考虑任一个时段内的混合过程都可由方程(7) (8)描述,在Δt时间间隔内池中废水浓度由ci变为ci 1,池中废水体积由Vi变为Vi 1。下一个时段在Δt时间内池中废水浓度由ci 1变为ci 2体积由Vi 1变为Vi 2;依此类推。
方程(7)(8)构成一个一阶线性常微分方程组。在Δt时间间隔内,先解方程(7),初始条件为V(0)=Vi,解得Vi 1,表达式与方程(5)同。
把方程(7)的
代入方程(8),以向前差分的方式,用方程(5)的Vi 1代入方程(8)式以代替V,以t记录在Δt时间间隔内的均化时间,得一阶线性微分方程为:
整理得:
…………(8’)
已知初始条件为c(0)=ci,可用两种方式解方程(8’)。
方式Ⅱ:将(8’)式改写为:
把Vi 1当作常量解该微分方程,可得表述式形式与恒水位均化过程ci 1相似的结果:
………(9)
式中
方式Ⅰ:直接解(8’)式,池内存水浓度变化关系为:
…………(10)
式中:
式(5) 与(9)或(10)结合,作为变水位均质池容积计算的迭代式。
3.3变水位水质均化池模拟计算要点(1)、采用Vi 1的迭代式(5)与ci 1的迭代式(6)式、(9)式、(10)式三者之一,联合构成变水位水质均化池迭代计算的数学模型。给出ai 、Qi (i=0,1,2…n-1)、Δt、V0和c0,由上式迭代计算,可得Vi 1和Ci 1两个系列计算数据。
(2)、每给出一个V0值,即可得到一个均化出水浓度系列值ci和池中存水量系列值Vi,可验证所取的V0值是否满足均化出水的浓度要求。多次尝试V0值可得到一个满足浓度均化要求的最小的V0值,相应的Vi中的最大值即是变水位水质均化池最小有效容积计算值。利用不同迭代式的三种计算结果略有不同,一般利用(6)式计算时V偏小些,原因与恒水位均质池计算相同;利用(9)式和(10)式计算的V相差较小。
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