Математическая модель управления состоянием полигона твердых бытовых отходов

• Автор: Костарев, Сергей Николаевич
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 199 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ И ЗАДАЧИ

ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. ПРОБЛЕМА ОБРАЗОВАНИЯ И УТИЛИЗАЦИИ

ОТХОДОВ.

1.1.1. Динамика удельного роста и морфологического

состава отходов.

1.1.2. Методы утилизации ТБО.

1.1.3. Утилизация ТБО на санитарных полигонах

1.1.4. Условия образования эмиссионных продуктов

биодеструкции ТБО и их фракционный состав.
1.1.5. Основные стадии биодеградации ТБО.
. 1.2. ОСНОВНЫЕ ПОДХОДЫ К МОДЕЛИРОВАНИЮ
ПРОЦЕССОВ, ПРОТЕКАЮЩИХ НА ПОЛИГОНЕ ЗАХОРОНЕНИЯ ТБО
1.2.1. Принципы построения математической модели полигона
захоронения ТБО.
1.2.2. Физикохимические модели
1.2.3. Регрессионные модели
1.2.4. Методы имитационного моделирования
1.2.5. Модели управления.
1.2.6. Анализ рассмотренных моделей
Выводы к главе 1.
2. ФИЗИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА
УТИЛИЗАЦИИ ОТХОДОВ
2.1. ТЕХНОЛОГИИ АКТИВНОГО МОНИТОРИНГА
ПОЛИГОНА ЗАХОРОНЕНИЯ ТБО
2.1.1. Влияние процедур управления полигоном
на стабилизацию процессов биодеструкции отходов
и качество фильтрата
2.1.2. Процедуры управления
2.2. ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ
ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ ОТХОДОВ.
2.3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПО
УПРАВЛЕНИЮ ОБЪЕКТОМ.
Выводы к главе 2.
3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ, ПРОТЕКАЮЩИХ НА ПОЛИГОНЕ ЗАХОРОНЕНИЯ ТБО
3.1. ЗАДАНИЕ ФАЗОВОГО ПРОСТРАНСТВА
И СИСТЕМЫ ПЕРЕМЕННЫХ.
3.1.1. Формальная модель полигона
3.1.2. Факторы биодефации отходов
3.1.3. Задачи и критерии управления полигоном захоронения
3.2. БИОХИМИЧЕСКИЕ И ФИЗИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ
3.2.1. Моделирование биохимических процессов.
3.2.2. Моделирование физических процессов
3.3. МОДЕЛЬ МАТЕРИАЛЬНОГО БАЛАНСА ФИЛЬТРАТА
3.3.1. Атмосферные осадки
3.3.2. Влажность ТБО.
3.3.3. Водообмен с фаничащими водоносными горизонтами
3.3.4. Испарение и транспирация
3.3.5. Поверхностный сток
3.3.6. Определение эмпирической зависимости образования
фильтрата.
Выводы к главе 3
4. МОДЕЛИ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССАМИ,
ПРОТЕКАЮЩИМИ НА ПОЛИГОНЕ ТБО.
4.1. ФОРМАЛЬНОМАТЕМАТИЧЕСКИЙ АППАРАТ
ПРИМЕНИТЕЛЬНО К ЗАДАЧЕ УПРАВЛЕНИЯ ПОЛИГОНОМ ТБО
4.2. ПОДСИСТЕМА МОДЕЛЕЙ УПРАВЛЕНИЯ
ПОЛИГОНОМ ТБО
4.3. МОДЕЛЬ УПРАВЛЕНИЯ ВОДНЫМ БАЛАНСОМ
4.3.1. Материальный баланс жидкой субстанции полигона
захоронения ТБО
4.3.2. Установление критерия качества управления полигоном
4.4. ИССЛЕДОВАНИЕ ПОВЕДЕНИЯ МОДЕЛИ ВОДНОГО
БАЛАНСА С ОБРАТНЫМИ СВЯЗЯМИ ПО ОТКЛОНЕНИЮ ВЕЛИЧИН 9 И с ОТ СТАЦИОНАРНОГО РЕЖИМА ИЗ
4.4.1. Аналитическое решение
4.4.2. Исследование влияния возмущений утечек фильтрата на
материальную среду при обратной связи, пропорциональной .
4.4.3. Исследование влияния возмущений колебаний плотности
материальной среды при обратной связи, пропорциональной д и с
4.4.4. Компьютерное моделирование.
4.5. ИССЛЕДОВАНИЕ ПОВЕДЕНИЯ МАТЕРИАЛЬНОЙ
СРЕДЫ ПОЛИГОНА ПРИ ФОРМИРОВАНИИ УПРАВЛЯЮЩЕГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ПО ПЕРЕМЕННЫМ 7 И с В БОЛЕЕ ОБЩЕМ ВИДЕ
4.5.1. Исследование влияния возмущений на материальную
среду при наличии интегральной составляющей в законе
управнения.
4.6. МОДЕЛЬ ТЕПЛОПЕРЕНОСЛ
4.6.1. Дифференциальная постановка задачи.
4.6.2. Вариационная постановка задачи
4.6.3. Программная реализация
Выводы к главе 4
5. ИМИТАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ УПРАВЛЕНИЯ
СОСТОЯНИЕМ ПОЛИГОНА ТБО
5.1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
5.2. СТРУКТУРА МАТЕРИАЛЬНЫХ ПОТОКОВ
ПОЛИГОНА ЗАХОРОНЕНИЯ ТБО. 0
5.3. МОДЕЛЬ УСТАНОВКИ.
5.3.1. Модель технологической установки.
5.4. АЛГОРИТМ УПРАВЛЕНИЯ ИМИТАЦИОННОЙ
Э МОДЕЛЬЮ.
5.5. РЕАЛИЗАЦИЯ ИМИТАЦИОННОЙ МОДЕЛИ
5.6. СХЕМА АВТОМАТИЗАЦИИ УПРАВЛЕНИЯ
ОБЪЕКТОМ.
Выводы к главе 5
6. МЕРОПРИЯТИЯ ПО ПРЕДОТВРАЩЕНИЮ
УЩЕРБА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЕ, НАНОСИМОГО ПОЛИГОНОМ ЗАХОРОНЕНИЯ ТБО
6.1. АСПЕКТЫ ВЛИЯНИЯ ФИЛЬТРАТА НА
ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ.
6.2. РАСЧЕТ ПРЕДОТВРАЩЕННОГО
ЭКОНОМИЧЕСКОГО УЩЕРБА
6.3. ОПТИМИЗАЦИЯ ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ
Выводы к главе 6
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


