Моделирование процессов утилизации жидких отходов

Проблема утилизации жидких отходов особенно актуальна в угольной отрасли, где жидкие отходы имеют специфическую структуру — они представляют собой взвесь мелкодисперсных частиц и растворы химических соединений в воде. Обычно проводится консервация отходов в озерах-шламоотстойниках. Такой подход наиболее дешевый, но представляет определенную угрозу экологической безопасности — прорыв озера может привести к попаданию его содержимого в окружающую среду, в том числе в реки и озера, и нанести ей непоправимый вред¹. Полевые исследования характера течения в закрытых водоемах являются достаточно сложной задачей. Это связано как с масштабами водоемов (водохранилища, озера и т. п.), так и с практической невозможностью провести измерения (например, в затопленных шахтах). Поэтому при изучении таких течений на первый план выходит их математическое моделирование. При моделировании необходимо учитывать особенности предметной области. В данном случае — это значительное преобладание горизонтальных размеров над вертикальными (длина 6 км при диаметре 3 м), малая скорость течения, специфика примеси. Исходя из этого рассмотрено распространение примеси в затопленной шахте в случае нестратифицированной и стратифицированной идеальной жидкости с использованием метода сеток. Полученные разностные задачи решались с помощью метода неполной аппроксимации минимальных невязок. Таким образом были получены картины течения и распространения примеси в затопленной шахте, дающие представление о протекающих процессах.

При захоронениях жидких радиоактивных отходов в подземной гидросфере протекают сложные физико-химическе процессы. Работа^[1][2] посвящена математическому моделированию глубинного захоронения жидких радиоактивных отходов на примере Сибирского химического комбината. В ней показано, что масштаб объектов исследования изменяется в пределах трех порядков: от десятков метров до десятков километров. Мелкомасштабные модели используются для описания долговременных геоэкологических последствий. Модели среднего масштаба описывают процесс эксплуатации геотехнологических участков. Крупномасштабные модели применяются для изучения физико-химических процессов, протекающих в отдельных технологических объектах. Таким образом, для более точного прогнозирования последствий эксплуатации полигона глубинного захоронения жидких радиоактивных отходов (ЖРО) необходимо использование нескольких моделей различных масштабов, увязанных в единую иерархическую модель, для функционирования которой требуется создание соответствующей модели геологической среды, включающей в себя несколько взаимосвязанных цифровых субмоделей.

8.5.3. Прогнозирование процессов на полигонах твердых бытовых отходов В работе С. Н. Костарева^[3] использован комплексный детерминирование-вероятностный алгоритм описания и прогнозирования процессов на полигоне ТБО, разработаны модели и технологии управления полигоном ТБО с использованием современных аппаратно-программных средств математического моделирования. Проведен анализ различных математических моделей (физико-химических, эмпирических, статистических имитационных, эффективного управления), которые могут быть ориентированы на идентификацию основных биохимических процессов, протекающих внутри полигона. В работе описана аналитическая модель эффективного управления на полигоне, базирующаяся на материальном балансе потоков. Данная модель осуществляет управление биохимическими и физическими процессами на полигоне ТБО и направлена на изучение факторов, способствующих ускорению перехода этих процессов в метановую стадию для снижения экологической нагрузки на окружающую среду, оказываемую при поступлении в нее жидкой фазы биодеструкции ТБО.

• [1] Чирюкипа А. В. Математическое моделирование процесса утилизации жидких отходов в горных выработках затопленных шахт // Материалы IX Всероссийской конференциимолодых ученых по математическому моделированию и информационным технологиям.28—30 октября 2008 г., Кемерово.
• [2] Там же.
• [3] Костарев С. II. Математическая модель управления состоянием полигона твердыхбытовых отходов: автореф. дис… канд. техн. наук. Пермь, 2003.