RU2710358C1 - Method for interpolation control of waste water and industrial wastes pollution - Google Patents

Method for interpolation control of waste water and industrial wastes pollution Download PDF

Info

Publication number
RU2710358C1
RU2710358C1 RU2019103060A RU2019103060A RU2710358C1 RU 2710358 C1 RU2710358 C1 RU 2710358C1 RU 2019103060 A RU2019103060 A RU 2019103060A RU 2019103060 A RU2019103060 A RU 2019103060A RU 2710358 C1 RU2710358 C1 RU 2710358C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pollution
contamination
analysis
inlet
wastewater
Prior art date
Application number
RU2019103060A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Александрович Алексеев
Виктор Петрович Усольцев
Сергей Иосифович Юран
Дмитрий Николаевич Шульмин
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова" filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова"
Priority to RU2019103060A priority Critical patent/RU2710358C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2710358C1 publication Critical patent/RU2710358C1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/18Water
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • Y02A20/20Controlling water pollution; Waste water treatment

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Sewage (AREA)

Abstract

FIELD: ecology.
SUBSTANCE: invention relates to methods of monitoring the environment and can be used to control contamination of sewage water or surface water of natural water bodies. Method of interpolation control of contamination of waste water and industrial effluents involves measurement of concentration of contamination in sewage pipe at inlet and outlet of controlled section and comparison of measurement result with maximum permissible value of MAC. Measurement of concentration of contamination and comparison of measurement result with maximum permissible value of MAC is carried out using posts analyzing contamination of waste water or industrial wastes, installed at inlet and outlet of sewage pipe, made in the form of measuring modules connected through switchboard to computer unit. Additionally determining probability of detecting PDET. contamination in the absence of its fixation by said analysis stations, representing a sequence of measurements as a stationary Poisson flow, calculating probability PDET. by formula:
Figure 00000018
where λ is average amount of occurrence of contamination of certain type per unit time; T0 – time of waste water flow from the beginning of observations to the analysis post installed at the sewer pipe inlet; T1 is the time required to obtain information on the type and degree of contamination from the analysis post installed at the inlet of the sewage pipe; T2 is the waste water flow time along the sewage pipe; T3 is the time required to obtain information on the type and degree of contamination from the analysis post installed at the outlet of the sewage pipe.
EFFECT: invention provides higher reliability of pollution control of waste water in natural-industrial territorial complexes.
1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к способам и средствам мониторинга окружающей среды и может быть использовано для контроля загрязнений сточных вод или поверхностных вод природных водоемов.The invention relates to methods and means of environmental monitoring and can be used to control pollution of wastewater or surface water of natural reservoirs.

Как известно, исследования качественного и количественного состава сточных вод часто затруднено вследствие их сложного состава, широкого интервала концентраций примесей, изменения состава сточных вод во времени. Многие вещества уже в очень малых концентрациях вызывают изменения качества воды, и определение их количества в воде связано со значительными трудностями.As you know, studies of the qualitative and quantitative composition of wastewater are often difficult due to their complex composition, a wide range of impurity concentrations, and changes in the composition of wastewater over time. Many substances already in very small concentrations cause changes in water quality, and the determination of their amount in water is associated with significant difficulties.

При аналитическом контроле работы очистных сооружений немаловажное значение имеет время, затрачиваемое на проведение анализа. Часто при анализе сточных вод возникают трудности, связанные с присутствием сопутствующих и мешающих веществ, не предусмотренных в стандартных методиках.In the analytical control of the operation of treatment facilities, the time taken to conduct the analysis is of no small importance. Often when analyzing wastewater there are difficulties associated with the presence of concomitant and interfering substances that are not provided for in standard methods.

Особое значение имеет применение автоматических приборов, которые позволяют не только повысить производительность труда химиков-аналитиков и снизить стоимость анализов, но и осуществить непрерывный контроль состава сточных вод и работой очистных сооружений, а также оперативно зафиксировать любые нарушения.The use of automatic devices is of particular importance, which allows not only to increase the productivity of analytical chemists and reduce the cost of analysis, but also to continuously monitor the composition of wastewater and the operation of treatment facilities, as well as to quickly record any violations.

В современном производстве с повышенными (форсированными) параметрами технологических процессов периодически возникают условия, приводящие к разрушению зданий, сооружений, оборудования и транспортных средств, выходу из строя машин, агрегатов, коммуникаций или их узлов, сбросов в канализацию или поверхностные водоемы агрессивных жидкостей и сильнодействующих ядовитых веществ, разливов нефтепродуктов. Такие явления принято называть авариями.In modern production with increased (forced) parameters of technological processes, conditions periodically arise that lead to the destruction of buildings, structures, equipment and vehicles, failure of machines, aggregates, communications or their components, discharges into the sewer or surface water bodies of aggressive liquids and strong toxic substances, oil spills. Such phenomena are called accidents.

В соответствии с действующими ГОСТ 12.1.004-91 и ГОСТ Р 12.3.047-98 производственные процессы должны разрабатываться так, чтобы вероятность возникновения нештатных ситуаций на любом участке (объекте) в течение года не превышала 10-6⋅год-1.In accordance with the current GOST 12.1.004-91 and GOST R 12.3.047-98 production processes should be designed so that the probability of emergency situations at any site (facility) during the year does not exceed 10 -6 ⋅ year -1 .

