Результат интеллектуальной деятельности: Способ контроля водоотводов абонентов мегаполиса

Изобретение относится к системам водоотведения, а именно к способам оценки контроля сбросов сточных вод от выпусков (водоотводов) абонентов в системы городской канализации.

Известен «Способ сбора данных экологического состояния региона и автоматизированная система аварийного и экологического мониторинга окружающей среды региона», причем система содержит стационарные и мобильные контрольные посты, оснащенные измерительной аппаратурой, регистраторы и анализаторы параметров среды, в частности регистраторы сигналов гидрофизических полей, хемилюминесцентный, хроматографический, ионселективный, спектральный и радиометрический анализаторы, регистратор сигналов акустического импеданса донных слоев, молекулярные спиновые детекторы взаимодействия протонов морской воды, регистраторы артефактов, обусловленные магнитогидродинамическим, биоэлектрическим и концентрационными эффектами, регистраторы синтетических ПАВ в водной среде, концентрации хлорофилла, микроорганизмов, фитопланктона, зоопланктона. В способе полученную информацию передают на устройства документирования и выполняют моделирование состояния региона. В процессе моделирования окружающую среду и инфраструктуру промышленного объекта разбивают на ряд объемов, для каждого из которых составляют модель материального баланса и прогнозную модель (см. патент РФ №2443001 (приоритет от 20.03.2012 г.)).

Указанные способ и система имеют ограниченные функциональные возможности для оценки и контроля сбросов сточных вод водоотводов абонентов в системы городской канализации, поскольку в водной среде контролируются только содержание синтетических ПАВ, концентрация хлорофилла, микроорганизмов, фитопланктона и зоопланктона. В то же время наиболее негативное воздействие на системы водоотведения оказывают сбросы с повышенным общим содержанием алюминия, свинца, цинка, железа, марганца, кадмия, меди и никеля, содержанием фенола и других загрязнителей. Но эти загрязнители в известном способе не контролируются.

Наиболее близким аналогом к заявляемому способу является «Система контроля водоотводов от объектов промышленного и бытового назначения, способ контроля водоотводов и робот-пробоотборник для реализации способа». Способ контроля водоотводов от объектов промышленного и бытового назначения характеризуется тем, что он содержит непрерывную регистрацию расхода сливной воды и наличия в ней признаков загрязнителей, ввод указанных данных в память блока управления системы контроля, сравнение данных с ранее полученными аналогичными данными, передачу сигнала на включение в работу робота-пробоотборника на отбор пробы сливной воды и анализ пробы сливной воды на превышение предельно допустимых значений загрязнителей в сливной воде. Причем отбор пробы осуществляют периодически, а регистрацию расхода сливной воды и наличия в ней признаков загрязнителей проводят непрерывно, далее по результатам анализа пробы запрещают или разрешают деятельность объекта (см. патент РФ №2507156 (приоритет от 24.09.2012 г.)).

Для указанного способа характерны высокие капитальные затраты, поскольку для реализации способа необходимо устанавливать робот- пробоотборник на водовыпуске каждого абонента.

По этой причине в условиях мегаполисов, где количество абонентов измеряется тысячами, реализация такого способа не представляется экономически целесообразной.

Задачей настоящего изобретения является снижение капитальных затрат.

Поставленная задача решается тем, что в известном способе, характеризующемся тем, что он содержит регистрацию наличия в воде признаков загрязнителей, отбор пробы сливной воды и анализ пробы сливной воды на превышение предельно допустимых значений загрязнителей в сливной воде, в соответствии с настоящим изобретением:

предварительно выполняют разбиение бассейна/бассейнов или всей сети водоотведения мегаполиса, к которой подключены водоотводы абонентов, на непересекающиеся районы, при этом разбивку осуществляют так, что бы водоотводы любого из абонентов подключались к сети водоотведения только одного непересекающегося района, а количество выпусков воды из непересекающихся районов было минимальным, преимущественно одним,

делят непересекающиеся районы на независимые непересекающиеся районы, к сети водоотведения которых не подключены выпуски воды других непересекающихся районов, и на зависимые непересекающиеся районы, к сети водоотведения которых подключены выпуски воды других непересекающихся районов,

регистрацию наличия в воде признаков загрязнителей осуществляют при превышении в анализе пробы воды, отобранной в случайное время и в случайно выбранной точке, расположенной на выпуске/выпусках воды непересекающихся районов, допустимых концентраций , где - предельно допустимые значения загрязнителей по i-му ингредиенту, k - понижающий коэффициент, учитывающий разбавление загрязнений сточными водами, k≤1,

