автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.16, диссертация на тему:Программный комплекс экспертной оценки технологических процессов очистки воды в условиях Иордании

Московская Государственная Академия тонкой химической технологии им. М.В. Ломоносова

На правах рукописи

РГЬ Ом

1 2 ^Дн £]ВЗ

Эль - Масри Мохаммад

ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС ЭКСПЕРТНОЙ ОЦЕНКИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ОЧИСТКИ ВОДЫ В УСЛОВИЯХ ИОРДАНИИ

05.13.К) Применение пмчпе.пиелмтп техники, математического молелиропанин н математических методой п научных исследованиях (химическая технология)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических паук

Москва 2000 г.

Работа выполнена в Московской государственной академии тонкой химической технологии им.М В.Ломоносова

Научный руководитель - к.т.н., доцент Роздин И А.

Официальные оппоненты - д.т.н., проф. Солохин А.В

к.х.н., доцент Маринина J1.K.

Ведущая организация - МИИХимМаш ,

Защита состоится 25 апреля 2000 в 14 часов на заседании диссертационного concia К 063 41.02 в Московской государственной академии тонкой химической технологии им М В Ломоносова по адресу Москва, проспект Вернадского, 86

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МИ'ГХТ (Москва, Малая Пироговская, I)

Реферат разослан " 24 " _марта_ 2000 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат технических наук Бурляева Е.В.

НШ J04

И^б-Í ЛОН -Гс-Ь-05-^О

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы

Для многих стран Ближнего Востока, к числу которых относится и Иордания, проблема рационального водопользования является, несомненно, жнзненно важной проблемой Оценка существуют го состояния систем водоподготовки и очистных сооружений, выдача рекомендаций по их возведению, реконструкции или замене является весьма трудоемким и дорогостоящим делом. Ошибка в выборе технологии приводит к неоправданным экономическим потерям, низкой эффективности в очистке воды и преждевременному выходу из строя оборудования Неэффективные технологии особенно для процессов очистки промышленно- бытовых сточных вод, могут сопровождаться травмами персонала и представлять угрозу для окружающей среды. Полому разработка методик, позволяющих осуществлять выбор схем подготовки воды для различных целей на уровне проектирования, является актуальной научной проблемой для Иордании

Цель работы состоит в создании программного комплекса, использующего современные методы экспертных оценок, для выбора наименее опасных технологии применительно к процессам водоочистки с учетом условий Иордании.

Для достижения указанной цели ставятся п решаются следующие задачи:

• анализ современных математических, методических и программных средств обработки экспертных оценок;

• разработка программного комплекса, предназначенного для экспертной оценки различных вариантов технологических процессов водоочистки;

• построение критериальной структуры, вербальных шкал интенсивности критериальных свойств, функций стратификации;

• программно-техническая реализация комплекса;

• тестирование комплекса;

• практическое применение комплекса для технологических процессов водоподготовки в условиях Иордании.

Методы исследования Для достижения поставленной цели использованы современные методы экспертных оценок, опирающиеся на теорию принятия решений, теорию риска, теорию нечетких множеств и . метод векторной стратификации.

Научная новизна

В работе получены следующие новые результаты:

• разработан программный комплекс процедур экспертной оценки процессов очистки воды, обеспечивающий выбор наименее опасных технологических процессов,

• составлен, структурирован и ранжирован список опасных и вредных производственных факторов,

• и рамках метода векторной стратификации выполнено построение критериальной структуры показателей эффективности технологического процесса водоочистки, вербальных шкал интенсивности критериальных свойств, функций стратификации

Iфактическая значимость

Результаты, полученные в работе, использованы для оценки к выбора вариантов технологических процессов водоподготовки для Иордании, в частности, для выбора метода коагуляционной очистки и последующего обеззараживания вод. Различные варианты указанных технологических процессов сравнивались методом векторной стратификации, в результате были выбраны методы коагуляции с использованием электрокаталитического реактора и синергетической деструкции.

Апробация работы. Основные базовые положения работы доложены и обсуждены на Межвузовском научном молодежном симпозиуме "БЕЗОПАСНОСТЬ БИОСФЕРЫ - 98" (г. Томск), научном семинаре по прикладной экологии НПФ "МИТЭКС" (1999 г., Москва).

Публикации

Полученные в работе результаты изложены в 3 опубликованных работах.

Структура и объем диссертации ___________

Диссерт^ищя^цю^т-тгготёденияТ4 глав, заключения и списка литературы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цель и основные задачи исследования, дана общая характеристика работы.

Первая глава посвящена постановке задачи разработки программного комплекса для осуществления процедуры экспертной оценки различных вариантов технологического процесса водоочистки на основе анализа современных математических, методических и программных средств обработки экспертных оценок. Показано, что одной из основных проблем, на протяжении длительного времени остающейся на острие исследований в теории принятия решений, является проблема получения сравнимых экспертных оценок с целью установления связных отношений порядка между рассматриваемыми вариантами Анализ работ, посвященных различным методам шкалирования, показал, что основные трудности в этой области свяшны с сопоставимостью оценок отдельных факторов Далее рассмотрены способы построения множества наилучших альтернатив, основанные на различных формальных аппаратах.

