Научная электронная библиотека

Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

Охрана и защита, обустройство, индикация и тести-рование природной среды. Сборник статей студентов, аспирантов и преподавателей: Научно-учебное издание

Мазуркин П. М.,

ДИНАМИКА КОНЦЕНТРАЦИИ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ В ПРУДЕ-НАКОПИТЕЛЕ ОАО «ТГК-5» (М.И. Лебедева, магистрант (ЗОС-51))

В Республике Марий Эл наиболее крупным представителем тепловых электростанций, негативно влияющий на окружающую природную среду, является Марийский филиал ОАО "Территориальная генерирующая компания № 5" (ТЭЦ-2).

Предприятие относится к теплофикационному типу, где осуществляется выработка электрической и тепловой энергии и горячая вода передаются промышленным и коммунально-бытовым потребителям.

Исходной водой для водоподготовительных установок ТГК-5 является вода из городского водопровода для установки подпитки теплосети и вода собственного водозабора на р. Малая Кокшага для обессоливающей установки. Основным видом топлива для энергетических и водогрей­ных котлов на предприятии является природный газ, а как резервное толпиаво - мазут.

Одним из элементов ТЭЦ-2 является бывшая котловина под золоотвал. Изначально он предназначался для накопления золы, шлака. В настоящее время, когда предприятие работает на газу, золоотвал используется как пруд-накопитель. Отстойник-накопитель полезной емкостью 3,7 млн. м³ расположен в 3,0 км от площадки ТЭЦ в пойме реки Нолька. Его чашей является выработка песчаного карьера. В связи с тем, что из карьера выбран весь песок, золоотвал является односекционный с пойменным типом.

Объем воды при полном заполнении чаши составляет 4,2 млн. м³, с общей площадью зеркала 303 т.м². В основании грунта - глина. Уровень максимального заполнения - 87,25 м. Для предотвращения размыва дамбы есть крепление наружного и внутреннего откосов дамбы каменной наброской до установившегося уровня воды.

Сброс воды в пруд-накопитель в основном с химического цеха:

- регенерационные воды после натрий-катионитовых фильтров;

- нейтрализованные воды после регенерации обессоливающей установки с котлотурбинного цеха;

- частично с охлаждения пробоотборных точек;

- с охлаждением сетевых насосов;

- периодическое опорожнение циркводоводов, сетевых трубопроводов, котлов.

В состав этой воды входят такие загрязняющие вещества, как: нефтепродукты, хлориды (рис. 1), сульфаты, железо, медь, натрий и др. В связи с критической отметкой заполнения отстойника-накопителя предусмотрен сброс воды в реку Малая Кокшага.

Рис. 1. Изменение концентрации хлоридов за 2005-2007 гг.

Были проанализированы содержание железа, натрия, нефтепродуктов, хлоридов. Сточные воды поступают после обессоливающей установки, наблюдается повышенное содержание хлоридов (1247 мг/л в ноябре 2005 г.), тогда как ПДК для рыбохозяйственных водоемов не должно превышать 300 мг/л. Хлор и его производные придают сточным водам ядовитые свойства. Поглощая кислород, вызывают массовую гибель рыбы, придают воде неприятный вкус и запах.

Проанализировав полученные данные в программной среде Curve Expert-1.3 (рис.1.), можно установить зависимость, выраженную уравнением (1) с коэффициентом корреляции, равным r = 0,680808 и стандартным отклонением S = 102,91879.

y = -0.0000000168299 t^4.51598exp(-0.00915 t^1.005)

cos (pi t/(1294.5584 -0.18007 t^1.2346) + 3.0362) +

+ 929.52749 exp(-0.0000041282 t)             (1)

Используя полученную зависимость, выполним вычисления абсолютной и относительной погрешности, а также определим значения составляющих готовой статистической закономерности (табл. 1).

В таблице 1 приняты следующие условные обозначения:

Т - количество дней за период 2005 - 2007 гг.;

Cl_факт - фактическое значение показателя, принятое по данным измерений в приведенных отчетах;

Cl_расч - расчетное значение показателя, получено по вычислениям с использованием готового статистического уравнения (1);

ε - остаток, абсолютная погрешность. Абсолютная погрешность (остаток) ε представляется разностью между измеренным и истинным (действительным) значениями измеряемой величины.

∆ - относительная погрешность. Относительная погрешность ∆, %, принимаемая относительно фактических значений показателя, представляется отношением абсолютной погрешности к истинному (действительному) зна­чению измеряемой величины.

Для оценки адекватности статистической модели принимается показатель - максимальная относительная погрешность ∆ _max, которая в таблице 1 подчеркнтута и равна 9,99 %. Максимальная относительная погрешность показывает достоверность статистической модели, описывающей количественные исходные данные. Доверительная вероятность D найденной зависимости, построенной на основе устойчивых законов, будет определяться по выражению: D = 100-|∆_max|.

В данном случае формулу (1) можно применять с доверием не ниже 100 - 9,00 = 91,00 %, т.е. перевод табличной модели в статистическую закономерность можно принять с высокой доверительной вероятностью. Поэтому формула (1) вполне заменяет таблицу.

По классификации уровня доверия к формуле, значение ∆_max входит в промежуток доверительной вероятности 95 ≥ D ≥ 90%.

Поэтому готовая статическая модель применима для долгосрочного прогнозирования и обоснования различных мероприятий по совершенствованию объектов исследования, а также для исследований технологических систем и частично природно-техногенных объектов. В дальнейшем нами былио выполнено прогнозироване по готовой модели (1).

Исследовав данные таблицы 1 и, построив график (рис. 2), нельзя сделать однозначный вывод об изменении концентрации хлоридов, т.к. наблюдаются как спады, так повышения.

В среднем цикличесие изменения концентрации хлоридов происходит в пределах от 758 мг/л в июле 2006 года до 1257 мг/л в ноябре 2005 года.

Но, получив зависимость (1), можно сделать приблизительный прогноз, полагаясь на который, сначала происходит снижение концентрации (до 900 мг/л до первого полугодия 2009), а в дальнейшем снова наблюдается ее рост. Этот факт указывает на аналичие волновой динамики содержания хлоридов в воде пруда-накопителя.

Причину колебательного возмущения хлоридов нужэно искать непосредственно на технологической цепочке производства тепла и электроэнерегии на ТЭЦ-2.

Рис. 2. Графики фактических и расчетных концентраций хлоридов за 2005-2007 гг.

За весь период исследования 2005 - 2007 гг. наблюдается превышение содержания концентрации хлоридов, поэтому необходимо предусмотреть меры по ее снижению.

Одним из таких методов является добавление карбида натрия или калия, что приводит к замещению ионов хлора и образованию осадка.