В практике проектирования в качестве критериев допустимости уровня индивидуального риска Re рассматриваются три области [1]:In design practice, three areas are considered as criteria for admissibility of an individual risk level R e [1]:

• Re менее 5.0⋅10-5 - область малых рисков; мер по их снижению не требуется;• R e less than 5.0⋅10 -5 - low risk area; measures to reduce them are not required;

• Re от 5.0⋅10-5 до 10-3 - область, требующая принятия определенных мер по снижению рисков, с учетом экономической (финансовой) целесообразности этих мер;• R e from 5.0⋅10 -5 to 10 -3 - an area requiring the adoption of certain measures to reduce risks, taking into account the economic (financial) feasibility of these measures;

• Re более 10-3 - область недопустимого риска, требующая обязательного выполнения мер по его снижению, невзирая на размер финансовых затрат.• R e more than 10 -3 - an area of unacceptable risk, requiring mandatory implementation of measures to reduce it, regardless of the size of financial costs.

Обеспечение указанных требований возможно только при соответствующей достоверности контроля.The provision of these requirements is possible only with the appropriate reliability of control.

Существующие методы повышения объективности контроля основываются на повышении количества анализов и установке большего количества стационарных или передвижных станций экологического мониторинга. Эти методы являются дорогостоящими и не обеспечивают достоверного анализа, поскольку сброс все равно может пройти мимо них и не быть идентифицированным. В связи с этим важным является создание эффективных систем быстрого прогноза на основании априорной информации о появлении загрязнений и математической обработки динамики изменений результатов контроля, что и реализуется в изобретении.Existing methods to increase the objectivity of control are based on increasing the number of analyzes and installing more stationary or mobile environmental monitoring stations. These methods are expensive and do not provide reliable analysis, since the dump can still pass by them and not be identified. In this regard, it is important to create effective quick forecast systems based on a priori information about the appearance of contaminants and mathematical processing of the dynamics of changes in the control results, which is implemented in the invention.

Из уровня техники известен способ измерения загрязнения реки путем отбора проб воды, включающий измерение концентрации загрязняющих веществ в различных створах реки и составление таблицы данных замеров. При этом качество речной воды оценивается по отношению к предельной допустимой концентрации загрязняющего (ПДК) вещества [2].The prior art method for measuring river pollution by sampling water, including measuring the concentration of pollutants in various river sections and compiling a table of measurement data. In this case, the quality of river water is evaluated in relation to the maximum permissible concentration of a polluting substance (MPC) [2].

Недостатком способа является низкая достоверность контроля, проявляющаяся в невозможности дифференциальной диагностики очагов загрязнения вод.The disadvantage of this method is the low reliability of the control, manifested in the impossibility of differential diagnosis of foci of water pollution.

Из уровня техники известна также автоматическая станция контроля качества природных и сточных вод (SU 1134547 A1, МПК C02F 1/00, G01N 33/18, G05D 27/00, C02F 103/02, опубл. 15.01.1985), реализующая способ контроля загрязнения путем измерения концентрации загрязняющего компонента в воде с помощью переносных приборов или стационарных многопараметрических анализаторов [3].An automatic station for monitoring the quality of natural and waste waters (SU 1134547 A1, IPC C02F 1/00, G01N 33/18, G05D 27/00, C02F 103/02, publ. January 15, 1985) is also known in the art, which implements a method for controlling pollution by measuring the concentration of a polluting component in water using portable devices or stationary multi-parameter analyzers [3].

Однако при контроле загрязнения с использованием автоматической станции контроля качества природных и сточных вод не учитывается предыстория процесса, что не позволяет установить причину и место загрязнения, что снижает достоверность контроля.However, when controlling pollution using an automatic station for monitoring the quality of natural and wastewater, the process history is not taken into account, which does not allow to establish the cause and place of pollution, which reduces the reliability of the control.

Наиболее близким к заявляемому изобретению способом, выбранным в качестве прототипа, признан способ контроля загрязнений реки (RU 2058270 C1, МПК C02F 5/00, опубл. 20.04.1996). В данном способе контроля загрязнения дополнительно вычисляют разность синхронизированных во времени значений концентрации загрязняющего компонента на входе и выходе контролируемого участка, после чего сравнивают вычисленное значение разности концентрации с предельной погрешностью применяемого метода контроля концентраций. При превышении разности порогового значения предельной погрешности метода контроля с одновременным превышением ПДК концентрации на выходе участка делают вывод о наличии загрязнения воды в зоне контролируемого участка. При значениях разности меньше установленной предельной погрешности метода контроля с одновременным превышением ПДК концентраций на входе и выходе участка делают вывод о загрязнениях поверхностных вод до границы контролируемого участка. При превышениях ПДК концентраций на входе и выходе контролируемого участка с одновременным превышением разности значений концентрации предельной погрешности метода контроля делают вывод об одновременном наличии загрязнений как на входе, так и в пределах контролируемого участка [4].Closest to the claimed invention, the method selected as a prototype, recognized as a method of controlling river pollution (RU 2058270 C1, IPC C02F 5/00, publ. 04/20/1996). In this method of pollution control, the difference in time-synchronized values of the concentration of the polluting component at the input and output of the controlled section is additionally calculated, after which the calculated value of the concentration difference is compared with the marginal error of the applied concentration control method. If the difference between the threshold value of the marginal error of the control method is exceeded with a simultaneous exceeding of the concentration limits at the outlet of the site, it is concluded that there is water pollution in the area of the controlled site. When the values of the difference are less than the established marginal error of the control method with a simultaneous excess of the maximum concentration limits at the inlet and outlet of the site, a conclusion is drawn about surface water pollution to the border of the controlled site. If the MPC exceeds the concentrations at the inlet and outlet of the controlled area with a simultaneous excess of the difference in concentration values of the marginal error of the control method, a conclusion is made about the simultaneous presence of contaminants both at the entrance and within the controlled area [4].