Традиционные способы построения множества наилучших альтернатив основаны на установлении связных отношений предпочтения на множестве вариантов. В работе рассмотрены различные способы интеграции экспертных оценок, полученных от различных экспертов, а также методы интеграции отдельных факторов с учетом их степени важности. Оценка степени важности, в свою очередь, требует участия экспертов. Показано, что при прямом использовании экспертных оценок формируемое отношение предпочтения часто не обладает свойством связности и большинство рассматриваемых вариантов оказываются несравнимы. Для восстановления связности выполняется переход от качественных оценок к количественным, описываемый функцией штрафа (рис.1). Значения штрафов также должны быть получены с помощью процедур экспертной оценки. Выполнив интеграцию штрафов по группам факторов, удается установить более точные предпочтения. На практике в большинстве случаев это отношение обладает свойством связности и обеспечивает сравнимость рассматриваемых альтернатив. Таким образом, формальный подход, основанный на использовании функций штрафа, требует значительного участия экспертов не только при получении самих экспертных

оценок, но и при формировании отношений предпочтения, что существенно затрудняет использование этого метода.

Обозначения:

А, - вариант химико-технологического процесса;

Fj - фактор производственной опасности и вредности;

G, - группа факторов производственной опасности и вредности;

El - эксперт (К - общее количество экспертов);

evaU/V.Fj.Ek) - оценка j-ro фактора для i-ro варианта k-м экспертом.

i

evala'"8(Ai,Fj) = -i^evaKA^A) К i

усре<Шешшя оценки, учитышмицы мнении тех жепертов Определение

Штраф - функция Л,,: evala(A„F,) -» R' такая, что если cvala( A,,Fj) = cvalafAiF,), то Л,, = Akj » если cvala(A,,Fj) > cvala(AkFj), то < Лк, и если evala(A„F,) = miniXevalafAkF,)), то A,j = О Определение

Отношение R¡ (А, предпочтительнее А) A, Rj Aj о для V m Д1п1 < Ajm и 3 I такое, что Ai < A,t

Рис.1. Формальные методы выбора наиболее предпочтительных вариантов, основанные на использовании функций штрафа

Альтернативный подход основан на теории нечетких множеств. Применительно к теории принятия решений нечеткие отношения предпочтения формулируются таким образом, чтобы обеспечить непустоту множества наилучших альтернатив. При таком подходе для формализации отношения предпочтения используются нечеткие отношения, а функция принаддежно этого отношения представляет^собой—степенЕ предпочтительности одной

альтернативы другой. В работе рассмотрены формальные методы построения непустого множества наилучших альтернатив, основанные на нечетких отношениях предпочтения. Методы теории нечетких множеств применимы и для формирования интегрированных оценок на основании оценок, полученных от группы экспертов (которые могут быть как четкими, так и нечеткими). В частности, для формализации интегрированного отношения предпочтения может быть использована матрица нечеткого отношения (рис.2). При этом множество наилучших альтернатив формируется на основе отношения строгого предпочтения для интегрированного нечеткого отношения. Однако построение нечетких отношений представляет собой достаточно сложную задачу; кроме того, в правило выбора наилучшего варианта все равно приходится включать весовые коэффициенты отдельных факторов

Определение.*'«'.!«'//»» матрицы нечеткого отношении

г (|>>я^ гдс

[ 0для1 = 3

к (I, если еуа1(Л,,Г,к )> суаЦЛ^Г^) Р" ~ |0, если еуа1(Л,, Ек) < еуа1(Л,,Ек)

Определение отношение строгого предпочтения

Пусть И - интегрированное отношение нечеткого предпочтения. Тогда отношение строгого предпочтения для Я имеет функцию принадлежности

Мх,у)~ Цк(у,х), если цк(х,у) > цк(у,х)

' 0, если цк(х,у) < цк(у,х)

Определение множество наилучших альтернатив

Пусть Я - интегрированное отношение нечеткого предпочтения. Тогда множество наилучших альтернатив имеет функцию принадлежности

ц™(х) = тф - щ(х,у)] = 1 - 5ирцР(х,у)

Рис 2. Формальные методы интеграции мнений различных экспертов в рамках теории нечетких множеств

Наконец, для попарной оценки различных вариантов технологического процесса может быть использован метод векторной стратификации. Основу методов решения задачи векторной стратификации составляют процедуры построения структуры критериальных свойств и шкал измерении их интенсивности вместе с логическими свертками частных стратификации. Под критериальными свойствами объекта понимаются такие его свойства, которые характеризуют степень соответствия объекта своему назначению. Для задания отношения стратификации используется информация в виде таблиц стратификаций и логические свертки частных (плоских) стратификаций в векторную стратификацию. ,

Кроме формальных методов построения множества наилучших альтернатив, в первой главе рассмотрен ряд методик экспертной оценки различных вариантов технологических процессов.

