По всем вопросам звоните:

+7 495 274-22-22

УДК: 547.992.3:51-74

Применение методов нелинейной динамики для анализа результатов мониторинга сточных вод

Карманов А.П. д-р хим. наук, профессор, вед. научный сотрудник, Институт биологии Коми научного центра Уральского отделения Российской академии наук, г. Сыктывкар, Е-mail: apk0948@yandex.ru
Кочева Л.С. д-р хим. наук, руководитель лаборатории, Институт геологии Коми научного центра Уральского отделения Российской академии наук, г. Сыктывкар, Е-mail: karko07@mail.ru
Щемелинина Т.Н. канд. биол. наук, научный сотрудник, Институт биологии Коми научного центра Уральского отделения Российской академии наук, г. Сыктывкар, Е-mail: apk0948@yandex.ru

В комплексе мероприятий по снижению антропогенного загрязнения окружающей среды важная роль принадлежит мониторингу сточных вод предприятий, осуществляемому путем количественной оценки и анализа нормируемых показателей качества сточных вод на очистных сооружениях. Данная статья посвящена исследованию изменчивости состава сточных вод промышленного предприятия в различные периоды времени с помощью современных методов математического анализа временных рядов, характеризующих интегрально динамику процессов поступления и обезвреживания загрязняющих веществ.

Литература:

1. Безручко Б.П., Смирнов Д.А. Математическое моделирование и хаотические временные ряды. – Саратов: ГосУНЦ Колледж, 2005. – 320 с.

2. Малинецкий Г.Г., Потапов А.Б. Современные проблемы нелинейной динамики. – М.: Эдиториал УРСС, 2000. – 336 с.

3. Мун Ф. Хаотические колебания. – М.: Мир, 1991. – 312 с.

4. Рюэль Д., Такенс Ф. Странные аттракторы. – М.: Мир, 1991. – С. 117–151.

5. Секушин Н.А., Карманов А.П. Разработка новых подходов к описанию кинетики полихронного типа // Лесной журнал. – 2006. – № 4. – С. 120–131 (Изв. высш. учеб. заведений).

В комплексе мероприятий по снижению антропогенного загрязнения природной среды лежит экологический мониторинг водной среды, основным элементом которого следует считать мониторинг сточных вод предприятий. Эта деятельность осуществляется посредством анализа нормируемых и контролируемых показателей качества сточных вод на входе и выходе с очистных сооружений, а в случае необходимости – по стадиям очистки. Такого рода ретроспективный анализ не позволяет в полной мере прогнозировать и управлять процессами загрязнения природных водоемов. На наш взгляд, для совершенствования мероприятий по защите водной среды необходим также математический анализ так называемых временных рядов [1], т. е. динамики состояния сточных вод на входе и выходе из очистных сооружений. Установление закономерностей изменения качества сточных вод в течение достаточно продолжительного периода позволит прогнозировать уровень загрязнения водной среды, что создаст дополнительные возможности по уменьшению рисков при принятии решений производственного характера.

Традиционный подход к анализу результатов наблюдений связан с использованием статистических методов, основными из которых являются регрессионный и дисперсионный. Указанные методы зачастую не приводят к положительным результатам, поскольку далеко не всегда удается найти прямую взаимосвязь между производственными процессами и уровнем загрязнения промышленных стоков. Показано, что более перспективным подходом является применение современных методов нелинейной динамики [2, 5].

В данной работе для анализа данных мониторинга сточных вод в виде временных рядов использован аппарат фрактальной математики и химической синергетики с привлечением методов Паккарда и Грассберга-Прокаччиа. На первом этапе исследования в качестве критерия загрязненности сточных вод был использован так называемый показатель ХПК (химическое потребление кислорода), который дает суммарное количество загрязняющих веществ, способных к окислению.

Для математического анализа использовали аналитические данные ежесуточных определений показателя ХПК на одном из предприятий лесопромышленного комплекса за два периода: с мая 1994 г. по май 1999 г.; с мая 2012 г. по ноябрь 2012 г. Места отбора проб: приемная камера (ПК) и пруд-аэратор (ПА). Длина первого ряда для приемной камеры (ПК-1) составляла 1825 точек, второго ряда (ПК-2) – 183 точки; длины временных рядов для очищенных стоков ПА-1 – 1795 точек, ПА-2 – 191 точка.

Для Цитирования:
Карманов А.П., Кочева Л.С., Щемелинина Т.Н., Применение методов нелинейной динамики для анализа результатов мониторинга сточных вод. Водоочистка. 2016;7.
Полная версия статьи доступна подписчикам журнала
Язык статьи:
Действия с выбранными: