理想凝聚沉淀試驗(yàn)數(shù)據(jù)的整理與

理想凝聚沉淀試驗(yàn)數(shù)據(jù)的整理與分析摘要：對(duì)凝聚性沉淀試驗(yàn)數(shù)據(jù)的整理是設(shè)計(jì)沉淀池的一個(gè)重要步驟。試驗(yàn)首先要測(cè)出不同深度、不同沉淀時(shí)間下懸浮物的去除率，然后采用插值法繪出\"去除率等值線\"，選定某一深度，計(jì)算出不同停留時(shí)間下得到的總的去除率，最后將結(jié)果點(diǎn)繪成停留時(shí)間t與去除率C的關(guān)系曲線。本文對(duì)matlab編程整理凝聚性沉淀試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了研究。關(guān)鍵字：凝聚沉淀試驗(yàn)沉淀池去除率SortinggoutandAAnalyssesoffideaalCoaagulattionSSedimeentatiionExxperimmentallDataaAbstraact：Insoortinggouttheeexperiimentaaldattaofcoaguulatinngseddimenttatatiion，manuaalcallculattionaandcuurvinggareusualllyussedtoofinddouttherrelatiionshiipamoongthheremmovalrateC，thessurfacceloaadμ0anddtheresiddencetimet.IfMatlaabproogramisussedfoortheesorttingooutoffthedata，artifficialleffeectsccanbeeminiimizedd，fulluseccanbeemadeeoftthedaataallreadyyavaiilableetoggetthheressultsofcaalculaationssquicckly，efficcientllyanddaccuuratelly，andtthereesultsscanbeaddjusteed．a(chǎn)nalyyzedaandevvaluatteddiirectlly，whichhwillloptiimizetheddesignndataa．Keywoords：coaguulatioon；sedimmentattion；coaggulatiioncaalculaation；surfaacelooad：residdencetime對(duì)凝聚性沉沉淀試驗(yàn)數(shù)據(jù)據(jù)的整理是設(shè)設(shè)計(jì)沉淀池的的一個(gè)重要步步驟。試驗(yàn)首首先要測(cè)出不不同深度、不不同沉淀時(shí)間間下懸浮物的的去除率，然然后采用插值值法繪出\"去除率等值值線\"，選定某一一深度，計(jì)算算出不同停留留時(shí)間下得到到的總的去除除率，最后將將結(jié)果點(diǎn)繪成成停留時(shí)間t與去除率C的關(guān)系曲線線。本文對(duì)matlaab編程整理凝凝聚性沉淀試試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行行了研究。1理想凝聚沉沉淀的數(shù)學(xué)模模型從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)據(jù)可以看出：：懸浮物去除除率C是沉淀深度ho、停留時(shí)間L的函數(shù)，記記作C=f（h0，t）。同時(shí)，可可以根據(jù)公式式(1)計(jì)算截流沉沉速。μ0＝ho／t(1)式中：：μ0--理想沉淀池池的截流沉速速；ho--沉淀深度；；t--顆粒在沉淀淀區(qū)中的停留留時(shí)間。由于表面負(fù)負(fù)荷在數(shù)值上上等于截流沉沉速，所以又又可以換算出出表面負(fù)荷與與去除率的函函數(shù)關(guān)系，點(diǎn)點(diǎn)繪出二者的的關(guān)系曲線。