Наиболее известна и подробно разработана методика оценки безопасности химико-технологических процессов, основанная на использовании функций штрафа. В рамках этой методики параметрическая (количественная) оценка используется для оценивания состояния трех сред: воздуха, воды и почвы. Загрязнение воздуха в рассматриваемой зоне определяется по массе выбросов в эту зону. Ущерб водному бассейну рассчитывается по формуле, рекомендуемой нормативными документами. В качестве оценочного показателя для почвы принимается экономический ущерб, связанный с изъятием земель под санитарные свалки.

Методика оценки технологических процессов по критерию риска основана на оценке опасных и вредных производственных факторов, связанных с анализируемыми технологическими процессами. Показателем, отражающим опасность и вредность производственных факторов, выбран индекс производственной опасности. Индекс производственной опасности технологического процесса складывается из индексов производственной опасности составляющих технологических операций. Кроме того, при расчете риска используется величина ожидаемых потерь. Ожидаемые потери для режима нормального функционирования и случая аварии рассматриваются

Модель, основанная на оценке риска, наиболее эффективна в случае оценки сложных технологических процессов, сопровождающихся проявлением особо опасных производственных факторов. Однако для менее опасных процессов эффективность применения этой методики снижается, в первую очередь, за счет, сложности определения величины потерь и выигрыша.

Во второй главе представлена разработка программного комплекса для оценки технологических процессов очистки воды, основанного на методе векторной стратификации. Программный комплекс позволяет осуществить выбор одного из рассматриваемых вариантов технологического процесса с учетом полноты имеющихся данных и степени опасности процесса. Комплекс реализован в виде надстройки в среде MS Excel версии 7.0 и выше.

Общая методика принятия решений с использованием разработанного комплекса нключаег в себя следующие этапы

I Построение анализируемых вариантов

2. Анализ и уточнение формулировки цели, заданной на естественном языке.

3. Построение критериальной структуры бинарного типа посредством дихотомической конкретизации формулировки цели

4. Построение вербальных шкал интенсивных критериальных свойств.

5. Формирование экспертных групп.

6. Построение функции стратификации - иерархической системы таблиц стратификации в координатных плоскостях критериев.

7. Проверка надежности информации в таблицах стратификации.

8. Корректировка таблиц стратификаций по информации, полученной от ЛПР.

9. Экспертная оценка интенсивностей критериальных свойств рассматриваемых объектов.

10. Стратификация оцениваемых объектов.

Применительно к оценке технологических процессов основным критерием выбора является эффективность технологического процесса, которая формируется из его технологичности и безопасности. ,»

Для построения критериальной структуры показателя безопасности выполнялось сравнение выявленных опасностей анализируемого варианта со списком потенциальных источников опасностей и вредностей для человека и окружающей среды. Такой список был составлен по результатам экспертизы. В рабочую группу экспертов (21 человек) вошли наиболее квалифицированные специалисты из МИТХТ, некоторых НИИ и промышленных предприятий. С помощью той же группы экспертов была сформирована шкала для непараметрической оценки потенциальных источников опасных и вредных производственных и экологических факторов.

Более сложным оказалось построить бинарное дерево для такого показателя как "технологичность операции", поскольку структура такого дерева зависит от особенностей исследуемой технологии В работе в качестве базовой технологии была выбрана технология очистки воды безотносительно к тому, рассматривается ли очистка питьевой воды или очистка сточных (сбросных) вод Отсюда технологичность операции формируется следующими двумя критериями эффективностью очистки, складывающейся из степени очистки и производительности данной операции, и аппаратурно-тсхнологического режима Лппаратурно-тсхнологнчсский режим подразделяется на технологический режим и оборудование (конструкцию оборудования). Существенно, что многие из составляющих показателя "Технологичность операции" в той или нной степени связаны с безопасностью процесса. Биноминальная свертка показателя 'Технологичность операции" приведена на рис.3.

В качестве вербальных шкал интенсивности критериальных свойств использовались 5-балльные шкалы; для качественных показателей - шкала важности Лайкерта, а для количественных показателей - шкала Харрингтона.

В состав экспертной группы вошли преподаватели кафедры прикладной экологии и охраны труда МИТХТ и специалисты НПФ МИТЭКС.

БЕЗОПАСНОСТЬ ОПЕРАЦИИ

Рис.3. Бинарная свертка показателя "Безопасность технологической операции"

Для объединения двух первичных или промежуточных показателен в один обобщенный были построены стратификационные таблицы, каждая из которых представляет собой матрицу размерности 5x5. Строки матрицы соответствуют значениям уровня одного из объединяемых показателей, столбцы - значениям второго показателя Оценки уровня обобщенного показателя представляются на пересечении столбцов и строк Их значения устанавливает эксперт (или группа экспертов) с учетом значимости соответствующих свойств для конкретного вида показателя Пример полученной стратификационной таблицы приведен в таблице I.

