水污染物净化问题-数学建模大赛论文

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1、数学建模大赛论文参赛题目：水污染物净化问题队员1：队员2：队员3：提交日期：2014/05/26联系电话：电子信箱：目录摘要2一、问题重述2二、模型的基本假设3三、符号说明3四、问题的分析3（一）、问题一的分析3（二）、问题二的分析4（三）、问题三的分析4五、模型的建立及求解4（一）、拟合数据4（二）、测量方法优缺点7（三）、污染物处理模型8六、模型的检验与推广10七、模型评价及改进10（一）、优点：10（二）、缺点：11（三）、改进：11参考文献11附录11（一）、原始数据11（二）、图像一代码2022摘要现代社会水污染问题日益严重

2、，事实表明，人们已经面临十分严峻的水资源短缺问题，而日益严重的水污染问题更使其雪上加霜。为了实现水资源可持续化，解决水污染问题迫在眉睫。本文旨在通过对污染物粒径随时间的变化值来研究低浓度、高毒性、难降解污染物的选择性检测和消除的方法。我们运用Matlab将已知的测量数据进行拟合，得出粒径随时间变化的曲线和分布图，通过对比计算得出最好的拟合曲线。文章通过对测量方法的基本原理和已知的数据分析两个角度来进行比较，从而更准确的得出此测量方法的优缺点。还通过建立三层过滤网格模型，对该污水进行过滤处理并将处理分为三步（预处理、初级滤膜处理、高级滤

3、膜处理）。达到净化污水的目的，建立有效的模型。关键词：污染物曲线拟合三层过滤网格模型MatlabExcel一、问题重述水是人们赖以生存的基础，地球水资源是有限的，虽然地球是“三分陆地七分水”，但能供人使用的淡水只有2.5%。而这些有限的水资源，正面临着严重的污染问题。据世界卫生组织（WHO）调查资料显示，目前全世界范围内，11亿人的饮用水受到了污染，全世界80%的疾病是由于饮用水被污染造成的，且这个数值正在逐步扩大，这些事实表明，人们已经面临十分严峻的水资源短缺问题，而日益严重的水污染问题更使其雪上加霜。为了实现水资源可持续化，解决水

4、污染问题迫在眉睫。造成水污染的原因分为自然污染和人为污染两类，而后者占主要因素。水污染可根据污染杂质的不同而主要分为化学性污染、物理性污染和生物性污染三大类。水中杂质按尺寸分，可分为溶解物、胶体颗粒和悬浮物3种。有些杂质可以用基于高浓度、外加计量反应试剂为基础的传统的物化方法(如沉降、吸附、湿式氧化等)以及生化技术等进行处理。而对于天然水体和饮用水中低浓度、高毒性、难降解污染物(如多溴联苯醚、全氟辛酸(磺酸)、消毒副产物、内分泌干扰物、PPCPs(抗生素)等)很难用前述传统的物化方法和生化技术等技术进行处理，迫切需要提出建立新型的高效

5、选择性检测和消除的原理和方法。1、附件中给定的数据是利用动态光反射仪器测量出水中某污染物粒径随时间的变化值，请就给定的数据拟合出粒径随时间变化的曲线和分22布。2、就给定的数据评价该测量方法的优缺点。3、建立模型说明如何对这类的污染物进行处理，达到净化污水的目的。二、模型的基本假设1、假设模型不受温度、阳光、二氧化碳等环境因素的影响。2、假设模拟出的纳米材料仪器可用于此污染物。3、假设各污染物之间不会发生化学反应，也没有物理沉淀。三、符号说明1、T时间 (s)2、S颗粒粒径3、ΓRayleigh线宽4、DT颗粒的平移扩散系数5、q　散

6、射光波矢ｑ的幅值6、n　溶剂的折射率7、θ　散射角8、kBBoltzman常数9、C绝对温度10、η溶液黏度11、α，β相关系数四、问题的分析（一）、问题一的分析利用附件中给出的数据，使用matlab进行曲线拟合，通过对比得出水中某污染物的粒径随时间变化的分布图和最优曲线，进而得出一个某污染物粒径关于时间的函数关系式。22（二）、问题二的分析对动态光反射原理进行分析，找出影响测量准确度的相关因素；通过所给数据得出拟合方程，对拟合好的方程求解，得出表述拟合方程准确度的参数，由此分析得出此种测量方法的优缺点（三）、问题三的分析通过建立三层

7、过滤网格模型，推导出三层过滤网格模型的最优解方程，通过对模型的检验可以得知，此模型可用于降低污染物浓度，进而达到净水目的。五、模型的建立及求解（一）、拟合数据通过matlab对给定数据进行处理得出污染物的散点图如图（一）所示22图（一）污染物散点图图（二）拟合曲线22图（三）最优拟合曲线根据已知数据对其进行线性回归分析如图（二）所示，由图可以得到拟合最好的是三次非线性模型。如图（三）所示设模型满足多项式：S=a*T∧3+b*T∧2+c*T+d（a、b、c、d分别为常数）使用matlab对图（三）的粒径分布曲线处理得到：a=1.672*

8、10∧-91.166*10∧-9,2.179*10∧-9b=-2.52*10∧-5-3.006*10∧-5,-2.035*10∧-5c=0.1422(0.129,0.1553)d=83.23(73.68,92.77)得出