水质均化池容积计算

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1、水质均化池容积计算摘要：把水质均化过程分为两种类型：恒水位水质均化过程和变水位水质均化过程，分别建立了两种数学模型：节点模型和微分模型，求解模型得出了可用来模拟计算水质均化池最小有效容积迭代公式，说明了模拟算法的应用要点。关键词：均化池水质均化调节池水质平衡TheatheatialdelsfaterqualityequalizatinAbstrat:Thepressfaterqualityequalizatinaybedividedinttypes:nstantater-leverandvariableater-levelequalizatinpress.Tkindsfatheatialdel

2、alledndalpintdelanddifferentialalulusdeleresetuprespetively,slvingfrthedelsbtainseiterativefrulaeshihaybeusedtalulatetheiniueffetivevlueftheequalizatinbasin.Atlastshtheessentialfsiulativealulatinethd.Keyrds:equalizatinbasin；aterquality；equalizatin；aterregulatingtank；aterqualitybalane废水水量、水质的不均匀特性决定了

3、废水处理工艺中均质池的重要性。均质池的作用在于以预定的均化方式利用适当的容积使不均匀水质得到预期程度的均化。由于均质池池容受水质和水量两个方面的不均匀性共同影响，其复杂性超出了直观和经历方法所能确定的范围。对详细的废水其均质池池容只有通过模拟才确定。然而因人们对水质均化池的均化过程认识不充分、设计计算方法不准确，仍然见到设计容积过大或不够的均质池，致使水处理工程浪费或均化程度不够造成处理效果和系统的稳定性很差的。在当前水处理工艺向设备化和自动化方向开展的情况下，水质均化引起的设备有效性和稳定性问题更加突出，为此，本文在总结已有研究成果的根底上，进一步详细分析并求解了均化过程的微分模型，并归纳了

4、水质均化池设计计算的要点，为模拟编程提供了算法和帮助，意在改变水处理中应对不均匀现象的理论现状。1水质均化过程的理论与理论简述水质均化池可分为两种类型，其一为既可均化水质也可均化水量的均质池，水力特征为完全混合型，可再分为连续运行和间歇运行两种；另一类型是为只均化水质不均化水量的均质池，可再分为完全混合型的和异程式的两种均化池。异程式均质池的水力特征为推流型，有同心圆形均质池、矩形均质池、回流式均质池等。工程设计中还应考虑旁通贮留方式的优点及事故池的必要性12。我国在均质池的设计方面，一直沿用着经历方法。该方法在选取设计容积时首先要判断废水的浓度和流量皆较大的时段区域，取这一时段区域总水量的一

5、半除以经历校正系数(考虑池内废水未能到达完全混合的放大系数，常取0.7)，即为均质池有效容积。经历方法没有综合考虑水质水量的不均匀性，计算均质池有效容积的受主观因素影响较大。那种不首先获得水量水质不均匀数据，单凭估计确定均质池容积的做法是错误的。考虑如今计算手段大大增强，可用其它计算方法代替经历法。对其它方法介绍较多的要数?三废处理工程技术手册?废水卷，手册中介绍了统计方法和Pattersn与enez提出的方法3。这两种设计计算方法主要来自.esleyEkenfelder的介绍。其中，统计方法适用于废水流量接近常数且废水水质变化为正态分布的情况。因为产生废水的过程大多受某种固定的程式所控制，一

6、般地说废水不均匀情况有一定周期而不符合正态分布，所以统计方法的适用性很有限。现有可靠的方法除了Pattersn和enez给出的方法外，还有Ekenfelder给出的有限差分法，Ekenfelder有限差分法中还给出旁通贮留方式均质池设计的有限差分方法24。然而在我国的设计手册和资料中对这两种可靠方法的介绍都很简单。为弥补均质池设计理论上的缺乏，作者以混合过程为根底，针对均质池的类型对均化过程建立数学模型求解得出了与Pattersn与enez一样的迭代公式5；还建立了均化过程的微分模型并给出模型的有限差分解，结果除包括Ekenfelder给出的有限差分公式外，还给出一种新的微分解。对于均化程度，

7、Ekenfelder给出了一般原那么。一般当废水峰值系数ax/ean值PF1.2并且水质标准偏向与平衡值之比Sedev/ean值SDeff/X0.2就可满足水处理工艺的要求24。一般当PF=1.2，另一约束条件可以保证。另外，考虑均质池计算中完全混合假设不能完全实现应给以校正，通常取有效池容计算值除以0.7后作为均质池设计用有效池容。2恒水位水质均化池数学模型比较均化池容积恒为V；在废水不均匀变化周期内，水量和水质测定的时间间隔为t；第i个时间间隔内的平均废水流量为Qi，平均溶质浓度为ai，i=0,1,2n-1；当进入均质池时池中的溶质浓度为i；溶质在均质池中无相转移和化学变化，并且在瞬间均匀

8、混合；混合后浓度为i+1，自池中流出流量为Qi、浓度为i+1的废水；如此往复进展使废水浓度得以均化。恒水位均质池数学模型的解即为i+1的迭代式。2.1恒水位水质均化池节点数学模型模型的特点是，把每一个时段看作一个节点，时间单位以t为最小计量，节点内无时间概念。图1恒水位水质均化池时段变化示意图节点模型物料衡算式：(1)整理，得迭代计算数学模型解：(2)式(2)即为Pattersn和enez给出的恒水位均质池容积计算的迭代式。2.2恒水位水质均化池微分数学模型在任一时段内的均化过程中，恒水位均质池连续进水且完全混合，出水的浓度也是连续变化的，如图：由物料守恒原理可得任一时段内的物料平衡式：(3)

9、式中：V恒水位均质池存水体积，为常量；池中废水在完全混合过程中的浓度；t平均混合时间；Qi第i时段进水的平均流量，为常数；ai第i时段进水的平均浓度，为常数。在第i时段的t时间间隔内均质池中废水浓度从时段开始时的i变为下一时段开始时的i+1;下一个时段在t时间间隔内浓度由i+1变为再下一时段开始时的i+2;依此类推。在任一时段内，Qi和ai是时段内的进水水量和水质测定值，为常数，所以方程(3)是一个可别离变量的常系数一阶线性微分方程。初始条件为时段开始时t=0的池内废水浓度：|t=0=i;解方程3得到经过t时间间隔后的浓度表达式：(4)式中迭代式4即为Ekenfelder给出的恒水位均质池容积

10、计算的有限差分公式。2.3恒水位水质均化池模拟计算要点1、给出ai、Qi(i=0,1,2n-1)、t，预设V和0，选用两种模型的一种，即选用(2)式或4式进展迭代计算，可得i+1系列数据。计算说明，一样出水浓度最大值与平均值之比峰值系数，PF要求下，用2式算得的V值一般偏小些。其原因是在每个时间区间内，浓度在式4中都是依指数律变化的，而在2式中都是依线性关系变化的。2、每给出一个V值，即可得到一个均化出水浓度系列值，可验证所取的V值是否满足均化出水的浓度要求。屡次尝试可得到一个满足均化出水浓度要求的最小V值，即是恒水位水质均化池最小有效容积的计算值。3、均化池初始浓度0对迭代运算结果略有影响，为计算方便可取废水浓度测定值的平均值。为更准确起见，可进一步再调整0为i+1序列的最后一个值；例如对以24小时为一个周期的废水模拟T个周期时，可尝试使得0=24T，结合调整V的值，尝试三到四次后就可以得到准确的结果。