Научно-методические основы и практические решения идентификации и управления состоянием природно-технических систем утилизации отходов

• Автор: Костарев, Сергей Николаевич
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 382 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Список сокращении
Введение
Глава 1 Применение подходов системного анализа для решения проблемы построения интегрированных моделей динамического функционирования и управления процессами на природнотехнических системах утилизации отходов
1.1 Системный анализ природно-технических систем утилизации отходов с целью их исследования, проектирования в условиях неполноты информации
1.1.1 Анализ методов утилизации отходов потребления
1.1.2 Анализ информационных потоков жизненного цикла природно-технических систем утилизации отходов с использованием подходов системного анализа
1.2 Конструкционно-технологические параметры инженерных сооружений полигонов ТБО
1.3 Развитие системных представлений при формализации природнотехнических систем утилизации отходов
1.3.1 Классификационные признаки систем ПТО
1.3.2 Анализ эмиссионных материально-энергетических потоков, рассматриваемых как объекты моделирования и управления
1.4 Анализ известных подходов к формализации природнотехнических систем утилизации отходов
1.4.1 Объемно-балансовые модели
1.4.2 Модели диффузионно-конвективного переноса
1.4.3 Модели реакторного типа
1.4.4 Регрессионные модели
1.4.5 Имитационные модели
1.4.6 Подходы к разработке концепции иерархической модели управления системами утилизации отходов почвенными методами
1.4.7 Подходы к созданию управленческих моделей на природнотехнической системе утилизации отходов
1.4.8 Анализ рассмотренных моделей
Выводы по первой главе

Глава 2 Научное исследование процессов, протекающих на природно-технических системах утилизации отходов как ^
средство построения моделей
2.1 Методология и методика проведения исследований
2.1.1 Методология исследований
2.1.2 Методика получения фактического материала, оценки и обработки информации
2.2 Исследование физических свойств твердых бытовых отходов
2.3 Системный подход к исследованию динамики процессов биодеструкции отходов на основе анализа научной информации
2.3.1 Методы управления системами утилизации отходов
2.3.2 Формализация критериев подобия термодинамических
характеристик фильтрата в массиве отходов
2.4 Идентификация параметров процессов биодеструкции отходов
2.4.1 Методы идентификации
2.4.2 Экспериментальные исследования по управлению рециркуляцией фильтрата
2.4.3 Активный эксперимент. Параметрические методы обработки экспериментальной информации
2.4.4 Пассивный эксперимент. Сбор статистических данных на
объектах депонирования ТБО в условиях пермского края
2.5 Системный подход к формализации объектов депонирования отходов (системы ПТО)
Выводы по второй главе
Глава 3 Декомпозиция системы ПТО - как метод
математического описания
3.1 Принципы построения модели системы ПТО
3.1 Формальная модель объекта системы ПТО
3.1.2 Декомпозиция системы ПТО по процессам
3.2 Моделирование биохимических процессов
3.2.1 Стадии биодеструкции отходов
3.2.2 Представление системы ПТО в качестве модели анаэробного биореактора
3.3 Моделирование физических процессов в системах ПТО
3.3.1 Моделирование процесса теплопереноса
3.3.2 Разработка диффузионно-фильтрационных моделей эмиссионных продуктов
3.4 Моделирование механических процессов
3.4.1 Расчет грунтовых оснований полигонов ТБО
3.4.2 Расчет устойчивости откосов полигонов ТБО
3.5 Структурная декомпозиция системы ПТО по подсистемам
3.6 Формирование критериев управления системой ПТО г
Выводы по третьей главе

Глава 4 Идентификация безопасного состояния природнотехнической системы утилизации отходов
4.1 Формальная модель системы ПТО
4.1.1 Определение состояния системы ПТО
4.1.2 Разработка модели системы ПТО
4.2 Моделирование процесса возникновения и развития опасности в системе ПТО
4.2.1 Классификация состояний системы ПТО
4.2.2 Источники опасности на природно-технических системах утилизации отходов
4.2.3 Параметры источников опасности в системах ПТО
4.3 Необходимые и достаточные условия изменения состояния безопасности системы ПТО
4.4 Детерминированная модель оценки состояния системы ПТО
4.5 Статистическая динамическая модель параметров источников опасности на системах ПТ О
4.6 Модель безопасного состояния системы ПТО
4.6.1 Методика оценки безопасности системы ПТО
4.6.2 Модель системы защиты объектов системы ПТО
4.7 Программная реализация модели безопасности системы ПТО
Выводы по четвертой главе
Глава 5 Разработка модели эффективного управления
системами утилизации отходов
5.1 Модель активного мониторинга на полигоне ТБО
5.2 Модель переноса фильтрата на полигоне ТБО
5.3 Установление критерия качества управления полигоном ТБО
5.4 Управление процессами на полигоне ТБО в детерминированной постановке
5.4.1 Исследование модели водного баланса с обратными связями
по отклонению потока и влажности от стационарного режима
5.4.2 Исследование влияния возмущений, вызванных изменением материальной массы и колебаний плотности фильтрата, на поток й влажность массива ТБО
5.4.3 Исследование поведения потока фильтрата и влажности массива при формировании управляющего воздействия в более
общем виде
5.4.4 Исследование влияния возмущений на материальную среду
при наличии интегральной составляющей в законе управления
5.5 Статистически оптимальное управление процессами биодеструкции отходов на полигонах ТБО
Выводы по пятой главе

могут быть: отходы, атмосферные осадки, приток-отток воды из водоносных горизонтов [210], сезонные изменения температуры, изменения содержания кислорода в массиве ТБО, pH, редокс-потенциала. Чтобы понять, удовлетворяет ли система поставленным задачам, необходимо определить природу и скорость изменений, происходящих в окружении рассматриваемой системы и на ее входах и выходах. Обычно при проектировании не учитываются изменения внутри системы, а для оценки значений выходов используют их средние, максимальные или минимальные значения. Такая схематизация значительно снижает качество системы.
Полигон может считаться высоконагружаемым, если его проектная высота не менее 20 м, а нагрузка на использованную площадь превышает 10 т/м2. Требования к участку размещения твердых бьгговых отходов отражены в нормативных документах [77]. Основными сооружениями полигона являются: участок захоронения отходов (УЗО), хозяйственная зона, главные сооружения водоснабжения (с учетом требований СЭС на полигонах).
Одно из основных сооружений полигона - УЗО занимает 85-95 % его площади в зависимости от годового объема принимаемых ТБО. Участок захоронения отходов разбивается на очереди эксплуатации - секции площадью в среднем 5 га. Складирование (захоронение) отходов ведется согласно технологической схеме на высоту в несколько ярусов (до проектной отметки). Участок захоронения должен быть защищен от стока поверхностных вод с вышерасположенных земельных массивов. Между грунтом и слоем ТБО проектируют противофильтрационный экран. Сбор фильтрата в высотных полигонах осуществляется с помощью дренажных систем в резервуары, расположенные в их основании. Схематическое изображение процессов, протекающих в теле полигона, показано на рисунке 1.2 [224].
При разработке эффективных и безопасных технологий управления процессами на полигоне ТБО необходим учет конструкционно-технологических параметров инженерных сооружений. Данные параметры необходимо учитывать в модели управления полигоном ТБО, предусматривающей ускорение про-