Табл I

Базовая стратификационная таблица для оценки

_эффективности технологической операции

_технологичность операции_

12 3 4 5 II 2-3 4 5

2 2 2 Л 4 5

3 3 3 3 4 5

4 4 4 4 4 5

5 | 5 5 5 5 5 Результаты тестирования - программист комплекса приведены в третьей

главе лиссср1ацпи Для тестирования использовались данные, полученные на

Ефремовском заводе синтетического каучука (ЕЗСК), при анализе различных

вариантов переработки растворов хемочистки, представляющих опасность для

производственного персонала и объектов окружающей природной среды.

Выполнялось сравнение результатов анализа построенных вариантов методом,

основанном на критерии риска, с результатами, полученными с помощью

разработанного программного комплекса.

Основной задачей переработки было предотвращение попадания медьсодержащих отработанных растворов в реки. В работе проанализирована технологическая схема экстракционного извлечения меди, имеющая три различных окончания: электролиз меди с получением товарного металла; выпарку и кристаллизацию сульфата меди; получение гидроксида меди с последующей его прокалкой для получения товарного продукта- окиси меди. Анализ этих схем показал, что основную негативную составляющую в оценку вариантов вносит величина ущерба от сброса водной фазы, содержащей аммиак. С учетом необходимости удаления янм"ч* I 'М '■|ч'а',ниагм"й воды были

бсзоппсность операции

детализированы схемы первых двух вариантов. Итогом такой детализации явились четыре новые схемы.

Оценка риска экстракционного извлечения меди для трех базовых вариантов показала, что наилучшим является второй вариант, наихудшим - третий. Далее по критерию риска были оценены модификации первого и второго вариантов (полученные сводные данные приведены в диссертационной работе). Оказалось, что применение ящечного экстрактора заметно снижает как производственный риск, так и затраты на реализацию процесса Варианты, основанные на использовании ящечного экстрактора, представляются наиболее предпочтительными по критерию риска Выбрать наиболее предпочтительный из этих двух вариант по критерию риска практически не представляется вошожным

Попарное сравнение лих же вариантов процесса методом векторной стратификации пока шю, что варианты, основанные на использовании ящечного экстрактора, в рамках методики векторной стратификации эквивалентны, однако более предпочтительны, чем остальные варианты Таким образом, тестирование показало, что результаты сравнения различных вариантов технологического процесса, полученные метолом опенки риска и методом векторной стратификации, эквивалентны. Однако метод векторной стратификации позволяет отобрать наиболее приемлемые варианты на более ранних стадиях проектирования технологических процессов.

В пятой главе описано использование разработанного программного комплекса для экспертной оценки вариантов технологических процессов водоподготовки для Иордании. Проблема обеспечения водой является жизненно важной для Иордании. Бассейн реки Иордан и ее притоков на востоке Иордании к настоящему времени уже истощен переэксплуатацией водоносного слоя. Подземные и грунтовые воды в Иордании также сильно загрязнены. В числе загрязнителей металлы, в частности железо, и органические соединения. Некачественная вода может служить источником заболевания человека и требует создания специальных систем очистки. Кроме того, недостаточная степень очистки сточных вод и их проникновение в почву ведет к дополнительному (вторичному) загрязнению подземных вод. Таким образом,

выбор оптимальных режимов водоочистки является принципиально важным для повседневной научной деятельности в Иордании.

Для очистки как природных, так и сточных вод широко используются методы коагуляции, которые позволяют выделять из воды мелкодисперсные и коллоидные частицы. К основным методам коагуляционной очистки относятся: коагуляция электролитами, гетерокоагуляция, а также коагуляция под действием физических или химических факторов, Гетерокоагуляция -взаимодействие коллоидных и мелкодисперсных частиц с агрегатами, образующимися при введении коагулянтов в воду, является основным процессом коагуляционной очистки природных и сточных вод В работе сравниваются между собой два варианга коагуляционной очистки реагентная (гетсрокоа1уляция) и коагуляция в элекгрокаталитическом реакторе. Принципиальная технологическая схема очистки воды реагснтиой коагуляцией представлена на рис.4

По мере необходимости баки заполняют водой п производят растворение коагулянта Для интенсификации процесса растворения в баки подают сжатый воздух через систему перфорированных труб. После получения требуемой концентрации раствор насосом перекачивается в один из растворных баков Дозирование раствора коагулянта в воду производ!Ггся дозировочным насосом. Приготовленный раствор флокулянта сливается в расходный бак, из которого дозировочным насосом подается в воду. Очищаемая вода и растворы коагулянта и флокулянта поступают в смеситель, затем в камеру хлопьеобразования, а оттуда на сооружения механической очистки для отделения хлопьев от воды.

