СПОСОБ КОНТРОЛЯ ЗАГРЯЗНЕНИЙ РЕКИ

СПОСОБ КОНТРОЛЯ ЗАГРЯЗНЕНИЙ РЕКИ


RU (11) 2058270 (13) C1

(51) 6 C02F5/00 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 26.12.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 4919533/26 
(22) Дата подачи заявки: 1991.03.14 
(45) Опубликовано: 1996.04.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: 1. Авторское свидетельство СССР N 1134547, кл. C 02F 1/00, G 01N 33/18, 1985. 2. Создать и освоить автоматизированную систему контроля загрязнения реки Томи (АСКЗРТ). Промежуточный отчет N ГР 01820078337. Кемеровский НИИХП, 1983, с.31. 
(71) Заявитель(и): Барнаульская инновационно-экологическая фирма "БИНЭФ" 
(72) Автор(ы): Ястремский Ю.Н.; Винокуров Ю.И.; Козлов В.В.; Краснов Ю.Г. 
(73) Патентообладатель(и): Барнаульская инновационно-экологическая фирма "БИНЭФ" 

(54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ЗАГРЯЗНЕНИЙ РЕКИ 

Использование: изобретение относится к способам и средствам мониторинга окружающей среды и может быть использовано для контроля загрязнений водоемов. Сущность: измеряют концентрацию загрязняющего компонента на входе и выходе контролируемого участка, вычисляют их разность, сравнивают измеренные значения с предельно допустимым значением концентрации (ПДК), а разность - с предельной погрешностью метода контроля. При одновременном превышении разности предельной погрешности метода и измеренной концентрации ПДК на выходе участка делают вывод о загрязнении в зоне контроля, при значениях разности, меньших предельной погрешности, и превышении ПДК измеренных концентраций на входе и выходе - загрязнение произошло до границы участка, при превышении ПДК концентраций на входе и выходе участка и превышении разности предельной погрешности - загрязнение произошло одновременно на входе и в пределах участка. Способ позволяет своевременно диагностировать место загрязнения реки и принимать природоохранные меры. 1 з. п. ф-лы, 2 ил., 1 табл. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к способам и средствам мониторинга окружающей среды и может быть использовано для контроля загрязнений водоемов.

Известен способ контроля загрязнения поверхностных вод реки путем измерения концентрации загрязняющего компонента в воде с помощью переносных приборов или стационарных многопараметрических анализаторов [1]

Однако при контроле загрязнения с использованием анализаторов не учитывается предыстория процесса, что не позволяет установить причину и место загрязнения реки.

Известен более совершенный способ контроля загрязнения поверхностных вод реки, реализованный в системе [2] предусматривающий измерение концентрации загрязнителей с использованием двух стационарных анализаторов загрязнения, устанавливаемых на входе и выходе контролируемого участка реки, а также передвижную станцию наблюдения, контролирующую воду в местах наиболее вероятных загрязнений реки, последующую регистрацию измеренных значений концентраций загрязняющих компонентов, их сравнение с предельно допустимыми значениями (ПДК) и установления очагов загрязнения по превышению ПДК.

Недостаток данного способа низкая точность, проявляющаяся в невозможности дифференциальной диагностики очагов загрязнения поверхностных вод.

Цель изобретения повышение точности контроля.

Указанная цель достигается тем, что 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 уставки 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.

Способ отличается тем, что при вычислении разности концентраций в качестве значения концентрации, контролируемой на выходе участка путем последовательного перебора, используют значения концентраций, измеренных в местах наиболее вероятного загрязнения воды, сканируя принимаемое для контроля место, начиная от нижней границы города в направлении против течения реки, и устанавливают верхнюю границу очага загрязнения как место, характеризуемое равенством вычисленной разности концентрации предельной погрешности метода контроля.

На фиг. 1 изображена система, реализующая предлагаемый способ; на фиг. 2 блок-схема алгоритма диагностики загрязнений.

Система содержит объект 1 контроля поверхностные воды реки, анализаторы 2 концентрации, блок 3 синхронизации, задатчик 4 запаздывания i-го участка контроля, задатчик 5 ПДК, задатчик 6 установки предельной погрешности метода контроля, вычислительный блок 7, логический блок 8, индикатор 9.

Способ контроля реализуют следующим образом.

