Интегрированный подход к моделированию и построению информационных систем для разработки технологических схем очистки сточных вод

• Автор: Челноков, Виталий Вячеславович
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 381 с. : ил.

1. Анализ состояния компьютерных информационных систем,

моделей и оборудования для решения экологических проблем очистки сточных вод

1.1. Существующие информационные системы и базы данных по экологическим вопросам

1.1.1. Обзор типов информационных систем.

1.1.2. Состояние информационных компьютерных систем и

баз данных по экологическим проблемам.

1.2. Анализ существующего оборудования и схем для очистки

сточных вод и утилизации осадков.

1.2.1. Мембранные установки

1.2.2. Мембранные биореакторы

1.2.3. Анализ существующего оборудования и схем для утилизации осадков сточных вод.

1.2.4. Методы оценки эффективности инвестиций в очистное оборудование.
1.3. Анализ математических моделей аппаратов для очистки и утилизации осадков сточных вод
1.3.1. Моделирование процесса микрофильтрации
1.3.2. Математические модели процесса биохимической очистки
1.3.3. Моделирование процесса сушки в пульсационных установках.
1.4. Постановка задачи исследования.
2. Интегрированный подход к моделированию и разработке информационных систем.
2.1. Системный анализ как основа блочного принципа моделирования
2.2. Разработка интегрированного подхода к компьютерной среде моделирования.
2.3. Основные принципы автоматизированного построения моделей
2.3.1. Комплексное использование моделей
2.3.2. Открытость, блочность и структурная идентичность
2.3.3. Соответствие сложности модели целям исследования
2.3.3.1. Оптимизация модели.
2.3.3.2. Упрощение модели на основе аппарата чувствительности
2.4. Объектноориентированное программирование для создания
среды моделирования
Выводы.
3. Разработка информационной системы для выбора очистного оборудования.
3.1. Разработка алгоритма для выбора оборудования
3.1.1. Классификация вредных факторов сточных вод
3.1.2. Стадии обработки сточных вод
3.1.3. Алгоритм выбора метода и аппарата на стадии обработки
3.1.4. Алгоритм выбора методов по стадиям обработки
3.2. Структура информационной системы и ее функции.
3.2.1. Структура системы.
3.2.2. Функции системы.
3.2.3. Режимы работы системы.
3.2.4. Расчетные функции системы.
3.2.5. Управление базами данных
3.2.6. Сервисные функции системы.
3.2.7. Расширение системы
Выводы.
4. Математические модели современного оборудования для очистки сточных вод и утилизации отходов.
4.1. Математические модели процесса микрофильтрации на различных мембранных элементах
4.1.1. Структура модели микрофильтрации на базе объектно ориентированного моделирования
4.1.2. Математическая модель трубчатого керамического элемента.
4.1.3. Математическая модель плоскопараллельного элемента
4.1.4. Математическая модель патронного элемента
4.1.5. Проектирование схем мембранного разделения.
4.2. Математические модели мембранных биореакторов для очистки сточных вод.
4.2.1. Структура обобщенной модели мембранных биореакторов
на базе объектно ориентированного моделирования.
4.2.2. Основы автоматизированного построения кинетики биосинтеза в биореакторе
4.2.2.1. Кинетика роста биомассы
4.2.2.2. Кинетика накопления продукта.
4.2.2.3. Кинетика утилизации субстрата
4.2.2.4. Кинетические модели с учетом гидродинамики.
4.2.3. Разработка математической модели мембранного биореактора
4.2.3.1. Типы мембранных биореакторов.
4.2.3.2. Математическая модель мембранного биореактора .
4.3. Моделирование процессов обезвоживания в пульсационных аппаратах.
4.3.1. Расчет тепловых и аэродинамических параметров пульсационной топки.
4.3.2. Моделирование процесса сушки в выхлопной трубе
4.4. Экономический анализ использования очистного оборудования
4.4.1. Общие положения.
4.4.2. Выбор критерия сравнительного экономического анализа схем очистки сточных вод.
4.4.3. Разработка методики расчета срока окупаемости установки по очистке сточных вод химической промышленности.
4.4.4. Оценка ущерба от загрязнения водных объектов сточными водами
5. Разработка технологических схем очистки сточных вод различных химических производств на основе предлагаемого подхода
5.1. Схема очистки сточных вод лакокрасочных производств
5.2. Схема очистки сточных вод производства каучука и резины
5.3. Схема очистки сточных вод гальванического производства
5.3.1. Пример стоков гальванохимического производства
5.3.2. Подбор методов по стадиям обработки.
5.3.3. Результат подбора схемы очистки.
5.4. Подбор оборудования для очистки нефтесодержащих стоков
5.4.1. Состав стока автозаправочных предприятий.
5.4.2. Формирования запроса и критерий отбора.
5.5. Составление схемы очистки предприятия по производству спирта
5.5.1. Характеристики стока и врежные факторы
5.5.2. Сосоавление последовательности обоработки.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПО ДИССЕРТАЦИИ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


