Регрессионная зависимость объёма биореактора от суточной массы перерабатываемых твердых бытовых отходов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Регрессионная зависимость объёма биореактора от суточной массы перерабатываемых твердых бытовых отходов

Ежегодный объём твердых бытовых отходов (ТБО), образующихся в населенных пунктах Украины, превышает 46 млн. м³ [1]. Постановление Кабмина Украины № 265 [2] сформировало основу для разработки Национальной стратегии обращения с ТБО в Украине. Один из путей обращения с ТБО - получение биогаза (БГ). Получение БГ в анаэробном процессе происходит в безкислородной среде, поэтому для ее реализации необходим закрытый резервуар в виде специально сконструированного стационарного биореактора (БР). В зависимости от цели применения метода используют БР, изготовляемые из металла или железобетона и оборудованы устройствами подачи тепла разной конструкции, обеспечивающие в БР необходимую температуру для поддержки соответствующего анаэробного режима. Полученный БГ можно разделить сепаратором газа на метан и сопутствующие газы. Очищенный метан может использоваться для производства электроэнергии или тепла [3], необходимых для энергетической независимости Украины. Поэтому определение регрессионной зависимости объёма биореактора от суточной массы перерабатываемых ТБО, является актуальной научно-технической задачей.

В работе [3] приведены числовые данные относительно производительностей и размеров БР. В статье [4] приведенная классификация биогазовых установок, рассмотрены наиболее распространенные типы резервуаров БР и перспективы производства БГ в Казахстане. В работе [5] приведены технико-экономические показатели утилизации БГ с производством электроэнергии. Автор [6] публикует статистические данные относительно потенциала свалочного газа (СГ) в разных странах мира. В работе [7] приведена математическая модель прогнозирования удельного объёма добычи СГ, в статье [8] опубликована математическая модель прогнозирования удельного потенциала СГ, а в работе [9] приведена зависимость для определения эффективности добычи СГ. Статья [10] посвящена получению регрессионной зависимости необходимой площади под оборудование для компостирования ТБО от его производительности. Однако конкретных зависимостей, описывающих зависимость объёма БР от суточной массы перерабатываемых ТБО, в результате анализа известных публикаций, нами не выявлено.

I. Постановка задачи

Цель исследования - определение регрессионной зависимости объёма биореактора от суточной массы перерабатываемых ТБО.

В табл. 1 указанны характеристики производительностей и размеров БР [3]. На основе данных табл. 1 планировалось получить парную регрессионную зависимость объёма БР от суточной массы перерабатываемых ТБО.

Таблица 1 Характерные размеры и производительности БР [3]

Регрессия проводилась с помощью преобразований на основе линеаризации, разрешающей свести нелинейную зависимость к линейной. Определение коэффициентов уравнения регрессии осуществлялось методом наименьших квадратов с помощью разработанной компьютерной программы "RegAnaliz", защищенной свидетельством о регистрации авторского права на произведение [11] и разрешающей проводить регрессионный анализ результатов однофакторных экспериментов и других парных зависимостей с выбором лучшего вида функции из 16 наиболее распространенных вариантов по критерию максимального коэффициента корреляции с сохранением результатов в формате MS Excel и Bitmap. Оценка адекватности регрессионных моделей проводилась на основании коэффициента корреляции.

II. Результаты

Результаты регрессионного анализа приведенные в табл. 2.

Таким образом, по результатам регрессионного анализа на основе данных табл. 1, как наиболее адекватную, окончательно принято такую регрессионную зависимость

, (1)

где m_ТБО.c - суточная масса перерабатываемых ТБО, т/сутки;

V_БР - объём БР, м³.

Коэффициент корреляции составил 0,96811, что свидетельствует о достаточно значительной точности и адекватности полученного уравнения (1).

Таблица 2 Результаты регрессионного анализа зависимости объёма БР от суточной массы перерабатываемых ТБО

На рис. 1 графически показано фактическую и теоретическую зависимости объёма БР от суточной массы перерабатываемых ТБО.

Рис. 1. Зависимость объёма биореактора от суточной массы перерабатываемых ТБО: фактически _, теоретически --

Сравнение фактических и теоретических данных показало, что теоретическая зависимость объёма БР от суточной массы перерабатываемых ТБО, рассчитанная с помощью уравнения регрессии (1), несущественно отличается от фактических данных, что свидетельствует о приемлемой точности полученной зависимости.

Из рис. 1 видно, что при увеличении суточной массы перерабатываемых ТБО, объём БР возрастает экспоненциально.

Выводы

Определена регрессионная зависимость объёма биореактора от суточной массы перерабатываемых твердых бытовых отходов, которая может быть использована для расчета технических параметров оборудования для их переработки и разработки стратегии обращения с ними.

Установлено, что при увеличении суточной массы перерабатываемых твердых бытовых отходов, объём биореактора возрастает экспоненциально.

Литература