Измеряют с помощью анализаторов 2 значения концентрации загрязняющего j-го компонента в начале и в конце контролируемого i-го участка реки. Измеренные значения синхронизируют с помощью блока 3 с учетом запаздывания i изменений концентраций на i-м участке, вводимым с помощью задатчика 4. Далее с помощью вычислительного блока 7 сравнивают измеренные и синхронизированные значения концентрации Сkij(t), Снij(t i) со значениями уставки ПДК, СПДК. Здесь же вычисляется перепад концентраций Скij(t) и Снij(t i) и сравнивается с погрешностью метода контроля концентрации jмет, задаваемой с помощью задатчика 6. После этого с помощью блока 8 производят дифференциальную диагностику причины загрязнения реки путем сопоставления и логического анализа измеренных и вычисленных значений с предельными отклонениями и уставкой погрешности метода контроля jмет.

Наличие загрязнения поверхностных вод на i-м участке реки устанавливают с помощью вычислительных и логических блоков системы путем сравнения измеренных и вычисленных значений концентраций j-го загрязняющего компонента.

При отсутствии загрязнения воды на входе и внутри i-го участка выходные сигналы блоков системы в момент времени t будут связаны следующими соотношениями



где Снij, Скij концентрация j-го загрязняющего компонента в начале (Н) и конце (К) i-го участка реки;

СjПДК предельно допустимое значение концентрации j-го компонента;

i- время запаздывания изменения концентрации компонента от начала до конца i-го участка.

Логическое устройство системы 8 при выполнении условия (1) выдает на индикатор состояния 9 сигнал "Загрязнений поверхностных вод сверх ПДК нет".

При появлении загрязнения на входе i-го участка величина Снij будет превышать ПДК, т.е.

Снij(t)>CjПДК+ Сj, (2) где Сj допуск уставки

Из-за аккумулирующей способности реки это загрязнение может и не привести к недопустимому превышению концентрации j-го загрязняющего компонента на выходе участка, т.е. одновременно с (2) может иметь место и выражение

Скij(t) СjПДК.

Этот, наиболее простой, случай описывается следующим соотношением:

C+ Ci 

При возникновении загрязнения на выходе i-го участка, т.е. при

Скij (t)>CjПДК+ Cj

путем дополнительных вычислительных и логических операций выполняют распознавание причины, вызвавшей это загрязнение.

При этом возможна одна из трех распознаваемых ситуаций:

I загрязнение воды i-го участка сверх ПДК произошло из-за наличия загрязнителя на входе контролируемого участка;

II загрязнение воды произошло в пределах контролируемого участка;

III загрязнение воды произошло как на входе, так и в пределах контролируемого участка.

Для решения задачи распознавания ситуаций I-III дополнительно вычисляют разность (перепад) значений концентрации j-го компонента на входе и выходе i-го участка реки, при этом их синхронизируют во времени с учетом времени запаздывания изменения концентрации на i-м участке i, т.е. вычисляют Сij по выражению (4)

СijСкij(t)-Cнij(t i), (4)

В этом случае при диагностике ситуации I выходные сигналы с блоков системы будут связаны следующими соотношениями



где jмет уставка предельной погрешности метода контроля j-го компонента.

При загрязнении же поверхностных вод в пределах i-го участка будет иметь место соотношение

Cij=Cкij(t)-Cнij(t- i)> jмет (6)

При диагностике данной, ситуации II выходные сигналы блоков системы (3-8) будут связаны следующими соотношениями



Ситуация III, когда одновременно наблюдается загрязнение воды как на входе участка, так и на самом контролируемом участке, будет определяться следующими соотношениями:





Для более детальной диагностики начала очага загрязнения внутри i-го участка реки (в ситуациях II и III) в качестве значения концентрации, контролируемого на выходе участка путем последовательного перебора, используют значения концентраций, измеренных в местах наиболее вероятного загрязнения воды.

Для этого принимаемое для контроля место перемещают с помощью подвижного плавсредства или коммутируя стационарные анализаторы, начиная от нижней границы города в направлении против течения реки, проверяя для каждого случая выполнение условия (7). Верхнюю границу загрязнения определяют по условию

Сij= jмет (9)

Способ может быть реализован как оператором по показаниям лабораторных, переносных или стационарных средств контроля с помощью персональной микроЭВМ, выполняющей вычислительные и логические операции (1)-(8), так и автоматизированной системой управления.

В последнем случае операции (1)-(8) могут реализовываться как аппаратным путем (отдельные модули системы, приведенной на фиг. 1), так и программным путем с автоматическим вводом информации от датчиков и выводом результатов контроля на терминалы (печать, индикация). Для этого случая реализация способа дополнительно поясняется приведенной на фиг. 2 блок-схемой алгоритма диагностики загрязнений i-го участка реки, где в блоках логики реализуются формулы 6-8, существо же математических операций, реализуемых остальными блоками схемы (сглаживание, сдвиг на i, сравнение) раскрыто в надписях блоков, приведенных на фиг. 2.