При работе с ТБО необходимо учитывать такие их свойства, как спо- * собность к слеживанию, механическую вязкость, коррозионную активность. Слежгаваемостъ проявляется при длительной неподвижности ТБО, когда они теряют сыпучесть, самоуплотняются и способны выделять фильтрат (отжимную жидкость) без всякого внешнего воздействия. Механическая связанность определяется наличием волокнистых (текстиль) и армирующих (проволока, линейные куски древесины и др. Важным показателем управления биохимическими процессами является влажность ТБО. Общая влажность средней массы ТБО по России доходит до % []. При отсутствии соответствующих условий для проведения анализа можно воспользоваться упрощенным методом определения свойств отбросов на основе имеющихся сведений об их теплотехнических свойствах []. Одним. ТБО является накопление отходов, образующихся за дискретный период на расчетную единицу (человек для жилищного фонда; одно место в гостинице; 1м торговой площади для магазинов и складов и т. Ориентировочные нормы накопления ТБО в зависимости от источников их образования определены СНиП (на 1 чел/год). Для крупных городов нормы накопления ТБО составляют 0 - 0 кг/год на человека при средней плотности этих отходов 0-0 кг/м3. Морфологический состав ТБО в Пермской области и Российской Федерации представлен в работе []. Состав-ТБО за последние десятилетия существенно изменился. Если в начале столетия мусорные свалки состояли в основном из остатков продовольствия и тяжелой фракции канализационных стоков, то сейчас на первом месте находятся такие компоненты, как бумага, стекло, полимеры, металлы. Показателен в этом отношении . Европейской ассоциацией утилизации ТБО в - гт. Динамика изменения морфологического состава отходов в различных странах показывает значительное увеличение процентного содержашія полимеров в ТБО в большинстве стран []. В промышленно развитых странах, таких как Япония и государства Европейского Союза, доля полимерных материалов наибольшая - -%, в России в г. Москве - 6%, что практически в . Это связано с большим применением в. В настоящее время широко распространены два основных способа переработки ТБО: сжигаїше и биокомпостирование. В экономически развитых странах все меньше бытовых отходов вывозится на полигоны и все большее их количество перерабатывается промышленными способами. Самый эффективный из них - термический. Он позволяет почти в раз снизить объем отходов, вывозимых на свалки, причем несгоревший остаток уже не содержит органических веществ, вызывающих гниение, самопроизвольное возгорание и опасность эпидемий. Сейчас зарубежные специалисты делают ставку на мусоросжигательные установки (табл. Тем не менее в большинстве стран выработка и утилизация тепловой и электрической энергии рассматриваются всего лишь как дополнение к обезвреживанию отходов. В этой связи особое внимание привлекает концепция «энергетического баланса», предложенная рабочей группой Всемирного энергетического совета: полученная энергия должна покрывать энергетические затраты на саму переработ-ку мусора. Поэтому выбор технологии чаще всего определяется балансом производимой и потребляемой энергии. Таблица 1. Страна Населе- ние, млн чел. Количество производимых ТБО, млн/год. Число мусоросжигательных станций, шт. Утилизация отходов в России имеет ряд особенностей. Главные из них - это суровый климат и сбор всех отходов в общий контейнер без предварительной сортировки. Из-за большой доли несгораемых веществ и высокой влажности бытовых отходов их калорийность невысока, всего - ккал/кг. Это почти в два раза ниже, чем в большинстве городов Европы, США и Японии (]. Утилизация мусора методом его сжигания широко применяется в тех странах, где остро ощущается «дефицит территории» и введены ограничения на захоронение определенных видов отходов (Япония, Великобритания, Германия). Утилизация мусора сжиганием имеет ряд крупных недостатков. Так, многие химические вещества при сжигании ТБО переходят в дымовые газы -это хлорированные диоксины и хлорированные фураны, относящиеся к возможным канцерогенам для человека.