水污染净化问题论文

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1、水污染净化问题论文水污染物颗粒净化问题【摘要】通过建立污染物扩散模型，求解水中某污染物颗粒粒径与时间函数关系，并与实际函数进行比较分析，再通过对所求解的函数关系进行拟合优化，进而建立新型模型对这类污染进行测定与处理。问题-，分析附件一屮所给的离散数据选择指数函数和多项式函数模拟反应所给数据的变化趋势，通过最小二乘法，利用matlab对给定的离散数据进行曲线拟介并求解拟合函数，再求拟合函数y=r(t)在t时刻的解与附件一•中t时刻所对应的数值均方误差，并取均方误差最小者为所求曲线，冃通过模型的建立，理论上阐述了拟合曲线更接近指数函数曲线，故在问题一屮进行指数函数拟合；再通过引入扩散系数，

2、求出粒径与时间的函数关系式，并作误差分析比较。若对样品中某单一•污染物微粒进行粒径测量，测量结果更粘确，有较强的理论科学依据，此方法更接近理论的实验数拯结杲。问题二，通过路径与速率、时间的函数关系模型，求解粒径与时间的近似函数关系，利用matlab分析粒径随时间变化的曲线特征，以此得到粒径误差与吋间的曲线关系，此运动模型可以求解污染物中任何粒子因和互碰撞引起的粒径随时间变化的函数关系，具冇计算对象的普遍性。问题三，通过对参数的讨论，建立相关性模型，求出在单一变量下，某一变量对颗粒粒径大小变化的影响程度，此外，通过现代科学理论，借鉴相关性科学研究，建立理论模型，更好的对水污染物颗粒净化，

3、确定粒径取最人值时，即除污效采最好时所对应变量的取值；关键词：粒径时间扩散速率相关性最小二乘法1•问题重述众所周知，水是世界上所有生命赖以生存的基础。没有水，一切生命创造的精彩都不复存在。因此，要实现人类的可持续发展，首先要解决水污染问题。由有害物质造成的水的使用价值降低或丧失称Z为水污染。水的污染有两类：一类是H然污染；另一类是人为污染。而后者是主要的。水污染对根拯污染朵质的不同而主要分化学性污染，物理性污染和心物性污染三大类。水中杂质按尺寸分，可分为溶解物，胶体颗粒和悬浮物三种。有些杂质可以川基于高浓度、外加计量反应试剂为棊础的传统的物化方法以及生化技术等进行处理。而对于天然水体和

4、饮用中低浓度、高毒性、难降解污染物则很难用前述的传统方法进行处理，迫切需耍提出新型的高效选择性检测和消除的原理和方法。(1)就给定的数据一拟合出粒径随时间变化的曲线和分布。(2)就给定的数据评价该测量方法的优缺点。（3）试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U的。12.模型假设假设待测水样本中该污染物浓度一定。假设待测样木污染物在扩散过程中接触的同类颗粒会发生聚集现象。假设该污染物颗粒为质量均匀分布、形状规则的球体。（具体相关的假设条件见各问题中的模型假设）3.符号说明彳APV(t)物理含义聚集比例系数污染物在样本中体积比率t时刻的颗粒的平均体积粒于表示的意义在单位体

5、积内发生聚集的颗粒所占的比例该污染物在样本中体积比率该时刻的颗粒的平均体积粒寸直材符号A/N△刃表示的含义颗粒连续两次碰撞的时间间隔周边分散的粒子与研究的粒子相互碰撞总次数每次该粒子被碰撞后其位移（粒径）的改变申.4.问题一的模型建立与分布4.1模型的假设(1)水污染样木屮只存在某种单一粒子，且粒子数LI足够多，即忽略浓度对粒径测量的影响；(2)粒了近似看成是质量均匀，规则的球形几何体；(3)各粒子相互碰撞的概率均等；4.2模型的建立4.2.1问题的分析分析附件一屮所给的离散数据选择指数函数和多项式函数模拟反应所给数据的变化趋势，通过最小二乘法，利用matlab对给定的离散数据进行曲线

6、拟合2并求解拟介函数，再求拟合函数y二r(t)在t时刻的解与附件一中t时刻所测量的数值均方误差，并取均方误差最小者为所求曲线。引入扩散系数，求出粒径与时间的函数关系式，并作误差分析比校，通过建立微分方程模型，确主粒径与吋间的理论的函数表达式，并通过其函数关系式大体确定拟合后的I11J线形状和函数关系式。4.2.2公式推导由于水污染样木中粒子数口足够多，继而忽略实验过程中粒子浓度对粒径测量的影响，则由物质的量守恒定律得：体积的增加二周围粒了与粒了所接触聚集的粒了体积+在一定的时间dt内通过面积S的体积即V(tt)V(t)U(t)dt(4.1.1)又由U(t)当t0时得微分方程V(t)(4

7、.1.2)dVV(t)(4.1.3)dt解得tVCe(4.1.4)粒子体积公式4Vr3(4.1.5)3将式(4.2.5)代入(4.2.4)解得t3Cl3(4.1.6)rOe3(C为常数)4其中C可由r(O)=H来确定;4.2.3模型分析求解：将附件一中的数拯导入到matlab数学软件中，所有离散点拟合后的曲线如图一所示，根据曲线的形状，分别对曲线进行指数函数拟合和八次多项式函数拟介，拟介后的粒径与时间的函数关系图分别为下图中图一，图二所示(编程