A2O工艺原理及流程.ppt

（二）数学模型特征 数学模型的主要特征是高度的抽象性和应用的广泛性。  在建立数学模型的过程中，需要对研究对象的本质进行高度的抽象，将研究对象本质属性用数学符号和整套运算规则来表述，以反映事物的实际结构和运动规律。 数学模型的抽象性赋予了数学模型更为广阔的应用范围，使得一个具体模型既可应用于不同的环境要素问题的研究中，也可应用于同一环境要素的不同层面上。 运用数学模型研究实际问题也具有其局限性。不管怎样的数学模型都是通过实际问题抽象化而得到的，任何抽象过程都不可能完全地演绎出模拟对象。 二、数学模型的分类按照模型中变量与时间的关系分:动态模型和稳态模型;按照模型中变量之间的关系分:线性模型和非线性模型;按照变量的变化规律分:确定性模型和随机模型;按照模型的用途分:模拟模型和管理模型;按照模型参数的性质分:集中参数模型和分布参数模型;按照模型描述空间特征的变量可分:零维模型、一维模型、二维模型、三维模型。 三、数学模型的建立（一）模型的基本结构 白箱模型又称机理模型，即为可较清楚地把握所研究环境系统的内部结构及变化规律，应用既有的科学知识进行系统描述而建立的系统模型。 黑箱模型又称输入-输出模型、统计模型或经验模型，是对所研究环境系统的内部结构及变化规律不清楚，仅依据可控因素的输入所引起的可观测因素变化的各种实验与现场实测数据来确定系统运行规律建立的模型。 灰箱模型又称半机理模型，是介于白箱与黑箱模型之间，既包含机理部分，又包含经验部分，是一半经验、半机理的模型。 （二）建模的基本过程1、数据收集分析2、模型结构的识别3、模型参数的估计4、模型的检验和灵敏度分析 （三）模型的应用 数学模型在解决环境问题中主要应用于环境质量模拟预测、环境污染控制、环境规划与管理、环境系统优化等方面。 四、模型参数估值 对地表水水质产生影响的过程可分为物理过程、生化过程和溶解氧的消耗与增加过程-水体的耗氧与复氧。水质模拟过程中，根据模拟的实际问题，需要确定的参数主要包括所模拟因子的扩散系数，吸附/解吸系数，释放/沉降系数，衰减系数，化学反应系数（如硝化、反硝化系数），生物吸收系数等。 1、物理过程 污染物在水体中的输移、混合、扩散稀释、沉降、 悬浮、吸附、解吸、挥发等对污染物的分布形式有影响而对污染物总量不产生影响的过程。 2、生化作用 污染物排入水体后，会在水体中各类细菌的作用下产生一系列生物化学反应，这一方面可以使一些有机污染物得到氧化分解而衰减；另一方面也使水体中的溶解氧不断消耗。 有机物（BOD）的氧化分解曲线如下图所示： 3. 水体的耗氧与复氧过程（1）水体的耗氧①河水中含碳化合物的氧化分解引起耗氧②河水中含氮化合物的氧化分解引起耗氧③河床底泥中的有机物在缺氧条件下，发生厌氧分解，产生有机酸和甲烷、二氧化碳、氨等气体，当这些物质释放到水体中时，消耗水中的氧④晚间光合作用停止时，水生植物（如藻类）因呼吸作用而耗氧（2）水体的复氧①上游河水或有潮汐河段海水所带来的溶解氧②排入水体的废水所带来的溶解氧③大气复氧④光合作用 （二）分散作用，包括分子扩散、湍流扩散和弥散 。 1．分子扩散 分子扩散是由分子的随机运动引起的质点分散现象。分子扩散过程服从斐克(Fick)第一定律，即分子扩散的质量通量与扩散物质的浓度梯度成正比 。 2．湍流扩散 湍流扩散是湍流流场小质点的各种状态(流速、压力、浓度等)的瞬时值相对于其时间平均值的随机脉动而导致的分散现象。 3、弥散 弥散作用是由于横断面上实际的状态(如流速)分布不均匀与计算中采用断面平均状态(如流速)之间的差别引起的。 （三）污染物的衰减和转化 守恒物质：随水流的运动和分散作用而不断改变位置和初始浓度，但不会减少在环境中的总量。 非守恒物质：除了随水流的流动不断改变位置、分散降低浓度外，还会因自身的衰减而加速浓度的下降。 另外，非守恒物质降解的两种方式有：一种是由污染物自身的运动变化规律决定 的，另一种是在环境因素的作用下，由于化学或生物反应而不断衰减 。 二、生物化学分解（一）碳BOD(CBOD)的降解 （二）氮BOD(NBOD)的降解 三、大气复氧  大气中的氧进入水中的速度(以浓度的变化速度表示)取决于水气界面的面积、水的体积以及水中溶解氧实际浓度与饱和溶解氧浓度之差。 四、光合作用 光合作用是溶解氧的主要来源之一。如果假定光合作用的速率与光照强度相关，而光照强度又可以表示为时间的函数。 五、