Недостатком известного способа является его низкая достоверность вследствие того, что частота взятия проб не регламентирована. Последнее может привести к тому, что загрязнение может быть вообще не зафиксировано.The disadvantage of this method is its low reliability due to the fact that the sampling frequency is not regulated. The latter can lead to the fact that pollution may not be recorded at all.

Технической задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является повышение достоверности контроля за счет создания системы интерполяционного контроля загрязнений сточных вод природно-промышленных территориальных комплексов.The technical problem to which the claimed invention is directed is to increase the reliability of control by creating an interpolation control system for wastewater pollution from natural industrial territorial complexes.

Указанная задача решена тем, что способ интерполяционного контроля загрязненности сточных вод и промышленных стоков, включает измерение концентрации загрязнения в канализационной трубе на входе и выходе контролируемого участка и сравнение результата измерений с предельно допустимым значением ПДК. Отличает способ от известных аналогов то, что измерение концентрации загрязнения и сравнение результата измерений с предельно допустимым значением ПДК осуществляют с помощью постов анализа загрязнений сточных вод или промышленных стоков, установленных на входе и выходе канализационной трубы, выполненных в виде измерительных модулей, подключенных через коммутатор к вычислительному блоку, при этом дополнительно определяют вероятность обнаружения загрязнения при отсутствии его фиксации упомянутыми постами анализа, представляя последовательность измерений как стационарный поток Пуассона.This problem is solved in that the method of interpolation control of pollution of wastewater and industrial effluents, includes measuring the concentration of pollution in the sewer pipe at the inlet and outlet of the controlled area and comparing the measurement result with the maximum permissible MAC value. The method differs from the known analogues in that the measurement of the concentration of pollution and the comparison of the measurement result with the maximum permissible MPC value is carried out using the posts for analysis of pollution of wastewater or industrial effluents installed at the inlet and outlet of the sewer pipe, made in the form of measuring modules connected via a switch to the computing unit, while additionally determining the probability of detecting contamination in the absence of its fixation by the mentioned analysis posts, presenting after ovatelnost measurements as stationary Poisson stream.

Положительным техническим результатом, обеспечиваемым раскрытой выше совокупностью признаков способа, является повышение достоверности контроля за счет измерения концентрации загрязнений на входе и выходе канализационной трубы и дополнительным вычислением вероятности обнаружения загрязнения.A positive technical result provided by the above set of features of the method is to increase the reliability of control by measuring the concentration of contaminants at the inlet and outlet of the sewer pipe and additionally calculating the probability of detecting pollution.

Способ поясняется чертежом, где на фигуре представлена упрощенная структурная схема автоматизированной системы, с помощью которой осуществляется способ.The method is illustrated in the drawing, where the figure shows a simplified block diagram of an automated system with which the method is carried out.

Осуществление способа основано на использовании инструментального метода исследования особенностей процессов движения загрязняющих веществ, протекающих в жидкой среде. Для разработки алгоритма работы системы по данным реперных измерений и текущих результатов анализа за основу был взят метод стохастической интерполяции, используемый как средство решения задач распознавания, идентификации, обучения и адаптации.The implementation of the method is based on the use of an instrumental method for studying the characteristics of the processes of movement of pollutants in a liquid medium. To develop the algorithm of the system according to the reference measurements and current analysis results, the basis was taken as the method of stochastic interpolation, used as a means of solving problems of recognition, identification, training and adaptation.

Автоматизированная система контроля, реализующая способ, включает в себя объект контроля, представляющий собой канализационную трубу 1, посты анализа загрязнений сточных вод или промышленных стоков 2.1 и 2.2, установленные на входе и выходе трубы, коммутатор 3, тактовый генератор 4, вычислительный блок 5, задатчик ПДК по контролируемому загрязняющему веществу и интенсивности появления данного вида загрязнений 6, задатчик установки достоверности контроля за время наблюдения 7, логический блок 8, индикатор 9.An automated control system that implements the method includes a control object, which is a sewer pipe 1, pollution analysis stations for wastewater or industrial effluents 2.1 and 2.2, installed at the inlet and outlet of the pipe, switch 3, clock generator 4, computing unit 5, master MPC for a controlled pollutant and the intensity of occurrence of this type of pollution 6, the controller setting the reliability of monitoring for the observation time 7, logical unit 8, indicator 9.

