // IV Междунар. Конгр. «Вода Экология и технология» «ЭКВАТЭК-2004»: Тез. докл. Москва, 2004. - С. 749.

107. Андреев, И.А. Сточные воды промышленно-траспортных комплексов и перспективные технологии полного оборотного водоснабжения / И.А. Андреев, В.П. Щукин, Е.И. Павлова // Известия Самарского научного центра РАН. Том 1. Самара, 2005. - С. 17.

108. Павлова, Е.И. Локальная очистка стоков как путь сохранения водных объектов / Е.И. Павлова, И.А. Андреев, В.П. Щукин // Известия Самарского научного центра РАН. Том 1. Самара, 2005. - С. 18.

109. Андреев, И.А. Сточные воды нефтехимичексих предприятий и экспертные системы управления их очисткой / И.А. Андреев, Е.И. Павлова,

110. Андреев, И.А. Математическая модель научного анализа и расчета режимов работы биологических очистных / И.А. Андреев, В.П. Щукин // Сборник научных трудов аспирантов и студентов ТГУ. Тольятти, 2005. - С. 118.

111. Андреев, И.А. Пути повышения эффективности очистных сооружений / И.А. Андреев, В.П. Щукин // Сборник научных трудов аспирантов и студентов ТГУ. Тольятти, 2005. - С. 119.

112. Андреев, И.А. Экспертные системы управления биологическими очистными сооружениями / И.А. Андреев, Е.И. Павлова, В.П. Щукин II Сб. материалов Региональной научн.- техн. Конф. «Научные чтения студентов и аспирантов». Тольятти, 2005. - С. 41-43.

113. Павлова, Е.И. Локальная очистка стоков как путь внедрения полного оборотного водоснабжения / Е.И. Павлова, И.А. Андреев, В.П. Щукин // Сб. материалов Региональной научн.- техн. Конф. «Научные чтения студентов и аспирантов». Тольятти, 2005. - С. 46-48.

114. А.С. № 2006611208. Аква-Эксперг/ И.А. Андреев, В.П.Щукин (RU); Заяв.09.02.2006.

115. Крестов, Р.А. Теоретические основы неорганической химии: Учебн. пособие для студентов вузов / Р. А. Крестов. М.: Высш. школа, 1982. - 295с.

116. Киреев, В.А. Краткий курс физической химии / В.А. Киреев. М.: Химия, 1969. - 640 с.

117. Гигиенические нормативы ГН.2.1.5.1315-03 Взамен ГН 2.1.5.689-98; Введ. 15.06.2003 г. - М.: Изд-во стандартов, 2003.- 94 с.