Второй вариант коагуляционной очистки основан на использовании электрокаталитнческого реактора типа ЭХР. Реактор позволяет проводить коагуляцию мелкодисперсных и коллоидно-химических систем существенно быстрее, чем в случае традиционного процесса без наложения электрического поля. Общий вид реактора приведен на рис.5. Сравнение рассмотренных вариантов методом векторной стратификации применительно к условиям Иордании показал, что предпочтительнее второй вариант - коагуляция с использованием электрокаталитического реактора. Фрагмент результирующей стратификационной таблицы представлен в табп ? ---—--

Табл.2

Результирующие оценки двух вариантов очистки воды:

1-прнменение электрокаталитнческого реактора, _2- классическая реагентная коагуляция

№ критериальная характеристика вариант

1 2

***

27 Качество элементов оборудования 2 3

28 Массо-пространственная характеристика 2 5

29 Сложность оборудования 2 4

30 Удельная теплоэнергия 1 1

31 Затрачиваемые вещества и материалы 1 4

32 Онергетическче ресурсы 2 3

33 Трудовые ресурсы 3 3

34 Материал ыю-онсргетнчсскис ресурсы 2 4

35 Барические условия 1 1

36 Темпера гурно-барическне условия 1 1

37 11отрсблясмыс ресурсы 3 4

38 Технологический режим 3 4

39 Оборудование 2 5

40 Аппаратурно-технологический режим 3 5

41 Эффективность очистки 1 1

42 Шум и вибрация 1 1

43 Поля и излучение 1 1

44 Воздействие физических факторов 1 1

45 Воздействие химических факторов 2 2

46 Воздействие специфических факторов 2 2

47 Тяжесть труда 1 4

48 Тяжесть труда и степень механизации 1 4

49 Безопасность операции 2 3

50 Технологичность операции 2 4

51 Эффективность операции 2 4

Рис 4 Принципиальна* технологическая схема очистки воды реагентной коагуляцией и флокуляцией Обозначения:

1 - автомашина;

2 - баки для сухого и мокрого хранения коагулянта;

3 - расходные баки для раствора коагулянта;

4 - насос для перекачки раствора коагулянта в расходные баки;

5 - воздуходувка;

6 - насос для откачки шлама;

7 - склад флокулянта;

8 - реактор с мешалками для приготовления раствора флокулянта;

9 - расходный бак для флокулянта;

10 - дозировочный насос для раствора флокулянта;

11 - дозировочный насос для раствора коагулянта;

12 - смеситель;

13 - камера хлопьеобразования

Рис.5. Общий вид электрокаталитического реактора. Обозначения:

1 - корпус реактора

2 - перемешивающее устройство

3 - электродная кассета

4 - штуцер для входа обрабатываемой воды

5 - штуцер для выхода обрабатываемой воды

6 - штуцер для подачи реагентов в реактор

7 - электроды для измерения рН раствора

8 - трубка для визуального контроля

9 — штуцер для отбора проб

10 - штуцер для опорожнения реактора

11 - резервные штуцеры

12 - электродвигатель

13 - вал

14 - фланец

15, 16 - стенки электродной кассеты

17, 18-электроды

19, 20 - крепежная шина

21 -соединительные винты

22 - токоподводящие винты

Известные в настоящее время методы обеззараживания (доочистки) воды подразделяют на четыре основные группы: термические, окислительные, за счет действия ионов благородных металлов и методы физического воздействия. Для условий небольших поселков и коттеджей в Иордании предпочтение следует отдать установкам очистки, ведущим узлом которых является электрокаталитический (электрохимический) реактор. Совместное применение процессов хлорирования и озонирования, в частности, методы комбинированного фотохимического окисления, является наиболее предпочтительным для доочистки воды от трудноокисляемых органических поллютантов. Известно также, что методы комбинированного окисления эффективно очищают сельскохозяйственные стоки от пестицидов и инсектицидов.

В работе сравниваются между собой два варианта обеззараживание воды с помощью хлора или хлорсодсржащих агентов и метод, основанный на сннергстической деструкции окислителями при воздействии ультрафиолетового излучения Сравнительная оценка этих двух вариантов, выполненная с помощью метода векторной стратификации показала. что более предпочтительным являсгся вариант, основанный на синергстнчсскон деструкции. Фрагмент результирующей стратификационной таблицы представлен в табл.3.

Таким образом, применение разработанного программного комплекса для процессов водоподготовки с учетом условий Иордании позволило выбрать методы коагуляции с использованием электрокаталитического реактора и синергетической деструкции.

Табл.3

Результирующие оценки двух вариантов обезвреживания примесей в воде: 1- с помощью хлора, 2- синергетическая деструкция

№ Критериальная характеристика 1 2

***

27 Качество элементов оборудования 4 2

28 Массо-пространственная характеристика 3 1

29 Сложность оборудования 4 2

30 Удельная теплоэнергия 1 1

31 Затрачиваемые вещества и материалы 3 2

32 Энергетические ресурсы 1 2

33 Трудовые ресурсы 3 2

34 Материально-энергетические ресурсы 3 2

35 Барические условия 3 1

36 Темиературио-барнческие условия 3 1

37 1 Кпребляемые ресурсы 3 2

38 Технологический режим 3 2

39 Оборудование 4 2

40 Аппаратурно-технологический режим 4 2

41 Эффективность очистки 2 1

42 Шум и вибрация 1 1

43 Поля и излучение 1 1

44 Воздействие физических факторов 1 1

45 Воздействие химических факторов 4 1

46 Воздействие специфических факторов 4 I

47 Тяжесть труда 2 2

48 Тяжесть труда и степень механизации 2 2

49 Безопасность операции 4 2

50 Технологичность операции 4 2

51 Эффективность операции 4 2

ВЫВОДЫ

В диссертационной работе получены следующие результаты:

• разработан и реализован в среде MS Excel программный комплекс для осуществления процедуры экспертной оценки различных вариантов технологического процесса водоочистки;

• составлен, структурирован и ранжирован список опасных производственных факторов,

• в рамках метода векторной стратификации выполнено построение критериальной структуры показателей эффективности технологического процесса водоочистки, вербальных шкал интенсивности критериальных свойств, функций стратификации.