Посты анализа 2.1 и 2.2 могут представлять собой измерительные модули, построенные на основе pH-преобразователей, датчиков проводимости и кислородомеров1 (1 Измерение параметров воды и других жидкостей // RusAutomation. URL: https://rusautomation.ru/datchiki_parametrov_zhidkosti (дата обращения: 18.01.2019).). Коммутатор 3 может представлять собой мультиплексный вход промышленного измерительного преобразователя2 (2 T201 // КИП-Сервис. URL: https://rusautomation.ru/datchiki_parametrov_zhidkosti (дата обращения: 18.01.2019).). Тактовый генератор 4 может быть построен на основе микросхемы часов реального времени DS1302 с последовательным интерфейсом3 (3 Часы реального времени с последовательным интерфейсом // Рынок микроэлектроники. URL: http://www.gaw.ru/html.cgi/txt/ic/Maxim/timing/rtc/serial/start.htm (дата обращения: 18.01.2019).). Блоки 5, 6, 7, 8 и 9 могут быть реализованы на основе промышленного контроллера, построенного на основе восьми- или тридцатидвухразрядного микроконтроллера серии STM8 или STM32, содержащего микропроцессорное ядро, соединенное с помощью системной шины с FLASH-памятью программ, SRAM-памятью данных, двенадцатиразрядным аналого-цифровым преобразователем, энергонезависимой электрически перепрограммируемой памятью EEPROM и универсальными восьмиразрядными двунаправленными портами ввода-вывода. При этом вычислительный блок 5 и логический блок 8 реализуются микропроцессорным ядром микроконтроллера. Задатчики 6 и 7 реализуются электрически перепрограммируемой памятью с возможностью их изменения с помощью программатора или управляющей программы микроконтроллера, хранящейся во FLASH-памяти. Выход коммутатора 3 через измерительный вход, снабженный операционным усилителем, подключен к входу аналого-цифрового преобразователя микроконтроллера, а к выходу одного из портов ввода-вывода подключен индикатор 9, который может представлять собой модуль индикации, построенный на основе LCD-дисплея или линейки семисегментных индикаторов.Analysis posts 2.1 and 2.2 can be measuring modules based on pH converters, conductivity sensors and oxygen meters 1 ( 1 Measurement of water and other liquids // RusAutomation. URL: https://rusautomation.ru/datchiki_parametrov_zhidkosti (accessed: 01/18/2019).). Switch 3 can be a multiplex input of an industrial measuring transducer 2 ( 2 T201 // KIP-Service. URL: https://rusautomation.ru/datchiki_parametrov_zhidkosti (accessed: 01/18/2019).). Clock generator 4 can be built on the basis of a DS1302 real-time clock chip with a serial interface 3 ( 3 Real-time clock with a serial interface // Microelectronics Market. URL: http://www.gaw.ru/html.cgi/txt/ic/ Maxim / timing / rtc / serial / start.htm (accessed: 01/18/2019).). Blocks 5, 6, 7, 8, and 9 can be implemented on the basis of an industrial controller built on the basis of an eight- or thirty-two-bit microcontroller of the STM8 or STM32 series, containing a microprocessor core connected via a system bus with program FLASH memory, SRAM data memory , a twelve-bit analog-to-digital converter, non-volatile electrically reprogrammable EEPROM memory and universal eight-bit bi-directional I / O ports. In this case, the computing unit 5 and the logical unit 8 are implemented by the microprocessor core of the microcontroller. The controllers 6 and 7 are realized by an electrically reprogrammable memory with the possibility of changing them using a programmer or a microcontroller control program stored in the FLASH memory. The output of switch 3 through a measuring input equipped with an operational amplifier is connected to the input of the analog-to-digital converter of the microcontroller, and indicator 9 is connected to the output of one of the input-output ports, which can be an indication module based on an LCD display or a line of seven-segment indicators .

Предлагаемый способ контроля реализуется следующим образом.The proposed control method is implemented as follows.

Информация о виде и степени загрязнения с постов анализа загрязнений сточных вод или промышленных стоков 2.1 и 2.2 через коммутатор 3, в определенной последовательности, в соответствии с командами тактового генератора 4 поступают на вычислительный блок 5. Далее с помощью вычислительного блока 5 сравнивают измеренные концентрации загрязнений со значениями ПДК. Здесь же вычисляется вероятность пропуска загрязнений сточных вод и происходит сравнение с достоверностью контроля, задаваемой с помощью задатчика установки достоверности контроля 7. После этого с помощью блока 8 производят дифференциальную оценку результатов контроля путем сравнения и логического анализа измеренных и вычисленных значений с предельными отклонениями. Результаты контроля выводят на индикатор 9.Information about the type and degree of pollution from the stations for analysis of pollution of wastewater or industrial effluents 2.1 and 2.2 through the switch 3, in a certain sequence, in accordance with the commands of the clock generator 4, is sent to the computing unit 5. Next, using the computing unit 5, the measured pollution concentrations are compared with MPC values. Here, the probability of skipping wastewater contamination is calculated and a comparison is made with the reliability of the control specified by the control setting reliability controller 7. Then, using block 8, a differential assessment of the control results is made by comparing and logically analyzing the measured and calculated values with the maximum deviations. The control results are displayed on indicator 9.

Время протекания сточных вод от начала наблюдений до поста анализа 2.1 составляет Т0. С поста анализа загрязнений сточных вод или промышленных стоков 2.1, установленного на канализационной трубе 1, время получения информации о виде и степени загрязнения составляет T1. Время протекания сточных вод внутри канализационной трубы составляет Т2. На выходе канализационной трубы сточные воды поступают на пост анализа 2.2, время получения информация о виде и степени загрязнения от которого составляет Т3.The flow time of wastewater from the beginning of observations to the post of analysis 2.1 is T 0 . From the post of analysis of pollution of wastewater or industrial effluents 2.1 installed on the sewer pipe 1, the time for obtaining information about the type and degree of pollution is T 1 . The flow time of wastewater inside the sewer pipe is T 2 . At the outlet of the sewer pipe, wastewater enters the analysis post 2.2, the time for obtaining information on the type and degree of pollution from which is T 3 .

При протекании сточных вод по канализационной трубе за время наблюдения ТН возможны два несовместных события, образующих полную группу несовместных событий.When sewage flows through the sewer during the observation time T H , two incompatible events are possible, forming a complete group of incompatible events.

Событие 1. На входе трубы загрязнений, превышающих ПДК, не было, и, соответственно, пост анализа загрязнений 2.1 их не зафиксировал, в канализационной трубе загрязнений не было и пост анализа загрязнений 2.2 их также не зафиксировал. Во время протекания сточных вод по канализационной трубе от поста 2.1 до поста 2.2 загрязнений не было. Время протекания сточных вод по канализационной трубе до поста анализа загрязнений от поста 2.1 до поста 2.2 составит Т0, вероятность такого события обозначим как P1.Event 1. There were no pollution at the inlet of the pipe exceeding the MPC, and, accordingly, the pollution analysis post 2.1 did not record them, there were no pollution in the sewer pipe and the pollution analysis post 2.2 did not record them either. During sewage flowing through the sewer from station 2.1 to station 2.2, there was no pollution. The time of the sewage flowing through the sewer pipe to the pollution analysis post from post 2.1 to post 2.2 will be T 0 , the probability of such an event is denoted by P 1 .

