Диссертация (1173069), страница 12
Текст из файла (страница 12)
Анализ тенденции изменения дозы хлора показывает,что за период 1996-2017 гг. произошел ее рост более чем на 30% (рис.25).Рисунок 25 – Временной ряд дозы хлора и суммарной концентрации ТГМ наводозаборе ИВ2 (1996 - 2017 гг.)Важно отметить, что наблюдается тенденция повышения тренда какдля дозы хлора, так и для суммарной концентрации ТГМ (рис.25).Расчет вкладов компонент с использованием аддитивной модели и трехметодов сглаживания (СС, СГ, СМ) во временной ряд дозы хлора,затраченной на процесс обеззараживания воды, показывает, что наибольшийвклад, превышающий 50%, вносит случайная составляющая (табл.24).Таблица 24 – Вклады компонент во временной ряд дозы хлора, %trt+сtstt37,79,552,7Результаты расчета коэффициентов корреляции между дозой хлора иконцентрациями компонентов ТГМ на водозаборе ИВ2 показывают наличие«слабой» силы связи (табл.25).Обращает на себя внимание тот факт, что коэффициенты корреляциимежду временными рядами дозы хлора и броморганических соединенийимеют отрицательное значение.
По всей вероятности, это связано с77несколькими причинами: истинные концентрации БДХМ, ДБХМ, ТБМявляются более низкими по сравнению с ТХМ; влияние может оказать исущественная ошибка определения таких соединений, а также высокий вкладслучайной компоненты.Таблица 25 – Параметры корреляции между дозой хлора и концентрациейкомпонентов ТГМКомпонент ТГМТХМБДХМДБХМТГМr0,30-0,22-0,240,31R20,100,050,060,01F38,181,561,6222,23Многочисленными исследованиями выявлено, что с увеличением дозыхлора повышается концентрация компонентов ТГМ, особенно ТХМ[145,146,149,153].
Расчет концентраций компонентов ТГМ с помощьюлинейного соотношения «концентрация ТГМ – доза хлора» выявляетсреднюю относительную ошибку прогноза от 37 до 113 % (табл.26).Таблица 26 - Параметры линейного соотношения вида уi = ki×ДCl + bi«концентрация ТГМ – доза хлора» и средняя относительная ошибкаистинных и расчетных значений ТГМ и компонентовКомпонентkibiR2SFА, %ТГМ (i=1)ТХМ (i=2)БДХМ (i=3)ДБХМ (i=4)Полученные2,76,1-1,9-1,54,91,12,51,3зависимости0,00,10,10,15,54,11,20,5«концентрацияТГМ22,238,21,61,637,143,358,3112,7–хлора»дозахарактеризуются низким значением коэффициента детерминации (R2варьируется в пределах 0,01 до 0,10), однако отсутствие связи непрепятствует оценке тенденций (рис.26).781510500.000.50Доза хлора,Концентрациябромдихлорметана, мкг/дм3Концентрация хлороформа,мкг/дм3y = 2,669x + 4,952R² = 0,0111.00y = -1,967x + 2,522R² = 0,0535432100.000.50Доза хлора,y = 6,135x + 1,112R² = 0,1010.000.50Доза хлора,761614121086420мг/дм3Концентрациядибромхлорметана, мкг/дм3Суммарная концентрацияТГМ, мгк/дм3201.0071.00мг/дм3y = -1,497x + 1,318R² = 0,05565432100.00мг/дм30.50Доза хлора,1.00мг/дм3Рисунок 26 – Зависимости «доза хлора – концентрация ТГМ и компонентов»на ИВ2Выявлено, что наблюдается симбатность между парами величин«концентрация ТХМ - доза хлора» и «концентрация ТГМ - доза хлора», атакже антибатность между величинами «концентрации БДХМ и ДБХМ - дозахлора».
Это может быть связано с изменением состава матрицы водыводоисточника (изменением количества бромидов в речной воде). Возможно,чтовпроцессехлорированияорганическойматрицыпроисходитперераспределение скоростей реакции хлорирования и бромирования.Считается, что бромирование является сопровождающей реакцией, а ееосуществление определяется присутствием бромсодержащих соединений вводе и в хлоре, используемом для обеззараживания.Как показано ранее, анализ временных рядов дозы хлора икомпонентов ТГМ выявил доминирующий вклад случайной компоненты в79значение анализируемого показателя. С целью снижения ее влияния,представляется целесообразным включить в обработку экспериментальнополученных результатов этапы сглаживания исходных данных. Наиболеепростым математическим способом является вычисление средних значений.Данные аналитического контроля позволяют рассчитать средниевеличинысодержанияТГМикомпонентовисопоставитьихсосреднемесячными значениями доз хлора за период 1995-2016 гг.
(табл.27).0.6110аКонцентрацияТГМ, мкг/дм3Доза хлора, мг/дм3Таблица 27 - Средние месячные значения дозы хлора, ТГМ, ТХМ, ДБХМ,БДХМ, ТБМ на ИВ за 1995-2016 гг.ДозаНомерТГМ,ТХМ,ДБХМ,БДХМ,ТБМ,хлора,3333месяцамкг/дммкг/дммкг/дммкг/дммкг/дм3мг/дм310,496,213,630,821,350,0020,494,572,930,441,140,0030,484,882,740,621,280,0040,505,293,130,461,290,0050,536,604,360,341,520,0060,547,926,180,291,380,0070,578,796,670,331,640,0080,588,435,790,581,900,0090,576,764,490,561,660,00100,546,554,210,541,780,00110,535,193,560,381,200,00120,525,053,600,331,120,000.560.510.461 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Месяц8б641 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12МесяцРисунок 27 – Средние значения по месяцам в период 1995-2016 гг. на ИВ2а) доза хлора, мг/дм3 б) суммарная концентрация ТГМ, мкг/дм3Подобие изменения дозы хлора и суммарного значения концентрацийТГМ (рис.27) предполагает вероятность существования связи между80величинами этих показателей.