• разработанный автором комплекс методик был протестирован на различных вариантах переработки растворов хсмочистки, накопленных на Ефрсмовском заводе синтетического каучука (ЕЗСК). Рассматривалось пять вариантов переработки медьсодержащих растворов; сравнивались результаты оценки методами, основанными на критерии риска, и методами векторной стратификации Показано, что результаты, полученные различными методами, эквивале1ггны, однако метод векторной стратификации может быть использован на более ранних стадиях проектирования;

• разработанный автором программный комплекс был использован для оценки и выбора вариантов технологических процессов водоподготовки для Иордании, в частности, для выбора метода коагуляционной очистки и последующего обеззараживания вод. Различные варианты указанных технологических процессов сравнивались методом векторной стратификации; в результате были выбраны методы коагуляции с использованием электрокаталитического реактора и синергетической деструкции.

Основные публикации по теме диссертации

1. Бурляев В В., Эль-Масри Мохаммад, Роздин И.А. О некоторых подходах к оценке и выбору наименее опасных технологических процессов. МИТХТ, М„ 1999,- 10 е.- Деп. в ВИНИТИ.

2. Эль-Масри Мохаммад, Роздин И.А. О некоторых аспектах оптимального водопользования в Иордании. МИТХТ, М., 1999 - 20 с. - Деп. в ВИНИТИ.

3. Роздин И.А., Эль-Масри Мохаммад Формализация методики оценки опасности технологических процессов. Ученые записки МИТХТ им М.В.Ломоносова, вып. 1, стр.43-45. МИТХТ, 1999

Введение

Глава 1. Анализ современных формальных и методических средств обработки экспертных оценок для сравнения различных вариантов технологического процесса

1.1 Формальные методы построения отношений предпочтения, основанных на функции штрафа

1.2 Формальные методы построения нечетких отношений предпочтения

1.3 Методика оценки безопасности химико-технологических процессов с использованием функций штрафа

1.4 Методика оценки процессов переработки опасных промышленных отходов по критерию риска

Глава 2. Разработка программного комплекса для оценки технологических процессов очистки воды, основанного на методе векторной стратификации

2.1 Метод векторной стратификации

2.2 Методика оценки технологических процессов методом векторной стратификации

2.3 Критериальная структура показателя эффективности технологической операции

2.4. Построение таблиц стратификации;

2.5. Структура программного комплекса экспертной оценки технологических процессов очистки воды

Глава 3. Тестирование программного комплекса на примере анализа вариантов переработки растворов хемочистки на Ефремовском заводе синтетического каучука

3.1. Условия образования, хранения и возможной переработки растворов хемочистки на Ефремовском заводе синтетического каучука

3.2. Альтернативные схемы переработки растворов хемочистки

3.3. Оценка вариантов извлечения меди из отработанных растворов хемочистки по критерию риска

3.4. Оценка вариантов извлечения меди из отработанных растворов хемочистки методом векторной стратификации

Глава 4. Оценка и выбор технологии водоподготовки для Иордании

4.1 Особенности проблем водоподготовки в условиях Иордании

4.2. Сравнение вариантов коагуляционной очистки

4.3. Сравнение вариантов обезвреживания питьевой воды применительно к условиям Иордании

Для многих стран Ближнего Востока, к числу которых относится и Иордания, проблема рационального водопользования является жизненно важной проблемой. Оценка существующего состояния систем водоподготовки и очистных сооружений, выдача рекомендаций по их возведению, реконструкции или замене является весьма трудоемким и дорогостоящим делом. Ошибка в выборе технологии приводит к неоправданным экономическим потерям, низкой эффективности в очистке воды и преждевременному выходу из строя оборудования. Неэффективные технологии, особенно для процессов очистки промышленно-бытовых сточных вод, могут сопровождаться травмами персонала и представлять угрозу для окружающей среды. Поэтому разработка методик, позволяющих осуществлять выбор схем подготовки воды для различных целей на уровне проектирования, является актуальной научной проблемой для Иордании.

Цель работы состоит в создании программного комплекса, использующего современные методы экспертных оценок, для выбора наименее опасных технологий применительно к процессам водоочистки с учетом условий Иордании.

Для достижения указанной цели ставятся и решаются следующие задачи:

• анализ современных математических, методических и программных средств обработки экспертных оценок;

• разработка программного комплекса, предназначенного для экспертной оценки различных вариантов технологических процессов водоочистки;

• построение критериальной структуры, вербальных шкал интенсивности критериальных свойств, функций стратификации;

• программно-техническая реализация комплекса;

• тестирование комплекса;

• практическое применение комплекса для технологических процессов водоподготовки в условиях Иордании.

