專利名稱：一種化糞池計(jì)算方法及數(shù)學(xué)模型的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)保領(lǐng)域中污水和污泥處理的范疇，涉及一種消化池的動(dòng)力學(xué)計(jì)算方 法及數(shù)學(xué)模型。
背景技術(shù)：
本發(fā)明應(yīng)用于污水和污泥處理技術(shù)參數(shù)的計(jì)算，主要適用于消化池、化糞池設(shè)計(jì) 的數(shù)據(jù)計(jì)算?；S池是基本的初級(jí)污水處理工藝，應(yīng)用普遍，生活污水?dāng)y帶的有機(jī)物在化糞池 內(nèi)得到消化處理，水質(zhì)得到一定程度的改善。有機(jī)物在化糞池內(nèi)部經(jīng)過復(fù)雜的非線性消化 過程，而且消化過程的時(shí)間長(zhǎng)，不便于計(jì)算，在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中，為了簡(jiǎn)化計(jì)算和應(yīng)用，主要采用 了依據(jù)規(guī)范確定關(guān)聯(lián)參數(shù)值，然后采用線性的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行計(jì)算。在我國(guó)，化糞池的建造主要依據(jù)建設(shè)部發(fā)布的國(guó)家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖集中的化糞池 設(shè)計(jì)圖集，其中，包括化糞池容積及選型的相應(yīng)計(jì)算公式，它的基本數(shù)學(xué)邏輯是在依據(jù)有關(guān) 的給排水設(shè)計(jì)規(guī)范和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的前提下，在某一溫度條件下，把化糞池的有效容積分為污 水和污泥兩部分容積，通過帶入不同參數(shù)數(shù)值的計(jì)算，獲得有關(guān)型號(hào)的化糞池相應(yīng)數(shù)值，并 作為設(shè)計(jì)選型的依據(jù)。化糞池設(shè)計(jì)圖集中化糞池的計(jì)算過程如下化糞池容積的計(jì)算化糞池的有效容積W = W1+W2式中W——化糞池有效容積，m3 ；Wl—化糞池內(nèi)污水部分容積，m3 ；W2——化糞池內(nèi)污泥部分容積，m3 ；污水容積
權(quán)利要求
1. 一種化糞池計(jì)算方法及數(shù)學(xué)模型，其特征在于按照以下方法和過程進(jìn)行計(jì)算(1)、對(duì)消化計(jì)算的邊界條件進(jìn)行約束；邊界條件約束是指相對(duì)于目標(biāo)對(duì)象的相關(guān)環(huán)境條件進(jìn)行認(rèn)定、假定、約定等方式的確定。(2)建立消化池質(zhì)量守恒原則下的動(dòng)力學(xué)關(guān)系；M = M入-M出表示消化池中的物質(zhì)是進(jìn)入消化池物質(zhì)與排出消化池物質(zhì)的差。(3)對(duì)化糞池內(nèi)的物質(zhì)關(guān)系進(jìn)行約束和分析； W = W1+W' +W"公式表示化糞池的有效容積相當(dāng)于化糞池中污水容積、可降解污泥容積、不可降解污 泥容積的和。(4)建立化糞池的數(shù)學(xué)模型； W = W1+W' +W"=Naqt/24X1000+(l_b)K2[α TaNK1/(l_d)1000+S/(l_e)1000] 式中W—化糞池有效容積，m3 ；Wl——化糞池內(nèi)污水部分容積，m3 ；W'——化糞池內(nèi)不可降解污泥部分容積，m3 ；W"——化糞池內(nèi)可降解污泥部分容積，m3 ；N——化糞池設(shè)計(jì)總?cè)藬?shù)，人；q——沒人每日污水定額，L/人· d ；t—污水在化糞池內(nèi)停留時(shí)間，按iai，24h計(jì)算；a——實(shí)際使用衛(wèi)生器具的人數(shù)與設(shè)計(jì)總?cè)藬?shù)的百分比；α——合流系數(shù)，α = 0. 7L/人· d ；分流系數(shù)，α = 0. 4L/人· d ；b——污泥含水率；T——污泥清掏時(shí)間，天；d——濃縮后的不可降解污泥的含水率；Kl——混合污泥的不可降解率；K2——流經(jīng)消化池混合物截留率；S——T時(shí)間內(nèi)累積的可降解污泥總量；e——濃縮后可降解污泥的含水率；(5)對(duì)T時(shí)間內(nèi)累積的可降解污泥總量S的確定；S = S1 (I-K)+S1 (I-K) ^S1 (I-K)3+......S1(I-K)"可降解污泥量S收斂。