因因此，C又可以看作μ0和t的函數(shù)C=g（μ0，t）。當(dāng)μ0，t，ho中的任意兩兩個(gè)參數(shù)確定定后，C的值也隨之之確定。根據(jù)據(jù)C與t，ho的測(cè)定結(jié)果果，利用數(shù)值值插值的有關(guān)關(guān)計(jì)算方法進(jìn)進(jìn)行三次插值值，可以得到到任意時(shí)間、任任意深度的去去除率計(jì)算結(jié)結(jié)果。并且結(jié)結(jié)果可用三維維或二維坐標(biāo)標(biāo)圖表示出來(lái)來(lái)。2數(shù)據(jù)處理2．1Mattlab方法Matlaab是集數(shù)學(xué)計(jì)計(jì)算、圖形處處理和程序語(yǔ)語(yǔ)言設(shè)計(jì)于一一體的著名數(shù)數(shù)學(xué)軟件。與與其它高級(jí)語(yǔ)語(yǔ)言相比，Matlaab提供了一個(gè)個(gè)人機(jī)交互的的數(shù)學(xué)系統(tǒng)環(huán)環(huán)境，并以矩矩陣作為基本本的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu)，可以大大大節(jié)省編程時(shí)時(shí)間。2．2對(duì)凝聚沉淀淀的分析為了分析問(wèn)問(wèn)題的方便，把把最初的凝聚聚性懸浮物濃濃度當(dāng)作100％，以后所所測(cè)得的去除除結(jié)果都用相相對(duì)去除率表表示。2．2．1計(jì)算某濃度度下的去除率率假定池池深為ho，選定不同同的停留時(shí)間間，計(jì)算出某某一時(shí)刻水中中懸浮物去除除濃度?？偟牡娜コ俜致事蕿椋篊=(1--C0)＋∫0co（Ui／μ0）dCi（2）式中：C0--所有沉速小小于μ0的顆粒重量量占原水中全全部顆粒重量量的百分率；；μ0--理想沉淀池池的截流沉速速；μi--小于截流沉沉速的顆粒沉沉速；Ci--所有沉速小小于U；的顆粒重重量占原水中中全部顆粒重重量的百分率率；dCi--具有沉速為為認(rèn)的顆粒重重量占原水中中全部顆粒重重量的百分率率。對(duì)于于上式中積分分的處理，可可以近似地認(rèn)認(rèn)為：式中：h00--沉淀池深度度；hi--去除率等值值線圖中相鄰鄰兩條等值線線的中點(diǎn)所對(duì)對(duì)應(yīng)的深度；；δCi--去除率等值值線圖中相鄰鄰兩條等值線線所代表的去去除率之差。δCi取值越小劃劃分得越密，積積分與累積求求和的差值越越小，精度就就越高。利用用Matlaab編程可以很很方便地實(shí)現(xiàn)現(xiàn)這一點(diǎn)。已知池深深為h0，需要畫出0~t時(shí)段上的總總?cè)コ是€線，方法如下下：①根據(jù)前述插插值擬合的結(jié)結(jié)果，可以找找出在不同時(shí)時(shí)刻、在h0深度處沉速速大于或等于于μ0的已全部去去除的顆粒的的去除率CO。②對(duì)于某一時(shí)時(shí)刻t，根據(jù)插值值擬合的結(jié)果果，找出不同同深度處的去去除率，代人人（3）式，可以以求出在h0深處，未能能全部去除懸懸浮物的去除除率。③總?cè)コ视捎梢陨蟽刹糠址窒嗉蛹纯汕笄蟮?。假假定不同的沉沉淀深度，重重?fù)上述①~③步，可得出出不同深度、不不同時(shí)間下的的總的去除率率。這一計(jì)算算結(jié)果與根據(jù)據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果得得出的二維值值擬合結(jié)果不不會(huì)相同。前前述插值計(jì)算算的結(jié)果反映映的是某一時(shí)時(shí)刻、某一深深度該點(diǎn)的去去除率。而后后者是考慮了了沉淀池的出出水實(shí)際上是是某時(shí)刻不同同深度處的出出水相混合的的結(jié)果。假定定不同的沉淀淀深度，會(huì)有有不同的總的的去除率。或或者說(shuō)，將不不同深度的去去除率作了平平均化計(jì)算，取取其平均數(shù)。3計(jì)算實(shí)例例：凝聚聚性懸浮物的的質(zhì)量濃度為為400mg／L。靜置沉淀淀試驗(yàn)所得的的沉淀時(shí)間和和取樣深度以以及相應(yīng)的懸懸浮物去除率率如表1；表1懸浮物去除除率取樣深度／m不同沉淀時(shí)間（min）的去除率/%

