Классификация и экологическая оптимизация природно-техногенных систем

Сентябрь 3, 2022

Главная
Алгебра
Классификация и экологическая оптимизация природно-техногенных систем

Содержание

2. ПТС можно представить как искусственную физико-химическую систему, исходя из того, что процессы переноса массы, энергии и
3. Физико-химическая система – это m-фазная, n-компонентная система, распределенная в пространстве и переменная во времени, осложненная совместными
4. Исходя из данного определения искусственные физико-химические системы, в зависимости от характера их взаимодействия с природной средой
5. 3 уровень – система «Промышленное предприятие – окружающая среда», т.е. природно-техногенная физико-химическая система, состоящая из совокупности
6. Наибольший интерес с точки зрения природообустройства представляют физико-химические системы 3-5 уровней, являющиеся природно-техногенными системами. Интенсивность процессов
7. Импактная зона – это целенаправленно преобразованная территория, на которой размещены промышленные объекты. В ней сконцентрированы вещества
8. Активная подзона представляет собой совокупность технологический аппаратов и линий, осуществляющих процессы переработки природных ресурсов в экстремальных
9. Подзона ослабленной активности охватывает территории, на которых расположены склады сырья, готовой продукции, реагентов и т.д. Она
10. В периферийной подзоне располагаются хранилища и накопители отходов производства, отличающиеся повышенными концентрациями загрязняющих веществ при нормальных
11. Зона влияния представляется естественным ландшафтом, но с повышенными концентрациями веществ, используемых в технологических процессах. В ней
12. Функционирование любой физико-химической системы приводит к образованию информационно-насыщенных, нестационарных материально-энергетических полей, величины характеристик которых существенно превышают
13. Основываясь на классической теории поля, импульс взаимодействия техногенной и природной подсистем открытой физико-химической системы можно представить
14. Условием оптимизации функционирования физико-химической системы является сбалансированность при определенных ограничениях, накладываемых спецификой самой системы, взаимодействия техногенной
15. Реализация указанного условия оптимизации может быть достигнута за счет сокращения поступления материальных и энергетических отходов в
16. Уровень эколого-экономической оптимальности техногенной составляющей природно-техногенной системы можно оценить по выражению где: К1 – коэффициент использования
17. Коэффициенты определяются по формулам: здесь: QФ,QР – фактическая и расчетная мощности производства; Мпр – масса продукции
18. Основные принципы и задачи оптимизации геотехнических систем
21. Скачать презентацию

Слайд 2

ПТС можно представить как искусственную физико-химическую систему, исходя из того, что

процессы переноса массы, энергии и информации в них подчиняются одним и тем же общим закономерностям.
При этом природную подсистему следует рассматривать как химический реактор с распределенными параметрами, процессы внутри которого направлены на нейтрализацию техногенной нагрузки.

Слайд 3

Физико-химическая система – это m-фазная, n-компонентная система, распределенная в пространстве и

переменная во времени, осложненная совместными явлениями различной природы (гидромеханические, химические, тепловые, диффузионные и т.д.) и своими линейными и рассредоточенными параметрами, в которой при наличии источника или стока в каждой точке гомогенной среды и на границе фаз происходит перенос вещества, энергии, информации.

Слайд 4

Исходя из данного определения искусственные физико-химические системы, в зависимости от характера

их взаимодействия с природной средой и степени трансформации природных ресурсов, энергии и информации, можно представить пятью уровнями:
1 уровень – технологический аппарат, т.е. техническая физико-химическая система, предназначенная для реализации одного или нескольких параллельно протекающих процессов, по физико-химической трансформации природных ресурсов (включая и вторичные ресурсы) или для производства (утилизации) энергии, при одних параметрах в рабочей зоне.
2 уровень – технологическая линия, т.е. техническая физико-химическая система, представляющая собой последовательность взаимосвязанных материальными и энергетическими потоками физико-химических систем 1-го уровня и предназначенная для осуществления ряда последовательных физико-химических процессов преобразования сырья в целевую продукцию.

Слайд 5

3 уровень – система «Промышленное предприятие – окружающая среда», т.е. природно-техногенная

физико-химическая система, состоящая из совокупности физико-химических систем 2-го уровня, связанных между собой основными и вспомогательными процессами, и обеспечивающая выпуск одного или нескольких видов целевой продукции, и окружающей природной среды.
4 уровень - система «Промышленное узел – окружающая среда», т.е. природно-техногенная физико-химическая система, состоящая из совокупности физико-химических систем 3-го уровня, объединенных взаимосвязанной инфраструктурой (источники энергии, транспортная сеть, социально-культурные и бытовые объекты и т.д.)
5 уровень - Территориально-производственный комплекс – природно-техногенная физико-химическая система, состоящая из совокупности физико-химических систем 4-го уровня, связанных по принципу ресурсных и производственно-технологических циклов с целью полного использования ресурсного потенциала региона.