дополнительно проводят обследование независимых непересекающихся районов, в которых зарегистрировано наличие в воде признаков загрязнителей, и зависимых непересекающихся районов, в которых зарегистрировано наличие в воде признаков загрязнителей, отличных от признаков загрязнителей непересекающихся районов, выпуски воды которых подключены к сети указанных зависимых непересекающихся районов, включающее определение и анализ видов деятельности абонентов, местоположения, конструктивных особенностей их зданий и сооружений, которые указывают на возможное превышение предельно допустимых значений загрязнителей в сливной воде и определяют перспективных абонентов,

кроме того, отбор пробы сливной воды и анализ пробы сливной воды на превышение предельно допустимых значений загрязнителей в сливной воде осуществляют только у перспективных абонентов, сливная вода которых поступает к случайно выбранной точке, расположенной на выпуске/выпусках районов, в которых зарегистрировано наличие в воде признаков загрязнителей.

Имеется вариант развития, когда пробы сливной воды и анализ пробы сливной воды на превышение предельно допустимых значений загрязнителей в сливной воде осуществляют у каждого абонента только по тем видам загрязнителей, наличие которых зарегистрировано в воде в виде признаков загрязнителей.

Имеется вариант развития, когда наличие в воде признаков загрязнителей в виде общего содержания алюминия и свинца указывает на то, что перспективными абонентами являются собственники объектов промышленности или локальных очистных сооружений.

Имеется вариант развития, когда наличие в воде признаков загрязнителей в виде общего содержания цинка указывает на то, что перспективными абонентами являются собственники зданий и сооружений с кровлями и элементами водостока, выполненными из листового оцинкованного металла, или гальванических цехов промышленных предприятий.

Имеется вариант развития, когда наличие в воде признаков загрязнителей в виде общего содержания железа и марганца указывает на то, что перспективными абонентами являются собственники объектов с дренажными системами.

Имеется вариант развития, когда наличие в воде признаков загрязнителей в виде общего содержания марганца, кадмия, меди и никеля указывает на то, что перспективными абонентами являются собственники гальванических цехов промышленных предприятий.

Имеется вариант развития, когда наличие в воде признаков загрязнителей в виде содержания синтетических поверхностно-активных веществ указывает на то, что перспективными абонентами являются собственники текстильных и банно-прачечных предприятий.

Имеется вариант развития, когда наличие в воде признаков загрязнителей в виде содержания фенола указывает на то, что перспективными абонентами являются собственники объектов нефтеперерабатывающей, сланцеперерабатывающей, лесохимической, коксохимической, анилинокрасочной промышленности.

Имеется вариант развития, когда наличие в воде признаков загрязнителей в виде содержания химической потребности в кислороде указывает на то, что перспективными абонентами являются собственники объектов агрохимической и нефтеперерабатывающей промышленности.

Отличительные признаки заявляемого способа.

1. Предварительная разбивка бассейна/бассейнов или всей сети водоотведения мегаполиса на непересекающиеся районы.

2. Выполнение разбивки на непересекающиеся районы так, чтобы водоотводы любого из абонентов подключались к сети водоотведения только одного непересекающегося района.

3. Выполнение разбивки на непересекающиеся районы так, чтобы количество выпусков воды из непересекающихся районов было минимальным, преимущественно одним.

4. Деление непересекающихся районов на две группы:

- первая группа - независимые непересекающиеся районы, к сети водоотведения которых не подключены выпуски воды других непересекающихся районов;

- вторая группа - зависимые непересекающиеся районы, к сети водоотведения которых подключены выпуски воды других непересекающихся районов.

5. Регистрация наличия в воде признаков загрязнителей при превышении в анализе пробы воды, отобранной в случайное время и в случайно выбранной точке, расположенной на выпуске/выпусках воды непересекающихся районов, допустимых концентраций , где - предельно допустимые значения загрязнителей по i-му ингредиенту, k - понижающий коэффициент, учитывающий разбавление загрязнений сточными водами, k≤1.

6. Проведение дополнительного обследования независимых непересекающихся районов, в которых зарегистрировано наличие в воде признаков загрязнителей.

7. Проведение дополнительного обследования зависимых непересекающихся районов, в которых зарегистрировано наличие в воде признаков загрязнителей, отличных от признаков загрязнителей непересекающихся районов, выпуски воды которых подключены к сети указанных зависимых непересекающихся районов.

8. Определение перспективных абонентов по анализу видов их деятельности, местоположению, конструктивных особенностей их зданий и сооружений, которые указывают на возможное превышение предельно допустимых значений загрязнителей в сливной воде.

9. Выполнение отбора пробы сливной воды и анализа пробы сливной воды на превышение предельно допустимых значений загрязнителей в сливной воде у каждого абонента только по тем видам загрязнителей, наличие которых зарегистрировано в воде в виде признаков загрязнителей.