Для достижения поставленных целей в работе использованы современные методы экспертных оценок, опирающиеся на теорию принятия решений, теорию риска, теорию нечетких множеств и метод векторной стратификации.

В работе получены следующие новые результаты:

• разработан программный комплекс процедур экспертной оценки процессов очистки воды, обеспечивающий выбор наименее опасных технологических процессов;

• составлен, структурирован и ранжирован список опасных и вредных производственных факторов;

• в рамках метода векторной стратификации выполнено построение критериальной структуры показателей эффективности технологического процесса водоочистки, вербальных шкал интенсивности критериальных свойств, функций стратификации.

Результаты, полученные в работе, использованы для оценки и выбора вариантов технологических процессов водоподготовки для Иордании, в частности, для выбора метода коагуляционной очистки и последующего обеззараживания* вод. Различные варианты указанных технологических процессов сравнивались методом векторной стратификации; в результате были выбраны методы коагуляции с использованием электрокаталитического реактора и синергетической деструкции.

Заключение

В диссертационной работе получены следующие результаты:

• разработан и реализован в среде MS Excel программный комплекс для осуществления процедуры экспертной оценки различных вариантов технологического процесса водоочистки;

• составлен, структурирован и ранжирован список опасных производственных факторов;

• в рамках метода векторной стратификации выполнено построение критериальной структуры показателей эффективности технологического процесса водоочистки, вербальных шкал интенсивности критериальных свойств, функций стратификации.

• разработанный автором комплекс методик был протестирован на различных вариантах переработки растворов хемочистки, накопленных на Ефремовском заводе синтетического каучука (ЕЗСК). Рассматривалось пять вариантов переработки медьсодержащих растворов; сравнивались результаты оценки методами, основанными на критерии риска, и методами векторной стратификации. Показано, что результаты, полученные различными методами, эквивалентны;

• разработанный автором программный комплекс был использован для оценки и выбора вариантов технологических процессов водоподготовки для Иордании, в частности, для выбора метода коагуляционной очистки и последующего обеззараживания вод. Различные варианты указанных технологических процессов сравнивались методом векторной стратификации; в результате были выбраны наиболее предпочтительные методы.

1. Norwich A.M., Turksen 1.В. The membership function of fuzzy set theory: representation, uniqueness and construction. Theory and methods of scaling. John Wiley&sons, NewYork, 1998.

2. Kraniz D.H., Luce D., Suppes P. Tversky V. Foundations of measurement, ed.3, vol. 1, Acad, press, 1991.

3. Mendenhall W., Ott L., Scheaffer R.L. Elementary survey sampling. Wadsworth, Belmont, 1997.

4. Capocelli R., De Luka A. Fuzzy sets and decision theory. Information and control, №23,1993.

5. Вопросы анализа и процедуры принятия решений. М., Мир, 1986

6. Fuzzy information and decision process. Ed. by M. Gupta and E. Sanchez, Amsterdam, 1992

7. Asai К., Tanaka H., Okuda T. Decision making in a fuzzy environment. Fuzzy sets and its applications, Acad.press, 1995.

8. Bezdek J.C., Harris J.D. Fuzzy partitions and relations. Fuzzy sets and systems, №2,1997.

9. Bouchon В., Cohen G. On fuzzy relations and partitions. Advances of fuzzy sets, possibility theory and applications. Ed. by P.P.Wang, New York, 1993.

10. Zadeh L.A. Similarity relations and fuzzy orderings. Information and control, №3,1991.

11. Blin J.M. Fuzzy sets and choice. Journal of cybernetics, 1994, vol. 3.

12. Орловский С.А. Нечеткие отношения предпочтения в задачах принятия решений. Математические методы оптимизации и структурирования систем, Тверь, ТГУ, 1995.

13. Роздин И.А., Эль-Масри Мохаммад Формализация методики оценки опасности технологических процессов. Ученые записки МИТХТ им.М.В.Ломоносова, вып.1, стр.43-45. МИТХТ, 1999

14. Роздин И.А., Бурляев В.В. О критериях оценки экологически приемлемых технологий. В сб. Метрология-службам здоровья. Тбилиси, 1983.- стр. 2730.

15. Бугакова Т.И., Роздин И.А., Бурляев В.В. Автоматизированная оценка малоотходных технологических процессов. В сб. Проблемы охраны труда. Рубежное, 1986.-стр.341-342.

16. Бугакова Т.Й., Роздин И.А., Бурляев В.В. Методика автоматизированного выбора безопасного химического производства / МИТХТ: М., 1987.- 13 с. Деп. в ОНИИТЭХим, г. Черкассы, № 191-ХП-87.

17. Бугакова Т.Н., Роздин И.А., Бурляев В.В. Формирование списка факторов для оценки безопасности производственного процесса / МИТХТ: М., 1987.- 9 с. Деп. в ОНИИТЭХим, г. Черкассы, № 192-ХП-87.

