Введение к работе
Актуальность работы. Сточные воды химических и нефтехимических предприятий являются одним из наиболее токсичных источников загрязнений окружающей среды, к качеству очистки которого предъявляются достаточно жесткие требования. Преимущественным способом очистки или доочистки таких стоков является биологическая очистка, интенсификация которой по-прежнему актуальна. Известными методами интенсификации процесса биоочистки являются использование технического кислорода либо обогащенного воздуха, поддержка определенной температуры, использование адаптированной микрофлоры, рационализация технологической схемы и другие. Следствием использования указанных методов является резкое удорожание процесса очистки из-за возрастания энергетических либо капитальных затрат. Однако существуют технологические схемы, которые могут быть рационализированы вследствие своей гибкости.
Под гибкой технологической схемой будем понимать технологическую схему, которая путем изменения режимных параметров и (или) структуры схемы позволяет адаптировать ее к изменяющимся условиям эксплуатации с целью выполнения возложенных на нее функций.
Изменение производительности и режимов работы отдельных производств предприятия, связанные с различными причинами, приводят к изменению расходов и качественного состава сточных вод, поступающих на очистку. Это требует адаптации существующих технологических схем биоочистки сточных вод к новым условиям эксплуатации.
Диссертационная работа выполнялась в рамках НИОКР "Химия и химическая технология" Республики Татарстан. Цель работы.
-
Разработка математической модели технологической схемы биологической очистки сточных вод, включающей математические модели основных аппаратов схемы.
-
Идентификация параметров математических моделей аппаратов по результатам лабораторных и промышленных экспериментов.
-
Разработка эффективного метода синтеза технологических схем для структурно-параметрической оптимизации гибких технологических схем.
-
Проведение структурно-параметрической оптимизации гибкой технологической схемы биологической очистки сточных вод на примере технологической схемы ОАО "Казаньоргсинтез".
Научная новизна.
1. Разработаны математические модели аэротенка и регенератора установки биологической очистки сточных вод нефтехимического предприятия, отличающиеся от известных включением уравнений кинетики окисления и покомпонентного материального баланса по основным загрязнителям и продуктам автолиза.
2. Предложен модифицированный метод структурных параметров для синтеза технологических схем, отличающийся от известных одновременным использованием структурных параметров, характеризующих наличие связи между аппаратами, и структурных параметров, характеризующих наличие аппарата в схеме, а также использованием метода ветвей и границ при поиске оптимальной схемы. Практическая ценность.
-
Разработанный модифицированный метод структурных параметров для синтеза технологических схем и математические модели аппаратов включены в программный комплекс расчета и оптимизации химико-технологических систем.
-
Решена задача структурно-параметрической оптимизации технологической схемы биоочистки сточных вод ОАО "Казаньоргсинтез" на основе существующего оборудования с использованием построенных моделей аппаратов схемы и предложенного модифицированного метода структурных параметров.
-
Программный комплекс и результаты решения задачи переданы для использования в цех нейтрализации и биологической очистки сточных вод ОАО "Казаньоргсинтез".
-
Программный комплекс используется в учебном процессе центра "Системотехника" КГТУ при обучении магистров и повышении квалификации преподавателей университета.
Апробация работы. Основные положения и результаты научной работы докладывались на международных научных конференциях "Математические методы в химии и химической технологии" (Тула-1993 г., Тверь-1995 г., Тула-1996 г., Новгород Великий-1999 г.), "Методы кибернетики химико-технологических процессов" (Москва-1994 г., Казань-1999 г.), 3-й республиканской конференции "Нефтехимия-94", (Нижнекамск-1994 г.), межрегиональной научно-практической конференции "Пищевая промышленность 2000", (Казань-1996 г.), отчетной научно-технической конференции КГТУ 1999 г. По теме диссертации опубликованы 2 научные статьи.
Структура и объем работы. Работа состоит из введения, четырех глав, за
ключения, списка литературы и приложения, содержит -/7/ страниц ма
шинописного текста, 2У рисунков и ЗУ таблиц, /^^наименова
ний использованных литературных источников и ~ страниц
приложения.