10. Отнесение собственников объектов промышленности или локальных очистных сооружений к перспективным абонентам по критерию наличия в воде признаков загрязнителей в виде общего содержания алюминия и свинца.

11. Отнесение собственников зданий и сооружений с кровлями и элементами водостока, выполненными из листового оцинкованного металла, или собственников гальванических цехов промышленных предприятий к перспективным абонентам по критерию наличия в воде признаков загрязнителей в виде общего содержания цинка.

12. Отнесение собственников объектов с дренажными системами к перспективным абонентам по критерию наличия в воде признаков загрязнителей в виде общего содержания железа и марганца.

13. Отнесение собственников гальванических цехов промышленных предприятий к перспективным абонентам по критерию наличия в воде признаков загрязнителей в виде общего содержания марганца, кадмия, меди и никеля.

14. Отнесение собственников текстильных и банно-прачечных предприятий к перспективным абонентам по критерию наличия в воде признаков загрязнителей в виде содержания синтетических поверхностно-активных веществ.

15. Отнесение собственников объектов нефтеперерабатывающей, сланцеперерабатывающей, лесохимической, коксохимической, анилинокрасочной промышленности к перспективным абонентам по критерию наличия в воде признаков загрязнителей в виде содержания фенола.

16. Отнесение собственников объектов агрохимической и нефтеперерабатывающей промышленности к перспективным абонентам по критерию наличия в воде признаков загрязнителей в виде содержания химической потребности в кислороде.

17. Выполнение отбора пробы сливной воды и анализа пробы сливной воды на превышение предельно допустимых значений загрязнителей в сливной воде только у перспективных абонентов.

По сведениям, имеющимся у авторов, все отличительные признаки не известны. Совместное их применение в заявляемом способе позволяет снизить капитальные затраты, необходимые для выявления абонентов, в сливных водах которых превышаются предельно допустимые значения загрязнителей в сливной воде, т.к. для реализации способа нет необходимости устанавливать дорогостоящие роботы-пробоотборники на водовыпусках каждого абонента мегаполиса. Это достигается благодаря совместному применению отличительных признаков 1-17, благодаря которым достаточно путем отбора нескольких проб выполнить регистрацию наличия/отсутствия в воде непересекающихся районов признаков загрязнителей и, в случае регистрации их наличия, реализовать один из двух вариантов:

- выполнить только у перспективных абонентов отбор проб сливной воды и анализ проб сливной воды на превышение предельно допустимых значений загрязнителей в сливной воде;

- выполнить у каждого абонента отбор проб сливной воды и анализ проб сливной воды на превышение предельно допустимых значений загрязнителей в сливной воде только по тем видам загрязнителей, наличие которых зарегистрировано в воде в виде признаков загрязнителей.

Краткое описание чертежей.

На фиг. 1 представлен вид в плане бассейна водоотведения мегаполиса, в котором может быть реализован предлагаемый способ, на фиг. 2 - таблица с результатами анализа проб воды, на фиг. 3 - таблица с результатами анализа пробы сливной воды у перспективных абонентов.

Осуществление изобретения.

Способ может быть реализован на примере бассейна водоотведения мегаполиса, общий вид которого представлен на фиг. 1. Он включает в себя абонентов 1 с водоотводами 2, которые подключены к сетям 3 водоотведения мегаполиса.

В процессе реализации способа выполняют следующее.

1. Предварительное разбиение сети 3 водоотведения мегаполиса, к которой подключены водоотводы 2 абонентов 1, на непересекающиеся районы с минимальным количеством, преимущественно одним, выпусков воды из них. На фиг. 1 в качестве примера представлен вариант такого разбиения, при котором сеть 3 разбита на четыре непересекающихся района:

- район 4 с одним выпуском воды 5;

- район 6 с одним выпуском воды 7;

- район 8 с одним выпуском воды 9;

- район 10 с одним выпуском воды 11.

2. Деление непересекающихся районов на две группы:

- независимые непересекающиеся районы, к сети водоотведения которых не подключены выпуски воды других непересекающихся районов. На фиг. 1 к ним отнесены непересекающиеся районы №4, 6 и 8;

- зависимые непересекающиеся районы, к сети водоотведения которых подключены выпуски воды других непересекающихся районов. На фиг. 1 к ним отнесен непересекающийся район №10.