В работе рассматриваются трубчатые керамические микрофильтрационные мембраны для удаления из трансформаторных масел воды, воздуха, твердых микрочастиц. Размер пор мембраны составил 0,2 мкм. Максимальная производительность мембран 0 лм2. Часто катализаторы используются в виде частиц изза того, что можно достичь высокой удельной поверхности в случае цельных частиц или короткого пути диффузии в случае пористых частиц. После химической реакции частицы должны быть отделены от продукта. На рис. Преимущества микрофильтрации заключаются в закрытости конструкции установки и, как в результате, в высокой степени безопасности в случае токсических и взрывчатых жидкостей. Микрофильтрация в поперечном потоке не требует дополнительных вспомогательных средств, а просто позволяет осуществлять повторную или многократную циркуляцию катализатора . Рис. В последние годы воднощелочные растворы хлорфторуглеродов широко используются для обезжиривания поверхности изделий в машиностроении, оптической и электронной промышленности. Для регенерации этих растворов также предлагается использование процесса микрофильтрации на керамическом фильтре . Выделение эмульгированных жировых примесей обеспечивает существенное продление срока службы указанных растворов. Отмечена перспективность использования данной системы для очистки растворов обезжиривания, очистки сточных вод и технологических жидкостей. В работе для очистки отработанного турбинного масла, а также для очистки сточных вод маргаринового и целлюлозного заводов были предложены неорганические мембраны из дешевых доступных материалов глины, шамота и др. Длина трубчатого мембранного элемента составляет 0,8 м. Для сравнения использовались корундовые мембраны промышленного производства с различными мембранными слоями. Испытания показали, что по своим характеристикам полученные мембраны мало уступают корундовым мембранам, и они найдут применение при решении экологических проблем различных предприятий, поскольку они имеют существенно более низкую стоимость, чем корундовые. В течение последнего времени пористая керамика широко употребляется для металлофильтрации. Применяемые материалы алюминий, силикаты, муллит, стеатит, кордиерит, цирконий. Керамические волокна алюминий алюмосиликат, цирконий, бор, карбид кремния или углерода объединяют с приведенными выше материалами для образования двух или трехслойных систем. В качестве связующих используются как неорганические например, гидрат алюминия, так и органические материалы. Керамические фильтры выдерживают температуру до С. Использование их в современных производствах крайне перспективно . С. Полученная керамика адсорбирует примеси, удаляет запах городской воды, хлор, нефть, гербициды и т. Керамические фильтры Кагабуп применяются для получения чистой обеззараженной воды в пищевой и фармацевтической промышленности, состоят из фильтрующих элементов от 1 до , которые представляют собой регулируемую гетерокапиллярную структуру пористостью 0,2 мкм. Размножение микроорганизмов и патогенных бактерий в керамической структуре предотвращается с помощью серебра, полностью распределенного в сердцевине элемента. Микрофильтрация на фильтрах Ка1ас1уп с пропускной способностью до 0 лмин представляет собой физический процесс и не изменяет химический состав и содержание минеральных солей в воде. Фильтрующие элементы выдерживают циклов очистки перед заменой. Обжиг проводят при температуре С. В работе рассматривается способ и устройство для улучшения качества питьевой и потребительской воды. Для удаления из воды или снижения концентрации накипеобразователей, тяжелых металлов, хлоридов, сульфатов, нитратов, нитритов вода подвергается электрохимической обработке, для чего используется электрохимическая ячейка в виде вертикального цилиндрического сосуда с радиальным входом и выходом воды в верхней части. По оси сосуда расположен анод из титана, платинированного или покрытого оксидом рутения, а коаксиально ему цилиндрический сетчатый катод. Между анодом и катодом находится цилиндрическая мембрана из керамики, которая разделяет анодное и катодное производство.