ДОСЛІДЖЕННЯ ПРОЦЕСІВ ОЧИЩЕННЯ ВОДИ ДІОКСИДОМ ХЛОРУ: 2. МАТЕМАТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ТА ОПТИМІЗАЦІЯ

Анотація

У статті проведено оцінювання технологічної доцільності впровадження діоксиду хлору як альтернативного дезінфекційного агенту в системах централізованого водопостачання України з урахуванням операційних ризиків, що виникають унаслідок пошкодження інфраструктури та зниження якості вихідної води під час воєнних дій. Застосовано підхід на основі математичного й комп’ютерного моделювання процесів водоочищення; для технології знезараження води, побудованої на використанні діоксиду хлору, визначено оптимальні умови дозування реагенту, що покликані забезпечувати мінімізацію утворення побічних продуктів. На основі експериментальних даних побудовано квадратичні поліноміальні експериментально-статистичні моделі, що описують частку діоксиду хлору, що вступив в реакцію, та концентрацію хлоритів у знезараженій воді.

Вихідними даними для параметричної ідентифікації моделей були результати активного багатофакторного експерименту, проведеного за центральним композиційним рототабельним планом (технологічні фактори – pH, температура води, доза реагенту, тривалість реакційного контакту, вміст у природній воді органічних речовин).

Для пошуку оптимальних режимів застосовано багатоцільову оптимізацію з використанням функції бажаності Харрінгтона. Це дозволило знайти компроміс між максимізацією ефективності знезараження та мінімізацією утворення побічних продуктів. Запропонований підхід дає можливість використовувати моделі як основу цифрових двійників схем водоочищення лінії та обґрунтовувати дози реагентів за різних умов якості води. Результати дослідження можуть слугувати базою для модернізації систем водопідготовки та впровадження адаптивного дозування діоксиду хлору на водоканалах України.