3. Регистрацию наличия в воде признаков загрязнителей. Этап выполняется периодически по результатам анализа пробы воды, отобранной в случайное время и в случайно выбранных точках, расположенных на выпуске/выпусках воды непересекающихся районов. Для этого анализируют результаты анализов проб воды, отобранных в случайное время, например:

- в случайно выбранной точке 12, расположенной на выпуске 5 воды непересекающегося района 4. Получили, например, следующие результаты анализа проб воды, приведенные в колонке 2 таблицы на фиг. 2;

- в случайно выбранной точке 13, расположенной на выпуске 7 воды непересекающегося района 6. Получили, например, следующие результаты анализа проб воды, приведенные в колонке 3 таблицы на фиг. 2;

- в случайно выбранной точке 14, расположенной на выпуске 9 воды непересекающегося района 8. Получили, например, следующие результаты анализа проб воды, приведенные в колонке 4 таблицы на фиг. 2;

- в случайно выбранной точке 15, расположенной на выпуске 11 воды непересекающегося района 10. Получили, например, следующие результаты анализа проб воды, приведенные в колонке 5 таблицы на фиг. 2.

При этом регистрацию наличия в воде признаков загрязнителей осуществляют при превышении в анализах проб воды допустимых концентраций , приведенных в колонке 6 таблицы на фиг. 2 и устанавливаемых региональными органами власти в виде предельно допустимых концентраций (ПДК).

Сравнивая результаты анализов проб воды с предельными значениями ингредиентов (см. фиг. 2), например, регистрируют наличие:

- в независимом непересекающемся районе 8 признаков загрязнителей в виде общего содержания марганца, кадмия и никеля, указывающих на то, что перспективными абонентами являются собственники объектов гальванических цехов промышленных предприятий;

- в зависимом непересекающемся районе 10 признаков загрязнителей в виде общего содержания марганца, кадмия, никеля и синтетических поверхностно-активных веществ. Однако среди признаков загрязнителей, отличных от признаков загрязнителей непересекающихся районов 4, 6, 8, выпуски воды которых подключены к сети указанного зависимого непересекающегося района 10, в данном случае регистрируются только синтетические поверхностно-активные вещества (содержание марганца, кадмия, никеля зарегистрированы в непересекающемся районе 8), указывающие на то, что перспективными абонентами являются собственники объектов текстильных и банно-прачечных предприятий.

4. Дополнительное обследование независимых непересекающихся районов, в которых зарегистрировано наличие в воде признаков загрязнителей. В рассматриваемом примере таким районом является независимый непересекающийся район 8. На этом этапе так же определяют и анализируют виды деятельности абонентов, местоположения, конструктивные особенности их зданий и сооружений, которые указывают на возможное превышение предельно допустимых значений загрязнителей в сливной воде и определяют перспективных абонентов. Например, установлено, что в непересекающемся районе 8 перспективными абонентами по признакам загрязнителей является один абонент 16 - промышленное предприятие.

5. Отбор пробы сливной воды и анализ пробы сливной воды на превышение предельно допустимых значений загрязнителей в сливной воде только у перспективного абонента 16. Сравнивая результаты анализа, см. фиг. 3, например, регистрируют превышение у перспективного абонента 16 предельно допустимых значений следующих загрязнителей:

- по общему содержанию марганца - 0,2 мг/л;

- по общему содержанию кадмия - 1,05 мг/л;

- по общему содержанию меди - 0,15 мг/л;

- по общему содержанию никеля - 0,4 мг/л.

6. Дополнительное обследование зависимых непересекающихся районов, в которых зарегистрировано наличие в воде признаков загрязнителей, отличных от признаков загрязнителей непересекающихся районов, выпуски воды которых подключены к сети указанных зависимых непересекающихся районов. В рассматриваемом примере таким районом является зависимый непересекающийся район 10, в котором содержатся:

- признаки загрязнителей непересекающегося района 8 в виде общего содержания марганца, кадмия и никеля;

- признаки загрязнителей, отличных от признаков загрязнителей непересекающегося района 8, в виде синтетических поверхностно-активных веществ, указывающих на то, что перспективными абонентами являются собственники объектов текстильных и банно-прачечных предприятий.

На этом этапе также определяют и анализируют виды деятельности абонентов, местоположения, конструктивные особенности их зданий и сооружений, которые указывают на возможное превышение предельно допустимых значений загрязнителей в сливной воде и определяют перспективных абонентов. Например, установлено, что в зависимом непересекающемся районе 10 перспективными абонентами по признакам загрязнителей является один абонент 17 - банно-прачечный комбинат.

7. Отбор пробы сливной воды и анализ пробы сливной воды на превышение предельно допустимых значений загрязнителей в сливной воде только у перспективного абонента 17. Сравнивая результаты анализа, см. фиг. 3, например, регистрируют превышение у перспективного абонента 17 предельно допустимых значений загрязнителей по синтетическим поверхностно-активным веществам - 12,5 мг/л.

Таким образом, предлагаемый способ соответствует критерию «промышленная применимость».