510204060901200.61415060677273761.22193345586270741.8315313854596371根據(jù)上表的的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，試試確定采用平平流沉淀池的的懸浮物去除除率、表面負(fù)負(fù)荷和停留時(shí)時(shí)間之間的關(guān)關(guān)系。此時(shí)的的初始條件為為：t＝0時(shí)，任意深深度處的去除除率C＝0；h＝0（而t≠0）時(shí)，去除除率C＝100％，插值的的結(jié)果用三維維圖形表示如如圖1所示。從圖1可以以看出，池深深越淺、沉淀淀時(shí)間越長(zhǎng)，去去除率越高。例如h0＝1．83m時(shí)，計(jì)算結(jié)結(jié)果如圖2。由圖2可以以看出：當(dāng)沉沉淀時(shí)間在0~40mmin以內(nèi)時(shí)，去去除率隨時(shí)間間增長(zhǎng)很快；；超出該范圍圍時(shí)，去除率率隨時(shí)間增長(zhǎng)長(zhǎng)緩慢。因此此將時(shí)間控制制在40min左右時(shí)，既既經(jīng)濟(jì)又高效效。超出該范范圍延長(zhǎng)時(shí)間間，對(duì)去除率率的影響不大大。由于于μ0=h0//t＝1.83／t，所以利用Matlaab進(jìn)行簡(jiǎn)單地地?fù)Q算即可計(jì)計(jì)算出表面負(fù)負(fù)荷μ0與去除率C之間的關(guān)系系，繪出關(guān)系系曲線，如圖圖3所示。至此我們得得出了在池深深為1.83m時(shí)，在不同同停留時(shí)間或或不同表面負(fù)負(fù)荷時(shí)所對(duì)應(yīng)應(yīng)的去除率。圖3O－c關(guān)系曲線如果改變變有效池深，可可以得出另外外一條t-C曲線和μ0一C曲線。例如如，池深h0＝1．5m時(shí)，t一c曲線和μ0一c曲線如圖4、圖5。比較圖2和和圖4，可以發(fā)現(xiàn)現(xiàn)：相同停留留時(shí)間，池深深淺時(shí)，去除除率高，并可可以在曲線圖圖上準(zhǔn)確地找找出某一深度度時(shí)t-C的準(zhǔn)確對(duì)應(yīng)應(yīng)關(guān)系。3．1計(jì)算結(jié)果的的驗(yàn)證假假定有效池深深1.83m，停留時(shí)間35min，則相應(yīng)的的表面負(fù)荷為為：μ0＝75.3mm3／（m3·d）。利用Matlaab計(jì)算出的總總?cè)コ俜謹(jǐn)?shù)數(shù)為64.4％，手工計(jì)計(jì)算的總?cè)コ俜謹(jǐn)?shù)為60.9％。如如果假定池深深和停留時(shí)間間不同，還可可以計(jì)算出不不同的去除率率。利用Matlaab計(jì)算與手工工計(jì)算有一定定的出入，其其主要原因分分析如下：①計(jì)算機(jī)計(jì)算算的去除率略略高于手算的的去除率，主主要是由于在在水深淺時(shí)，計(jì)計(jì)算機(jī)的程序序中對(duì)深度作作了較為精細(xì)細(xì)的劃分。且且在理想條件件下認(rèn)為h0＝0時(shí)，C＝100％。而手算算時(shí)，并沒(méi)有有將這些因素素全部考慮進(jìn)進(jìn)去。②原始數(shù)據(jù)中中所取的相鄰鄰深度相差較較大，而利用用Matlaab計(jì)算是為了了有較高的精精度，深度劃劃分、時(shí)間劃劃分都較細(xì)，而而手算很難