|
Номер 11 / 2022
Скачать весь номер в формате PDF (читать с помощью Adobe Acrobat Reader)Дальнейший текст доступен по платной подписке.
Авторизуйтесь: введите свой логин/пароль.
Или оформите подписку
Содержание номера (pdf) (doc)
Реферат номера (doc)
Списки литературы к статьям (doc)
|
DOI 10.35776/VST.2022.11.01
УДК 621.644:519.863
Шлафман В. В.
История развития и прикладные аспекты задач оптимального синтеза трубопроводных систем
Аннотация
Рассмотрены вопросы развития и прикладные аспекты проблематики оптимального синтеза трубопроводных систем, их роль и место в современной практике проектирования и эксплуатации сетевых объектов. Дан анализ общности непрерывных и дискретных постановок к решению задачи оптимизации параметров и схем трубопроводных систем. Рассмотрены основные аспекты построения критерия оптимизации в задаче технико-экономического расчета, математическая и содержательная природа основных критериев оценки эффективности капиталовложений – приведенных и дисконтированных затрат. Проведен анализ способов приведения сопоставляемых вариантов технического решения к тождественному материальному результату. Представлены результаты применения предложенного критерия сравнительной экономической эффективности капиталовложений для решения задачи оптимизации схемы и параметров группового водопровода. Предложены принципиальные подходы применения минимизационных постановок задачи оптимального синтеза к решению задачи рационального удорожания технических решений.
Ключевые слова
оптимизация системы водоснабжения , критерий эффективности капиталовложений , разработка вариантов строительства и реконструкции трубопроводных систем
|
DOI 10.35776/VST.2022.11.02
УДК 628.171.001.24
Чупин Р. В., Мороз М. В., Чупин В. Р.
Проектирование систем водоснабжения и водоотведения в условиях нечетких значений перспективного водопотребления и численности населения
Аннотация
Проектирование городских систем водоснабжения и водоотведения связано с преодолением различных неопределенностей экономического, технического, природного и антропогенного характера. Наиболее значимыми из них являются расчетные нагрузки по объему потребления воды и отведения сточной жидкости, а также численность населения, которое будет пользоваться этими коммунальными услугами в будущем. По этой причине в СП 31.13330.2021 рекомендуются не конкретные величины, а интервал значений удельных расходов воды, например 165–180 л/(сут·чел.). Какое из них принимать в расчетах – проблема. При этом проектировщики должны понимать, что риски, которые возникают в случае завышения или занижения расчетных нагрузок, очень велики, поскольку в том и другом случае потребуется реконструкция с огромными финансовыми вложениями. Предлагается новый подход к обоснованию параметров систем водоснабжения и водоотведения, основанный на нечетком представлении перспективной численности населения и удельного водопотребления. Этот подход базируется на исследовании области неопределенности путем разбивки ее на интервалы, имеющие весовые функции принадлежности, а также на применении методов теории принятия решения на основе матрицы финансовых рисков. При этом риски оцениваются через стоимость жизненного цикла при различных сценариях реализации проекта. Разработанный подход рекомендуется использовать при обосновании параметров перспективных схем водоснабжения и водоотведения.
Ключевые слова
системы водоснабжения и водоотведения , удельное водопотребление , численность населения , выбор предпочтительного варианта строительства и реконструкции систем
|
DOI 10.35776/VST.2022.11.03
УДК 628.35
Харькина О. В.
Сравнение результатов расчета аэротенков по методу Даниловича–Эпова и модели ASM2d (часть 2)
Аннотация
Продолжен анализ предложенной Д. А. Даниловичем и А. Н. Эповым Методики расчета аэротенков, которая основана на немецкой методике ATV. В силу определенной ограниченности эмпирической методики ATV, разработанной на основании данных только тех сточных вод, на которых авторы смогли провести исследования, методика ATV не может быть применена за пределами тех очистных сооружений, на которых проведены эти исследования. Проведено сравнение Методики с моделью ASM2d (матрица уравнений ферментативной кинетики, описывающих скорости роста микроорганизмов и скорости соответствующих биохимических процессов), а также с методикой НИИ ВОДГЕО/СамГТУ, которая является полностью теоретической моделью, а расчетные формулы представляют собой уравнения ферментативной кинетики. Расчеты аэротенков по формулам ферментативной кинетики были заложены еще в СНиП «Канализация. Наружные сети и сооружения» в 1974г., а уже в СНиПе 1984г. расчет был дан в виде отработанной методики для сооружений биологической очистки на окисление органических соединений. Эмпирический же подход, предлагаемый в Методике, вызывает не только технологический вопрос об области ее применения, но и вопрос ее целесообразности в целом. Применение эмпирических подходов, к которым относится Методика, формально связывает между собой заложенные параметры в виде неизменяемых коэффициентов и эмпирических зависимостей, полученных экспериментально в узком диапазоне параметров и условий конкретного объекта, что создает риски существенных ошибок. Показано, что Методика для городских сточных вод дает заниженные объемы аэротенков на десятки процентов по сравнению с результатами расчетов по теоретическим методикам ASM2d и ВОДГЕО/СамГТУ, разработанной В. Н. Швецовым, С. В. Степановым, К. М. Морозовой, которые описывают процессы очистки сточных вод с помощью формул ферментативной кинетики. При этом показано, что ASM2d и методика ВОДГЕО/СамГТУ дают высокую сходимость результатов в пределах различий менее 10%, что позволяет говорить о корректности модели ASM2d и методики ВОДГЕО/СамГТУ, и ограниченности Методики, позволяющей ее использование только для грубых прикидочных расчетов.