Событие 2. Загрязнения, превышающие ПДК, были, вероятность такого события обозначим как Р2.Event 2. There were pollution in excess of the MPC, the probability of such an event is denoted as P 2 .

Как известно, вероятность полной группы несовместных событий равна единице.As you know, the probability of a complete group of incompatible events is equal to one.

Вероятность события Р2 складывается из суммы вероятностей нескольких совместных событий:The probability of the event P 2 is the sum of the probabilities of several joint events:

Событие 2.1. Во время протекания сточных вод по канализационной трубе до поста анализа загрязнений сточных вод или промышленных стоков 2.1 произошло одно или более загрязнений, превышающих ПДК. Вероятность такого события Р20.Event 2.1. During the flow of wastewater through the sewer pipe to the post of analysis of pollution of wastewater or industrial effluents 2.1, one or more pollutants exceeding the MPC occurred. The probability of such an event is P 20 .

Событие 2.2. Пост анализа загрязнений сточных вод или промышленных стоков 2.1 обнаружил загрязнения, превышающие ПДК. Вероятность такого события Р21.Event 2.2. A post for analysis of wastewater or industrial effluent pollution 2.1 found pollution exceeding the MPC. The probability of such an event is P 21 .

Событие 2.3. Между получением информация о виде и степени загрязнения с постов анализа загрязнений сточных вод или промышленных стоков 2.1 и 2.2 в канализационной трубе появилось одно или более загрязнений, превышающих ПДК. Вероятность такого события Р22.Event 2.3. Between receiving information about the type and degree of pollution from the posts for analysis of pollution of wastewater or industrial effluents 2.1 and 2.2, one or more pollutants appeared in the sewer pipe in excess of the MPC. The probability of such an event is P 22 .

Событие 2.4. Пост анализа загрязнений сточных вод или промышленных стоков 2.2 обнаружил загрязнения, превышающие ПДК. Вероятность такого события Р23.Event 2.4. A post for analysis of wastewater or industrial effluent pollution 2.2 has detected pollution exceeding the MPC. The probability of such an event is P 23 .

Появление загрязнений сточных вод, превышающих ПДК, в общем случае имеет случайный характер и представлено в виде случайного потока, ординарного, стационарного и без последействия. Для математической формализации использован пуассоновский поток, а время между соседними загрязнениями имеет экспоненциальное распределение, с учетом дневных (утро, обед и вечер), сезонных (весна, лето, осень и зима) и других изменений параметров потока появления загрязнений.The appearance of wastewater pollution in excess of the MPC, in the general case, is random in nature and is presented in the form of a random flow, ordinary, stationary and without aftereffect. For the mathematical formalization, the Poisson flow is used, and the time between adjacent pollutants has an exponential distribution, taking into account daily (morning, lunch and evening), seasonal (spring, summer, autumn and winter) and other changes in the parameters of the flow of pollution.

Интенсивность появления загрязнений λ - среднее число появления загрязнений определенного вида в единицу времени, величина, обратная среднему интервалу времени между загрязнениями. Для оценки ожидаемой интенсивности появления используются следующие подходы:The intensity of the appearance of pollution λ is the average number of occurrence of pollution of a certain type per unit time, the reciprocal of the average time interval between pollution. The following approaches are used to assess the expected intensity of occurrence:

- статистический подход, заключающийся в максимально полном использовании статистики наличия загрязнений, а также данных о появлении загрязнений на объектах-аналогах;- a statistical approach, which consists in the maximum use of statistics on the presence of pollution, as well as data on the appearance of pollution at similar facilities;

- графоаналитический подход, заключающийся в использовании логических методов анализа «деревьев событий» или расчетных, имитационных, моделей пользователей;- graphoanalytical approach, consisting in the use of logical methods of analysis of "event trees" or design, simulation, user models;

- экспертный подход, заключающийся в выработке оценки путем учета мнений специалистов в данной области.- an expert approach consisting in the development of an assessment by taking into account the views of specialists in this field.

Для различных источников загрязнения характерен явный недостаток репрезентативных статистических данных об отказах, ошибках и технических неполадках в технологическом процессе, авариях на объектах-аналогах, уникальности производственных циклов, отсутствии исчерпывающих исходных данных о производстве, условиях размещения и эксплуатации оборудования. Поэтому целесообразно применение сочетания указанных подходов и процедур, адаптированных к специфике целей и задач анализа риска аварийных выбросов конкретного производства.Different sources of pollution are characterized by a clear lack of representative statistical data on failures, errors and technical malfunctions in the technological process, accidents at analogous facilities, uniqueness of production cycles, lack of exhaustive initial data on production, equipment placement and operation conditions. Therefore, it is advisable to use a combination of these approaches and procedures adapted to the specific goals and objectives of the analysis of the risk of accidental emissions from a particular production.

