Методические указания по лабораторным работам По дисциплине (стр. 5 из 6)

Производство 1

Вредные выбросы по сульфитно-целлюлозной отрасли

Производство	Показатели состава производственных СВ	Размерность	Величина
			Сγ
			до очистки	после очистки
Товарной сульфитной небеленой целлюлозы на натриевом основании (из хвойной древесины)	БПК5 ХПК взвеш. вещ-ва РН	МГО2/л МГО2/л мг/л	350 2400 105 4,5	20 1950 30 7
Товарной беленой сульфитной целлюлозы из хвойных пород древесины для бумаг	БПК5 ХПК взвеш. вещ-ва РН	МГО2/л МГО2/л мг/л	250 1750 95 6,6	12 1520 30 6,6

ПДК для соответствующих производственных СВ составляет (согласно таблице 3 приложения методички): БПК₅ – 3 мг/л; ХПК – 5мг/л; взвеш. вещ-ва – 0,25 мг/л; РН – 7.

Таким образом, получаем следующие значения КТН для отрасли 1:

; ;

Производство 2

Вредные выбросы по отрасли производства бумаги

Производство	Показатели состава производственных СВ	Размерность	Величина
			Сγ
			до очистки	после очистки
Писчей бумаги №1	БПК5 ХПК взвеш. вещ-ва РН	МГО2/л МГО2/л мг/л	90 120 1500 6	10 40 20 6

ПДК для соответствующих производственных СВ составляет (согласно таблице 3 приложения методички): БПК₅ – 3 мг/л; ХПК – 5мг/л; взвеш. вещ-ва – 0,25 мг/л; РН – 7.

Таким образом, получаем следующие значения КТН для отрасли 2:

; ;

Производство 3

Вредные выбросы по деревообрабатывающей отрасли

Производство	Показатели состава производственных СВ	Размерность	Величина
			Сγ
			до очистки	после очистки
ДВП	БПК20 взвеш. вещ-ва РН	МГО2/л мг/л	2500 850 5	12,5 15 7,5
ДСП	БПК20 формальдегид РН	МГО2/л мг/л	300 1250 7,5	20 - 7,5

ПДК для соответствующих производственных СВ составляет (согласно таблице 3 приложения методички): БПК₂₀ – 3 мг/л;. формальдегид – 0,1 мг/л; взвеш. вещ-ва – 0,25 мг/л; РН – 7.

Таким образом, получаем следующие значения КТН для отрасли 3:

; ;

Полученный КТН позволяет определить относительную токсичность единицы объема сточных вод, содержащих в своем составе вредные вещества, величина которых ограничивается ПДК. Если фактическое содержание вредных веществ в единице объема сточных вод умножить на КТН этих веществ, т.е. «взвесить» вредные вещества с учетом их токсичности и отнести полученную сумму произведений к суммарному содержанию этих веществ в единице объема сточных вод, то получим величину, характеризующую относительную токсичность единицы объема сточных вод (в дальнейшем именуемую коэффициентом токсичности выброса – КТВ):

,

где С_γ^{до очистки} - фактическая концентрация γ – го вредного вещества в единице объема сточных вод, мг/л;

р – количество вредных веществ в сточных водах.

Таким образом, получаем следующие коэффициенты токсичности выброса суммарной каждой отрасли производства.

Производство 1:

Производство 2:

Производство 3:

Для сточных вод, прошедших очистку на очистных сооружениях, КТВ определяется аналогично, но с учетом снижения в результате очистки концентрации вредных веществ в единице объема сточных вод. Другими словами, сумму произведений КТН на фактическую концентрацию вредных веществ в единице объема сточных вод после очистки необходимо отнести к сумме концентрации этих веществ в единице объема сточных вод до очистки:

Производство 1:

Производство 2:

Производство 3:

Имея величину КТВ _{после очистки}, можно пересчитать общий сброс сточных вод из какого-либо источника с учетом их относительной токсичности для водоема, умножив общий сброс сточных вод a_j на КТВ _{после очистки}. Полученное произведение называется приведенным по токсичности сбросом сточных вод j-ой отрасли.

a ^‘_j = a_j * КТВ _{после очистки}

Данный расчетный показатель позволяет моделировать эколого-экономическую ситуацию, сложившуюся в каком-либо регионе. Для этого удобно использовать аппарат математического программирования.

Производство 1:

a ^‘₁ = 125 * 0,2025 = 25,313 м³/т

Производство 2:

a ^‘₂ = 45 * 0,7245 = 32,601 м³/т

Производство 3:

a ^‘₃ = 20 * 0,5128 = 10,256 м³/т

Составим математическую модель задачи в общем виде:

- целевая функция

- ограничения

;

где P_j - цена единицы продукции j-й отрасли;

c_i - удельные эксплуатационные затраты на очистку 1 м³ воды в i-й

схеме, р./м³ ;

K_i - удельные капитальные затраты на очистку 1 м³ воды, р./м³ ;

a^'_j - приведенный по токсичности сброс загрязненных вод j-й отрасли

на единицу произведенной продукции, м³/т;

∂_j - запланированный объем производства валовой продукции j-й отрасли, т;

b_i - годовая производительность i-й схемы очистки, м³ /год;

- расчетный объем j-й отрасли,

где x_ij - объем производства j-ой отрасли, сброс воды с которого очищается в i-й схеме очистки (в натуральном выражении), т.

При решении составленной задачи будет определен оптимальный объем валовой продукции с учетом сохранения заданного качества вод континентального шельфа.

Запишем математическую модель в развернутом виде:

- целевая функция

F= 7995,12*x₁₁+4993,71*x₁₂+2998,02*x₁₃+7987,86*x₂₁+4984,36*x₂₂+

+2995,08*x₂₃+7992,09*x₃₁+4989,81*x₃₂+2996,8*x₃₃→max

- ограничения

16692 ≤ 25,313*х₁₁+32,601*х₁₂+10,256*х₁₃ ≤ 19260

378 ≤ 25,313*х₂₁+32,601*х₂₂+10,256*х₂₃ ≤ 483

720 ≤ 25,313*х₃₁+32,601*х₃₂+10,256*х₃₃ ≤ 990

х₁₁+х₂₁+х₃₁≥200

х₁₂+х₂₂+х₃₂≥800

х₁₃+х₂₃+х₃₃≥100

Решение выполнялось с помощью ППП Excel:

ограничения
схема очистки	отрасль производства
	1	2	3
1	16692	<=	19260	142	449	100	<=	19260
2	378	<=	483	19	0	0	<=	483
3	720	<=	990	39	0	0	<=	990
200	449	100
>=	>=	>=
200	800	100
Норматив расхода воды
25,313	32,601	10,256
25,313	32,601	10,256
25,313	32,601	10,256
Коэффициенты целевой функции
7995,11889	4993,71355	2998,0223
7987,85989	4984,36456	2995,0812
7992,08969	4989,81219	2996,795
Значение целевой функции			4141811,1

Таким образом, расчетный объем производства 1-ой отрасли соответствует запланированному в размере 200 т., при этом используется три схемы очистки. При производстве 142 т. продукции сброс воды очищается по 1-ой схеме очистки, при 19 т. – используется 2-я схема, при 39 – 3-я схема.