18. Бугакова Т.И., Роздин И.А., Бурляев В.В. Оценка безопасности химического производства // Химическая технология. Научно-производственный сборник. Киев, 1988, № 4 (160), стр. 50-55.

19. Панков J1.A. Петровский A.M., Шнейдерман М.В. Организация экспертизы и анализ экспертной информации. М.: Наука, 1982.- 120 с.

20. Экономическая эффективность капитальных вложений // Сборник утвержденных методик.-М.: 1983.-130 с.

21. Kietlinski R. An emperical model of risky decisions // Polish Pcychological Bulleten, 1975, vol B, № 3, p 123-129

22. Козелецкий Ю. Психологическая теория принятия решений. М.: Прогресс, 1979,- 505 с.

23. Балацкий О.Ф., Мельник Р.Г., Яковлев А.Ф. Экономика и качество окружающей природной среды.- JL: Гидрометеоиздат, 1984. -190 с.

24. Глотов В.А., Павельев В.В. Векторная стратификация. М.: Наука, 1984.

25. Павельев В.В. Формирование системы критериальных свойств при комплексной оценке сложных объектов. Механизмы функционирования организационных систем. М.: Ин-т пробл. упр., 1982. вып.29

26. Теория выбора и принятия решений./ Макаров И.М., Виноградская Т.М., Рубчинский A.A. и др. М.: Наука, 1982.- 243 с.

27. Глотов В.А., Павельев В.В. Комплексное оценивание многомерных объектов. М.: Институт проблем управления, 1984.- 27 с.

28. Бурляев В.В., Эль-Масри Мохаммад, Роздин И.А. О некоторых подходах к Оценке и выбору наименее опасных технологических процессов. МИТХТ, М., 1999.- 10 е.- Деп. в ВИНИТИ.

29. Лебедев Е.А. Иордания. Гос. изд-во географ, литературы. М.: 1959 г. Серия- У карты мира

30. Лебедев Е.А. Демографические проблемы Иордании. Изд-во "Наука".М.: 1972г-100 с.

31. Аль Хабис Махмуд. Влияние демографических процессов на социально-экономическое развитие Иордании. Автореф. канд. дисс. М.: 1997 г., 14 стр.

32. Иордания. Промышленность. БСЭ, III издание, т. 10.

33. Environmental isotope study of the shallow and deep groundwaters in the Azzaq Basin, Jordan / Almomani M., Seiler K.-P// Isot. Water Resour.Manag.: Proc/ Symp.,Vienne, 20-24 March, 1995. Vol 1- Vienne, 1996- p 433-434.

34. Recycling of treated water in Palestine urgency, obstacles and experience to date/ Sheich M.Y.// Desalination-1996, v.106, # 1-3, p 165- 178.

35. Крайнов С.P., Швец B.M. Гидрогеохимия, М.: Недра, 1992, 578 с.

36. Джамалов Р.Г., Злобина В.Л. Влияние состава атмосферных осадков на качество грунтовых вод. Ж. Водные ресурсы, 1997, т.24, № 6, стр. 645-651

37. Проскуряков В.А., Шмидт Л.И. Очистка сточных вод в химической промышленности. Л.: "Химия". 1977-464 с.

38. Стефанюк С.Л., Козловская Т.М., Крохина С.Р. Анализ состояний и очистка сточных вод предприятий цветной металлургии. Итоги науки и техники/Серия-Технический анализ в металлургии. Т.5.М.: ВИНИТИ, 1990 -122 с.

39. Николадзе Г.И., Минц Д.М., Кастальский А.А. Подготовка воды для питьевого и промышленного водоснабжения: Учеб. пособие для вузов. М.: Высш. шк., 1984.- 368 с.

40. Холодкевич С.В., Юшина Г.Г., Апостолова Е.С. (1995). Сравнительный анализ перспективных методов обезвреживания органических загрязнений воды. Препринт НИЦЭБ РАН, 80 е.

41. Glase W.H., Kang J-W., Chapin D.H. (1987). The Chemistry of Water Treatment Processes Involving Ozon, Hydrogen Peroxide and Ultraviolet Radiation. Ozon Sci, & Eng., Vol. 9, N4, 335-352.

42. Холодкевич С.В., Юшина Г.Г. (1995) Оптимизация практической реализации процессов окисления в комбинированной системе 03/Н202 . Препринт НИЦЭБ РАН, 12 с.

43. Nyer Е.К., Bitter P. (1991). Evaluattion of Ultraviolet (UV)-Oxidation Treatment Methods. Ground Water Monit. Rev. V. 11, N1, p. 88-92.

44. Koubec Е. (1977). Oxidation of Refractory Organics in Aqueous Waste Streams by Hydrogen Peroxide and Ultra-Violet Light. US Patent, 4,012, 321.

45. Эль-Масри Мохаммад, Роздин И.А. О некоторых аспектах оптимального водопользования в Иордании. МИТХТ, М., 1999.- 20 с. Деп. в ВИНИТИ.71 6 °Ó 7 - o í