Вероятность того, что во время протекания сточных вод по канализационной трубе до поста анализа загрязнений сточных вод или промышленных стоков 2.1 загрязнений не было, определится следующим выражением:The likelihood that during the flow of sewage through the sewer before the post of analysis of pollution of sewage or industrial effluents 2.1 was not, is determined by the following expression:

Figure 00000001
Figure 00000001

Вероятность того, что пост анализа загрязнений сточных вод или промышленных стоков 2.1 загрязнений не обнаружил, определится следующим выражением:The likelihood that the post of analysis of pollution of sewage or industrial effluents 2.1 pollution is not found, is determined by the following expression:

Figure 00000002
Figure 00000002

Вероятность того, что в канализационной трубе между анализами загрязнений не было, определится выражением:The probability that there was no contamination between the analyzes of the sewer pipe is determined by the expression:

Figure 00000003
Figure 00000003

Вероятность того, что пост анализа загрязнений сточных вод или промышленных стоков 2.2 загрязнений не обнаружил, определится выражением:The probability that the post of analysis of pollution of wastewater or industrial effluents 2.2 pollution is not found, is determined by the expression:

Figure 00000004
Figure 00000004

События независимы, поэтому вероятность их одновременного происхождения определится их произведением:Events are independent, therefore the probability of their simultaneous origin is determined by their product:

Figure 00000005
Figure 00000005

Вероятность того, что во время протекания сточных вод по канализационной трубе до поста анализа загрязнений сточных вод или промышленных стоков 2.1 было одно или более загрязнений, определится выражением:The probability that during the flow of wastewater through the sewer pipe before the post of analysis of pollution of wastewater or industrial effluents 2.1 there was one or more pollution, is determined by the expression:

Figure 00000006
Figure 00000006

Вероятность того, что пост анализа загрязнений сточных вод или промышленных стоков 2.1 обнаружил загрязнения, с учетом малого интервала времени получения информации о виде и степени загрязнения T1 со всем временем наблюдения, приближенно определится выражением:The probability that the post of analysis of pollution of wastewater or industrial effluents 2.1 detected pollution, taking into account the small time interval for obtaining information about the type and degree of pollution T 1 with the entire observation time, is approximately determined by the expression:

Figure 00000007
Figure 00000007

Вероятность того, что между постами анализа загрязнений сточных вод или промышленных стоков 2.1 и 2.2 в канализационной трубе появилось одно или более загрязнений определится выражением:The probability that between the posts for analysis of pollution of wastewater or industrial effluents 2.1 and 2.2 in the sewer pipe appears one or more pollution is determined by the expression:

Figure 00000008
Figure 00000008

Вероятность того, что пост анализа загрязнений сточных вод или промышленных стоков 2.2 обнаружил одно или более загрязнений с учетом малости времени получения информация о виде и степени загрязнения Т3 со всем временем наблюдения, определится выражением:The likelihood that the post analysis of pollution of wastewater or industrial effluent 2.2 detected one or more contaminants, taking into account the short time to obtain information about the type and degree of pollution T 3 with the entire observation time, is determined by the expression:

Figure 00000009
Figure 00000009

Используя известное выражение для расчета суммы четырех совместных событий, получим выражение для расчета вероятности наличия загрязнений:Using the well-known expression for calculating the sum of four joint events, we obtain an expression for calculating the probability of the presence of pollution:

Figure 00000010
Figure 00000010

С другой стороны:On the other hand:

Figure 00000011
Figure 00000011

Приравняв выражения (10) и (11), получим:Equating expressions (10) and (11), we obtain:

Figure 00000012
Figure 00000012

Выделив произведения, в которые входит вероятность одновременного выполнения независимых событий, получим следующее выражение:Selecting the works, which include the probability of simultaneous execution of independent events, we obtain the following expression:

Figure 00000013
Figure 00000013

По выражению (13) может быть рассчитана вероятность обнаружения загрязнения постами 2.1 или 2.2 при протекании одного или более загрязнений сточных вод по канализационной трубе до или после поста анализа загрязнений сточных вод или промышленных стоков 2.1. Окончательно вероятность обнаружения можно определить на основании следующего выражения:According to expression (13), the probability of detecting pollution by posts 2.1 or 2.2 when one or more wastewater contaminants flows through the sewer pipe before or after the post of analysis of pollution of wastewater or industrial effluents 2.1 can be calculated. Finally, the probability of detection can be determined based on the following expression:

Figure 00000014
Figure 00000014

Из литературных источников известно, что крупная авария происходит в среднем через 175,2 час, случай разлива нефти - в среднем через 26,3 мин. Среднее время до появления загрязнения может изменяться от 0,5 до 150 час, среднее значение приблизительно 50 час. Среднее время устранения последствий загрязнений в большинстве случаев изменяется от нескольких суток до нескольких лет. Среднее время наличия загрязнения 240 час (10 суток) [5].From literary sources it is known that a major accident occurs on average after 175.2 hours, the case of an oil spill - on average after 26.3 minutes. The average time before pollution can vary from 0.5 to 150 hours, the average value is approximately 50 hours. The average time to eliminate the effects of pollution in most cases varies from several days to several years. The average time for the presence of pollution is 240 hours (10 days) [5].

Осуществление способа рассмотрим на примере обнаружения загрязнения.The implementation of the method will consider the example of detecting pollution.

Исходные данные: время наблюдения один месяц, средний интервал времени между загрязнениями пятьдесят часов (в виде взвешенных веществ), среднее время получения информации о виде и степени загрязнения обоими постами одинаково и составляет 12 минут. Время от начала наблюдений до первого анализа один час, между анализами, при чередовании постов - десять часов. Всего за время наблюдения сделано по одному анализу каждым из постов, загрязнений, превышающих ПДК, не обнаружено. По результатам расчета по выражению (14) получена малая вероятность обнаружения загрязнения постами 2.1 или 2.2, составившая Р=7,58×10-3, что свидетельствует об отсутствии загрязнений. Если бы вероятность обнаружения загрязнения постами 2.1 или 2.2 была высокой, а посты его не зафиксировали, то, в соответствии с требованиями обеспечения указанных ранее рисков, был бы сделан вывод о наличии загрязнений, превышающих ПДК, которые были пропущены, что потребовало бы проведение защитных мероприятий.Initial data: observation time is one month, the average time interval between pollution is fifty hours (in the form of suspended solids), the average time for obtaining information about the type and degree of pollution by both posts is the same and is 12 minutes. The time from the beginning of observations to the first analysis is one hour, between analyzes, with the alternation of posts - ten hours. In total, during the observation period, one analysis was performed by each of the posts; no pollution was found that exceeded the maximum permissible concentration. According to the results of calculation by expression (14), a low probability of detecting pollution by posts 2.1 or 2.2 was obtained, amounting to P = 7.58 × 10 -3 , which indicates the absence of pollution. If the probability of detection of pollution by posts 2.1 or 2.2 were high, but the posts did not fix it, then, in accordance with the requirements for ensuring the above risks, it would be concluded that there were contaminants in excess of the MPC that were missed, which would require protective measures .