Изучение и экспериментальное исследование причин загрязнений реки Обь (на наиболее загрязненном участке реки в районе г. Барнаула) показало, что на ряде крупных заводов от 50 до 80% сточных вод сбрасывается в реку без очистки. В целом же сброс загрязненных производственных сточных вод в районе г. Барнаула составляет более 220, 10 млн. м3/год. Расположенный выше по течению реки г. Бийск также сбрасывает в реку более 60, 10 млн. м3/год загрязненных промстоков. В самом г. Барнауле можно выделить основные источники загрязнения промпредприятия, например, Барнаульский шинный завод ежегодно сбрасывает в водоем около 13 млн. м3/год неочищенных стоков, а ПО "Химволокно" 10 млн.м3/год.

Как результат всех этих сбросов концентрация вредных веществ в водоеме превышает ПДК в отдельные периоды времени в 10-100 раз, в том числе содержание нефтепродуктов в 5-10 раз выше ПДК.

Результаты экспериментальных данных загрязнений за 1989 г. полученных с помощью городской СЭС, приведены в таблице. Их анализ показал, в частности, что изменение средних значений концентраций основных загрязнителей на участке реки от верхнего до нижнего створов наблюдения колеблется в пределах 10-500% от первоначального значения.

Учитывая, что погрешность контроля 1-3% можно сделать следующие выводы.

Введенная новая операция контроля и вычисление разности концентрации на входе и выходе контролируемого участка реки реализуема существующими методами контроля.

Значительная величина разности концентрации на входе и выходе участка свидетельствует об информативности этого, вновь введенного показателя и актуальности его контроля для своевременной диагностики места загрязнения участка реки.

Сказанное выше свидетельствует об актуальности своевременной дифференциальной диагностики причин загрязнений реки. Это в свою очередь даст возможность принять соответствующие меры по управлению природоохранными мероприятиями, в частности за счет предъявления штрафных санкций предприятиям, загрязняющим водоемы.

Технико-экономическая эффективность создания системы управления природопользованием, в том числе системы мониторинга водной среды, определяется следующими факторами: созданием оптимальных условий жизнедеятельности людей; восстановлением природного потенциала; рациональным использованием, восстановлением и охраной ресурсов в условиях интенсивного развития производительных сил Алтайского края. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. СПОСОБ КОНТРОЛЯ ЗАГРЯЗНЕНИЙ РЕКИ путем измерения концентрации загрязняющего компонента в ее поверхностных водах на входе и выходе контролируемого участка, а также в местах наиболее вероятного загрязнения воды по направлению течения реки в зоне контролируемого участка с последующим установлением участка загрязнения, сравнения результата измерений с предельно допустимым значением концентрации (ПДК), отличающийся тем, что, с целью повышения точности, дополнительно вычисляют разность синхронизированных во времени значений концентраций загрязняющего компонента на входе и выходе контролируемого участка, после чего сравнивают вычисленное значение разности концентрации с предельной погрешностью применяемого метода контроля концентраций, причем при превышении разности порогового значения предельной погрешности метода и контроля с одновременным превышением ПДК концентрации на выходе участка и допустимом значении концентрации на входе участка, делают вывод о наличии загрязнения воды в зоне контролируемого участка, при значениях разности меньших уставки предельной погрешности метода контроля с одновременным превышением ПКД концентраций на входе и выходе участка делают вывод о загрязнениях поверхностных вод до границы контролируемого участка, а при превышениях ПДК концентраций на входе и выходе контролируемого участка с одновременным превышением разности значений концентраций предельной погрешности метода контроля делают вывод об одновременном наличии загрязнений как на входе, так и в пределах контролируемого участка.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при вычислении разности концентраций в качестве значения концентрации, контролируемой на выходе участка путем последовательного перебора, используют значения концентраций, измеренных в местах наиболее вероятного загрязнения воды, сканируя принимаемое для контроля место, начиная от нижней границы города в направлении против течения реки, и устанавливают врехнюю границу очага загрязнения как место, характеризуемое равенством вычисленной разности концентраций и предельной погрешности метода контроля.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Воздухо- и водоочистка. Опреснительные установки






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "и" означает, что будут найдены только те страницы, где встречается каждое из ключевых слов. Например, при запросе "очистка воды" будет найдено словосочетание "очистка воды". При использовании режима "или" результатом поиска будут все страницы, где встречается хотя бы одно ключевое слово ("очистка" или "воды").

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+очистка -воды".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "сток" будут найдены слова "стоков", "стоки" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу "сток!".


Устройства и способы водоочистки | Опреснительные установки. Дистилляторы | Устройства и способы воздухоочистки


Рейтинг@Mail.ru