Ключевые слова
сточные воды , биологическая очистка , нитрификация , денитрификация , активный ил , кинетические константы , теоретические и эмпирические математические модели , ASM2d , методика НИИ ВОДГЕО/СамГТУ , уравнения ферментативной кинетики , сравнительный расчет
|
DOI 10.35776/VST.2022.11.05
УДК 628.221
Волков С. Н., Лукьянчук М. Ю., Жукова А. Г., Житенев А. И., Рублевская О. Н., Ерофеев В. В., Игнатчик В. С., Игнатчик С. Ю., Кузнецова Н. В.
Экономическая эффективность мероприятий по адаптации систем водоотведения поверхностного стока к условиям изменяющегося климата
Аннотация
Процесс экономического обоснования мероприятий по адаптации систем водоотведения поверхностного стока к новым условиям эксплуатации сводится к решению оптимизационной задачи, в которой в качестве критерия оптимизации принимается максимальный экономический эффект в виде разницы между стоимостью предотвращенного ущерба от подтоплений территорий в периоды интенсивных дождей и затрат на инвестиционную и операционную деятельность. Обоснованность такого подхода очевидна, так как с вероятностной точки зрения полностью исключить подтопления невозможно. Соответственно, оценка эффективности адаптационных мероприятий должна осуществляться на основании сопоставления затрат и выгод. Ключевыми элементами такой оценки, наряду с обоснованием эффективных инженерных решений по адаптации, является определение количества подтоплений за расчетный период времени и ожидаемого от них ущерба, т. е. функции ущерба, которая представляет собой сумму произведений вероятностей возникновения ущерба и его стоимости. В Российской Федерации такой подход, учитывающий вероятности подтоплений, на нормативном уровне нереализуем, так как на этапе гидравлических расчетов учитывается вероятность превышения расчетной интенсивности дождей, а не выхода воды на поверхность. Кроме того, в отечественной практике в качестве инженерных мер по адаптации систем водоотведения преимущественно применяется метод реконструкции сетей, являющийся самым затратным по сравнению с другими альтернативными методами. Поэтому в статье на примере пилотного бассейна водоотведения проанализирована эффективность применения метода реконструкции сетей в сочетании с внедрением элементов «зеленой» инфраструктуры и регулирования потоков сточных вод.
Ключевые слова
экономическая эффективность , площадь водосбора , система водоотведения поверхностного стока , подтопления , адаптационные мероприятия
|
DOI 10.35776/VST.2022.11.06
УДК 628.35
Кофман В. Я., Вишневский М. В., Баурина А. В.
Грибные культуры для биодеградации органических микрозагрязнений в сточных водах (обзор)
Аннотация
В настоящее время ведется активная разработка способов удаления органических микрозагрязнений, присутствующих в сельскохозяйственных, промышленных и хозяйственно-бытовых сточных водах. Характерными свойствами этих веществ являются химическая стабильность и потенциальная токсичность. Органические микрозагрязнения, как полагают, могут оказывать негативное воздействие на окружающую среду и здоровье человека даже в следовых концентрациях. К веществам такого рода относят фармацевтически активные вещества, средства личной гигиены, вещества, нарушающие работу эндокринной системы, пестициды, промышленные химические вещества и пр. Традиционный биологический процесс на основе бактериальных культур не обеспечивает эффективную биодеградацию данных веществ на очистных сооружениях. В качестве сравнительно нового, но весьма перспективного способа удаления органических микрозагрязнений рассматривают биодеградацию с использованием грибов, вызывающих белую гниль древесины, в основном представленных базидиомицетами, включающими Pleurotus ostreatus, Phanerochaete chrysosporium, Trametes versicolor, Ganoderma lucidum, Irpex lacteus. В окружающей среде эти грибы эффективно разрушают лигнин для высвобождения более легко метаболизируемых углеводов – гемицеллюлозы и целлюлозы. В данном процессе участвуют внеклеточные лигнинолитические ферменты, органические кислоты, медиаторы и вспомогательные ферменты. Отличительной особенностью ферментативного механизма является его неспецифичность, обусловленная действием через образование свободных радикалов. Благодаря этому свойству внеклеточные ферменты грибов способны трансформировать широкий спектр органических молекул, включая загрязняющие вещества, присутствующие в сточных водах. В проведенных многочисленных исследованиях получены хорошие результаты биодеградации органических микрозагрязнений, в том числе на реальных сточных водах, в непрерывном режиме и широком диапазоне рабочих условий в присутствии автохтонных микроорганизмов.
Ключевые слова
сточные воды , лекарственные препараты , биодеградация , грибы, вызывающие белую гниль древесины , пестициды , эндокринные разрушители
|
|