При практической реализации предлагаемого способа необходимо делать оценку по каждому из обязательных контролируемых загрязнений сточных вод: биохимическому потреблению кислорода, взвешенным веществам, азоту аммонийных солей, сульфатам, нитратам, нефтепродуктам, хрому, меди, никелю, цинку, свинцу, фосфору, нитритам, железу, хлоридам.In the practical implementation of the proposed method, it is necessary to make an assessment for each of the mandatory controlled wastewater pollution: biochemical oxygen consumption, suspended solids, ammonium nitrogen, sulfates, nitrates, oil products, chromium, copper, nickel, zinc, lead, phosphorus, nitrites, iron, chlorides.

Список источников информацииList of sources of information

1. Габричидзе Т.Г. Основы комплексной системы безопасности критически важных (потенциально опасных) объектов муниципального и регионального уровней: монография-Самара: Изд-во Самарского НЦ РАН, 2011. - 391 с.1. Gabrichidze T.G. The basics of an integrated security system for critical (potentially dangerous) objects of the municipal and regional levels: Samara monograph: Samara Scientific Center RAS, 2011. - 391 p.

2. Молоков М.В., Шифрин В.Н. Очистка поверхностного стока с территорий городов и промышленных площадок. М., Стройиздат, 1977. - 104 с.2. Molokov M.V., Shifrin V.N. Surface runoff treatment from the territories of cities and industrial sites. M., Stroyizdat, 1977 .-- 104 p.

3. SU 1134547 A1 СССР, МПК C02F 1/00, G01N 33/18, G05D 27/00, C02F 103/02. Автоматическая станция контроля качества природных и сточных вод / Белогуров В.П., Попов Л.Е., Микоткин Б.Г.; заявитель Всесоюзный научно-исследовательский институт по охране вод №3542717; заявл. 25.01.1983; опубл. 15.01.1995, Бюл. №2. 6 с.; ил.3. SU 1134547 A1 USSR, IPC C02F 1/00, G01N 33/18, G05D 27/00, C02F 103/02. Automatic station for monitoring the quality of natural and waste waters / Belogurov V.P., Popov L.E., Mikotkin B.G .; Applicant All-Union Scientific Research Institute for Water Protection No. 3542717; declared 01/25/1983; publ. 01/15/1995, Bull. No. 2. 6 s .; silt.

4. RU 2058270 C1 Российская Федерация, МПК C02F 5/00. Способ контроля загрязнений реки / Ястремский Ю.Н., Винокуров Ю.И., Козлов В.В., Краснов Ю.Г.; заявитель Барнаульская инновационно-экологическая фирма «БИНЭФ» №91 4919533; заявл. 14.03.1991.4. RU 2058270 C1 Russian Federation, IPC C02F 5/00. A method of controlling river pollution / Yastremsky Yu.N., Vinokurov Yu.I., Kozlov VV, Krasnov Yu.G .; Applicant Barnaul Innovation and Ecological Firm “BINEF” No. 91 4919533; declared 03/14/1991.

5. Усольцев В.П., Юран С.И. Достоверность санитарно-эпидемиологического анализа сточных вод при большом количестве случайных воздействий и отсутствии доминирующего фактора // Теоретическая и прикладная экология. - 2016, №3. - С. 19-24.5. Usoltsev V.P., Juran S.I. The reliability of the sanitary-epidemiological analysis of wastewater with a large number of random influences and the absence of a dominant factor // Theoretical and Applied Ecology. - 2016, No. 3. - S. 19-24.

Claims (3)

Способ интерполяционного контроля загрязненности сточных вод и промышленных стоков, включающий измерение концентрации загрязнения в канализационной трубе на входе и выходе контролируемого участка и сравнение результата измерений с предельно допустимым значением ПДК, отличающийся тем, что измерение концентрации загрязнения и сравнение результата измерений с предельно допустимым значением ПДК осуществляют с помощью постов анализа загрязнений сточных вод или промышленных стоков, установленных на входе и выходе канализационной трубы, выполненных в виде измерительных модулей, подключенных через коммутатор к вычислительному блоку, при этом дополнительно определяют вероятность обнаружения РОБН. загрязнения при отсутствии его фиксации упомянутыми постами анализа, представляя последовательность измерений как стационарный поток Пуассона, вычисляя вероятность РОБН. по формуле:The method of interpolation control of pollution of wastewater and industrial effluents, including measuring the concentration of pollution in the sewer pipe at the inlet and outlet of the controlled area and comparing the measurement result with the maximum permissible MPC value, characterized in that measuring the concentration of pollution and comparing the measurement result with the maximum permissible MPC value using the posts for analysis of wastewater pollution or industrial effluents installed at the inlet and outlet of sewer pipes Made in the form of measuring modules are connected through a switch to a computing unit, wherein further comprising determining the probability of detection P OPL. pollution in the absence of its fixation by the mentioned analysis posts, representing the measurement sequence as a stationary Poisson flow, calculating the probability P OBN. according to the formula:
Figure 00000015
Figure 00000015
где λ - среднее число появления загрязнений определенного вида в единицу времени; Т0 - время протекания сточных вод от начала наблюдений до поста анализа, установленного на входе канализационной трубы; T1 - время, требуемое для получения информации о виде и степени загрязнения от поста анализа, установленного на входе канализационной трубы; Т2 - время протекания сточных вод по канализационной трубе; Т3 - время, требуемое для получения информации о виде и степени загрязнения от поста анализа, установленного на выходе канализационной трубы.where λ is the average number of occurrences of pollution of a certain type per unit time; T 0 - wastewater flow time from the beginning of the observations to the analysis post installed at the inlet of the sewer pipe; T 1 - the time required to obtain information about the type and degree of contamination from the analysis post installed at the inlet of the sewer pipe; T 2 - time flow of wastewater through the sewer; T 3 - the time required to obtain information about the type and degree of contamination from the analysis post installed at the outlet of the sewer pipe.
RU2019103060A 2019-02-04 2019-02-04 Method for interpolation control of waste water and industrial wastes pollution RU2710358C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019103060A RU2710358C1 (en) 2019-02-04 2019-02-04 Method for interpolation control of waste water and industrial wastes pollution

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019103060A RU2710358C1 (en) 2019-02-04 2019-02-04 Method for interpolation control of waste water and industrial wastes pollution

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2710358C1 true RU2710358C1 (en) 2019-12-26

Family

ID=69023069

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019103060A RU2710358C1 (en) 2019-02-04 2019-02-04 Method for interpolation control of waste water and industrial wastes pollution

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2710358C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2792708C1 (en) * 2022-02-01 2023-03-23 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) Stationary device for automatic control of wastewater discharge of an industrial enterprise

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2058270C1 (en) * 1991-03-14 1996-04-20 Барнаульская инновационно-экологическая фирма "Бинэф" Method for river pollution monitoring
RU2308719C1 (en) * 2006-06-02 2007-10-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский государственный областной университет (МГОУ) Method of determining toxic contamination of effluent and natural fresh waters
RU2413220C1 (en) * 2009-10-26 2011-02-27 Федеральное государственное учреждение "Государственный научно-исследовательский институт промышленной экологии" Method for environmental monitoring of hazardous production facilities

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2058270C1 (en) * 1991-03-14 1996-04-20 Барнаульская инновационно-экологическая фирма "Бинэф" Method for river pollution monitoring
RU2308719C1 (en) * 2006-06-02 2007-10-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский государственный областной университет (МГОУ) Method of determining toxic contamination of effluent and natural fresh waters
RU2413220C1 (en) * 2009-10-26 2011-02-27 Федеральное государственное учреждение "Государственный научно-исследовательский институт промышленной экологии" Method for environmental monitoring of hazardous production facilities

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
УСОЛЬЦЕВ В.П., ЮРАН С.И. Достоверность санитарно-эпидемиологического анализа сточных вод при большом количестве случайных воздействий и отсутствии доминирующего фактора, Теоретическая и прикладная экология. - 2016, N3. C.19-24. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2792708C1 (en) * 2022-02-01 2023-03-23 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) Stationary device for automatic control of wastewater discharge of an industrial enterprise

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110196083B (en) Method and device for monitoring and identifying polluted path of drainage pipe network and electronic equipment
Bieroza et al. Seasonal variation in phosphorus concentration–discharge hysteresis inferred from high-frequency in situ monitoring
Melching et al. Key sources of uncertainty in QUAL2E model of Passaic River
Weyrauch et al. Contribution of combined sewer overflows to trace contaminant loads in urban streams
CN101021543B (en) Water polletion source on-line dynamic tracking monitoring method and system
CN106018359A (en) Sewage plant water-quality monitoring early-warning method and system
Mälzer et al. Comparison of different model approaches for a hygiene early warning system at the lower Ruhr River, Germany
Bertanza et al. Improving the quality of wastewater treatment plant monitoring by adopting proper sampling strategies and data processing criteria
Pan et al. A new approach to estimating oxygen off-gas fraction and dynamic alpha factor in aeration systems using hybrid machine learning and mechanistic models
RU2710358C1 (en) Method for interpolation control of waste water and industrial wastes pollution
CN107665288A (en) A kind of water quality hard measurement Forecasting Methodology of COD
McIntyre Application of dispersion modelling to odour assessment: a practical tool or a complex trap?
CN117078013A (en) Regional water ecological bearing capacity assessment model and method
Rieger et al. Computer-aided monitoring and operation of continuous measuring devices
Minhaj et al. Modeling performance of industrial park wastewater treatment plant by STOAT software
Marr et al. Load allocation for toxics using Monte Carlo techniques
Jeong et al. Feasibility of on-line measurement of sewage components using the UV absorbance and the neural network
Hendriarianti et al. IoT Based Real-Time Monitoring of Phytoremediation of Wastewater using the Mathematical Model Implemented on the Embedded Systems
CN204675879U (en) The system of the sewage discharge after accurate control treatment
Bhutiani et al. DO-BOD modeling of River Ganga from Devprayag to Roorkee, India using BMKB model
Alekseev et al. Analysis of the probabilistic-temporal characteristics of wastewater of mechanical engineering enterprises
Ravbar et al. Monitoring the quantitative status and quality of karst water sources
Whitehead Modeling and forecasting water quality in nontidal rivers: The Bedford Ouse study
Ong Effect of measurement error of settling velocity on secondary sedimentation tank design
Espinosa Material flow analysis of the urban water system in Tepic Mexico: Integral evaluation and improvement options