Действительно, величина r свидетельствует отом, что между дозой хлора и суммарной концентрацией ТГМ, ТХМ, БДХМсуществует высокая сила связи (по шкале Чеддока) [95] (r = 0,79; 0,81; 0,77соответственно). И только между дозой хлора и ДБХМ связь характеризуетсякак слабая (r = -0,28) (табл.28).Таблица 28 - Параметры линейного соотношения вида уi = ki×ДCl + bi«средняя месячная концентрация ТГМ/компонентов ТГМ – средняя месячнаядоза хлора» и средняя относительная ошибка истинных и расчетныхзначений ТГМКомпонентkbR2SFА, %34,3-11,80,70,919,110,8ТХМ (i =2)31,5-12,40,70,820,511,7БДХМ (i =3)5,9-1,70,60,214,614,0ДБХМ (i =4)-1,31,20,10,20,828,78.7Концентрация хлороформа,мкг/дм3Суммарная концентрацияТГМ,мкг/дм3ТГМ (i =1)7.76.75.74.7y = 34,28x - 11,76R² = 0,6553.72.70.470.520.57y = 31.511x - 12.374R² = 0.67178.77.76.75.74.73.72.70.47Концентрациядибромхлорметана, мкг/дм3Концентрациябромдихлорметана, мкг/дм31.81.71.61.51.4y = 5,878x - 1,667R² = 0,5931.21.10.470.520.57Доза хлора, мг/дм3Доза хлора, мг/дм31.30.520.570.70.650.60.550.50.450.40.350.3y = -1,282x + 1,151R² = 0,0770.470.520.57Доза хлора, мг/дм3Доза хлора, мг/дм3Рисунок 28 – Зависимости «средняя месячная концентрация ТГМ икомпонентов - средняя месячная доза хлора»81При рассмотрении зависимостей средних месячных концентраций дозхлораикомпонентовТГМповышаетсязначениекоэффициентадетерминации (до 0,6 и более) (рис.28).Несмотрянавозможностьполучениясравнительноуспешногодолгосрочного прогноза значений ТГМ в зависимости от дозы хлора, следуетучитывать тот факт, что отклонения от расчетных значений могут оказатьсязначительными.
Например, отклонение прогнозной концентрации ТХМ отистинной в декабре 2006 года составляет более 150%.Такимобразом,прианализелинейногосоотношениямеждувременными рядами истинных концентраций ТГМ и компонентов и дозыхлора наблюдается положительный тренд в парах «содержание ТГМ, ТХМ дозахлора»иотрицательныхтрендвслучаях«содержаниеброморганических веществ (БДХМ, ДБХМ) - доза хлора».Анализ ряда средних месячных концентраций выявил симбатностьмежду величинами дозы хлора, суммарной концентрации ТГМ, ТХМ иБДХМ и антибатность между величинами дозы хлора и концентрациейДБХМ.Используя процедуру сглаживания временных рядов, можно получитьдостаточно высокую степень связи между параметрами «содержание ТГМ доза хлора», «содержание ТХМ – доза хлора», «содержание БДХМ - дозахлора». Однако долгосрочный прогноз по средним месячным даннымсвидетельствуют о том, что прогнозные значения могут отличаться более,чем в 1,5 раза от фактически наблюдаемых.3.3.3 Прогнозирование содержания ТГМ и компонентов на основеучета обобщенных показателей качества водыПредставляется целесообразным проведение исследования по поискусуществования связи между содержанием ТГМ в питьевой воде не только взависимости от дозы введенного хлора, но и от других показателей качестваводы.
В частности, такими показателями могут служить обобщенные82показатели: мутность, цветность и окисляемость воды водоисточника. Выборпоказателей обоснован тем, что они косвенно отражают содержание в водеводоисточникаосновныхпредшественниковТГМ–гуминовыхифульвокислот [124-126].Нами использован корреляционно-регрессионный анализ с цельюполучения уравнения, связывающего содержание ТХМ в питьевой воде сдозой хлора (ДСl) и некоторыми обобщенными показателями качества водыводоисточника: мутности (М), цветности (Ц), окисляемости (О) наводозаборахконцентрацииинфильтрационногоТХМ,изависимымиповерхностногопараметрамитипов.принятыПомимосуммарнаяконцентрация компонентов ТГМ (ТГМ) и суммарная концентрация ТГМ,пересчитанная по содержанию атомарного хлора (ТГМ(Cl)).Вклад ТГМ(Cl) рассчитан по формуле 16:ТГМ(Cl) =гдеm CHBr 2 ClМ СНBr 2 Сl 35,5 1 +m CHBrCl 2М СНBrСl 2 35,5 2 +m CHCl 3М СНСl 3 35,5 3(16)m – содержание компонента ТГМ, мкг/дм3;М – молярная масса компонента ТГМ, г/моль;1,2,3 – количество атомов Cl в молекулах CHBr2Cl, CHBrCl2,CHCl3 соответственноТакой расчет позволяет определить, сколько суммарно атомарногохлора содержится в компонентах, составляющих ТГМ.Уравнение множественной регрессии может быть представлено в виде:У = f (β , X)гдеX - вектор независимых переменных;β - вектор параметров (подлежащих определению);Y - зависимая (объясняемая) переменная.Линейное уравнение множественной регрессии имеет вид:У = β0 + β1X1 + β2X2 + ...
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