式中S1—一個(gè)發(fā)酵周期時(shí)間段的進(jìn)入化糞池的可降解污泥總量； K—發(fā)酵期間消化縮減率；(6)通過數(shù)學(xué)模型的計(jì)算結(jié)果建立數(shù)據(jù)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系；(7)建立化糞池的數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)關(guān)系表格或者利用數(shù)學(xué)模型制作化糞池的計(jì)算應(yīng)用軟件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種化糞池計(jì)算方法及數(shù)學(xué)模型，其特征在于所述T時(shí)間累 積的可降解污泥量S的確定方法T時(shí)間內(nèi)可降解污泥總量的收斂值確定可用以下兩種方法確定1)用實(shí)驗(yàn)的方法，在某種特定水質(zhì)及污水的相同環(huán)境條件下，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得到近似 的工作曲線，求出T時(shí)的可降解污泥量。2)用實(shí)驗(yàn)、經(jīng)驗(yàn)、數(shù)學(xué)結(jié)合的方法；建立近似的可降解污泥的計(jì)算方法和數(shù)學(xué)模型，計(jì) 算方法是1、用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)或?qū)嶒?yàn)數(shù)據(jù)，確定污水的可降解程度；2、確定有機(jī)物在一定環(huán)境條 件下的一個(gè)消化周期，主要是一定溫度條件下新污泥發(fā)酵所需的時(shí)間；3、在一個(gè)發(fā)酵周期 中，可降解污泥的縮減率或者消化率；4、假定老污泥在經(jīng)過一個(gè)發(fā)酵階段后，進(jìn)入內(nèi)源消化 和二次基質(zhì)的降解階段；5、二次基質(zhì)降解的有機(jī)物經(jīng)歷第二個(gè)發(fā)酵消化周期，具備相應(yīng)的 污泥縮減率；6、消化周期依次循環(huán)進(jìn)行，逐步趨于完全消化縮減。7、對(duì)依次發(fā)酵消化周期中 的污泥進(jìn)行累加，確定T時(shí)間的可降解污泥總量。8、校核計(jì)算結(jié)果，采用統(tǒng)計(jì)的方法，對(duì)現(xiàn) 有的化糞池實(shí)際工作狀態(tài)的參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和核對(duì)。9、修正數(shù)據(jù)，根據(jù)計(jì)算結(jié)果和化糞 池實(shí)際情況的對(duì)照，對(duì)數(shù)學(xué)模型中技術(shù)參數(shù)的取值進(jìn)行修正。10、對(duì)周期性溫度等環(huán)境變化 的影響進(jìn)行參數(shù)取值和數(shù)值修正。該計(jì)算方法下可降解污泥量S = S1 (I-K)+S1 (I-K)2+S1(I-K)3+......S1(I-K)n式中S1—一個(gè)發(fā)酵周期時(shí)間段的進(jìn)入化糞池的可降解污泥總量；K—發(fā)酵階段消化縮減率；通過公式建立可降解污泥量與污泥停留時(shí)間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
全文摘要
本發(fā)明提供一種化糞池計(jì)算方法及數(shù)學(xué)模型。其主要特征是按照以下方法進(jìn)行，(1)對(duì)消化的邊界條件進(jìn)行約束；(2)建立質(zhì)量守恒原則下的動(dòng)力學(xué)關(guān)系；(3)對(duì)化糞池內(nèi)留存物質(zhì)關(guān)系進(jìn)行分析；(4)建立化糞池的數(shù)學(xué)模型；W＝Naqt/24×1000+(1-b)K2[αTaNK1/(1-d)1000+S/(1-e)1000](5)對(duì)T時(shí)間內(nèi)累積的可降解污泥總量S的確定；(6)通過數(shù)學(xué)模型的計(jì)算結(jié)果建立數(shù)據(jù)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系；(7)建立化糞池的數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)關(guān)系表格或者利用數(shù)學(xué)模型制作化糞池的計(jì)算應(yīng)用軟件。本發(fā)明為延長(zhǎng)化糞池中污泥停留時(shí)間的計(jì)算提供了計(jì)算方法和數(shù)學(xué)模型。
文檔編號(hào)G06F19/00GK102147834SQ20101012104
公開日2011年8月10日 申請(qǐng)日期2010年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月5日
發(fā)明者趙峰 申請(qǐng)人:趙峰