Слайд 6

Наибольший интерес с точки зрения природообустройства представляют физико-химические системы 3-5 уровней,

являющиеся природно-техногенными системами. Интенсивность процессов в этих системах обусловлена спецификой технологических процессов. Территория указанных систем складывается из сочетания зон двух типов: импактных зон (зон непосредственного влияния) и зон косвенного влияния.

Слайд 7

Импактная зона – это целенаправленно преобразованная территория, на которой размещены промышленные

объекты. В ней сконцентрированы вещества и энергии участвующие в технологических процессах. В импактной зоне выделяются три подзоны: активная, ослабленной активности и периферийная.

Слайд 8

Активная подзона представляет собой совокупность технологический аппаратов и линий, осуществляющих процессы

переработки природных ресурсов в экстремальных условиях интенсивных нагрузок. Следовательно, здесь формируются максимальные техногенные нагрузки, на окружающую среду, характер проявления которых определяется степенью открытости технических систем, т.е. интенсивностью материально-энергетического обмена с окружающей средой.

Слайд 9

Подзона ослабленной активности охватывает территории, на которых расположены склады сырья, готовой

продукции, реагентов и т.д. Она характеризуется высокой концентрацией веществ, участвующих в технологическом процессе, нормальными давлением и температурой и большей степенью открытости, чем активная подзона.

Слайд 10

В периферийной подзоне располагаются хранилища и накопители отходов производства, отличающиеся повышенными

концентрациями загрязняющих веществ при нормальных температуре и давлении. В этой подзоне достаточно высока нагрузка на окружающую среду, что связано с осуществлением процессов миграции веществ в условиях преобразованного ландшафта (зачастую с перемещенными, нарушенными грунтами), нарушенных почвенном покрове и растительности и измененной динамики подземных вод. Технические системы, расположенные в рассматриваемой подзоне, являются практически открытыми с частичными ограничениями (локализованные хранилища, водонепроницаемые покрытия и т.д.).

Слайд 11

Зона влияния представляется естественным ландшафтом, но с повышенными концентрациями веществ, используемых

в технологических процессах. В ней в наибольшей степени проявляется действие механизма самоочищения природной среды, которое зависит от географических условий, величины техногенного давления (пресса) и предельно допустимых экологических нагрузок.

Слайд 12

Функционирование любой физико-химической системы приводит к образованию информационно-насыщенных, нестационарных материально-энергетических полей,

величины характеристик которых существенно превышают значения соответствующих характеристик окружающей среды. Кроме того, при переходе от более низких уровней системы к более высоким, может наблюдаться наложение этих полей, что является причиной образования локальных критических зон с аномально высокими показателями их материальной и энергетической составляющих. Указанное состояние необходимо учитывать при оптимизации физико-химических систем.

Слайд 13

Основываясь на классической теории поля, импульс взаимодействия техногенной и природной подсистем

открытой физико-химической системы можно представить в виде:
где: кт,кп – коэффициенты массоэнергопереноса для субстанций генерируемых соответственно техногенной и природной подсистемами;
Δт, Δп – движущие силы процессов переноса, проявляющиеся, соответственно в техногенной и природной подсистемах;
F – площадь контакта техногенной и природной подсистем в процессе массоэнергопереноса;
R – расстояние, на котором проявляется влияние техногенной подсистемы на природную за время τ.

Слайд 14

Условием оптимизации функционирования физико-химической системы является сбалансированность при определенных ограничениях, накладываемых

спецификой самой системы, взаимодействия техногенной и природной подсистем, т.е. оптимизация импульса этого взаимодействия, которая при τ≈const представляется следующим образом:

Слайд 15

Реализация указанного условия оптимизации может быть достигнута за счет сокращения поступления

материальных и энергетических отходов в окружающую среду (снижения интенсивности этого поступления), уменьшения площади контакта техногенной и природной подсистем и максимально возможной изоляции производственных процессов от активных компонентов природной среды (воды, воздуха).

Слайд 16

Уровень эколого-экономической оптимальности техногенной составляющей природно-техногенной системы можно оценить по выражению
где:

К1 – коэффициент использования производственной мощности;
К2 – коэффициент использования сырьевых ресурсов, характеризующий технологический выход продукции;
К3 – коэффициент экологической эффективности очистных сооружений;
К4 – коэффициент экологической безопасности производства.

Слайд 17

Коэффициенты определяются по формулам:
здесь: QФ,QР – фактическая и расчетная мощности производства;
Мпр

– масса продукции с учетом переработанных и утилизированных отходов;
Мс – масса сырья;
Мр – масса вспомогательных ресурсов;
K3’- коэффициент обеспеченности очистными сооружениями;
K3”- коэффициент эффективности очистных отходов;
K3’”- коэффициент утилизации уловленных отходов;
mоб, mоп, mул, mут - соответственно масса образовавшихся, поступивших на очистные сооружения, уловленных и утилизированных отходов в единице относительной токсичной массы;
mпд3, mф – разрешенное предельное и фактическое поступление загрязняющих веществ в природную вреду в единицах относительной токсичной массы.

Слайд 18

Основные принципы и задачи оптимизации геотехнических систем

Слайд 19