Будь умным!


У вас вопросы?
У нас ответы:) SamZan.ru

Введение5

Работа добавлена на сайт samzan.ru: 2016-03-30


Содержание:

Введение……………………………………………………………  …………..3

  1.  Основные теоретические положения…………………… …………… .….4
  2.  Схема………………………………………………… …………… ………..6
  3.  Исходные данные…………… ………………… ………… ……………….6
  4.  Ход работы………………………………………………  …… ……………6
  5.  Построение графиков по данным таблиц..………………………  ……….7
  6.  Выводы…………………………………………………  …………… ……13


Введение

Водная микрофлора очень разнообразна: бактерии, вирусы, бактериофаги, плесени, водоросли. Самоочищение в водоёмах осуществляется под воздействием биологических процессов путём окисления ЗВ растворённым в воде кислородом. Этот процесс является результатом жизнедеятельности целого комплекса водных организмов.

Цель работы:

  •  Провести моделирование по мономолекулярной и бимолекулярной моделям, определив зависимость концентрации БПК и кислорода от времени.
  •  Изучить процессы биохимического распада загрязняющих веществ (ЗВ)
  •  Научиться пользоваться пакетом «Design.Lab»

Процессы самоочищения в водоёмах. Расчёт кислородного режима в водотоках с использованием мономолекулярной и бимолекулярной моделей БПК – кислород

  1.  Основные теоретические положения

Микробиологические процессы при самоочищении водоёмов происходят в результате питания бактерий, дыхания и их отмирания.

На начальном этапе начинается процесс окисления поступающих органических веществ, следовательно, изменяется кислородный режим. Процесс окисления органических веществ связан с активным расходом кислорода. До определённого момента времени расход кислорода на окисление превышает количество кислорода, поступающего из атмосферы. Интенсивность поступления кислорода из атмосферы зависит от гидродинамических характеристик водного объекта и определяется величиной коэффициента реаэрации; скорость самого процесса окисления определяется величиной коэффициента биохимического окисления. Иногда его называют коэффициентом минерализации. Наступает момент при окислении органических загрязнений в водном объекте, когда количество кислорода, расходуемого на окисление, компенсируется кислородом, поступающим из атмосферы. Этот момент соответствует минимальному значению концентрации кислорода в водном объекте; на кислородной кривой это точка перегиба.

После этого потребность в количестве растворённого в воде кислорода, расходуемого на процесс окисления, становится меньше, чем его поступает из атмосферно воздуха, и величина растворённого в воде кислорода начинает расти до тех пор, пока не достигнет величины предельного насыщения при данной температуре. В начале процесса происходит увеличение количества бактерий, что способствует активному уменьшению количества органических веществ. Когда пищи становится меньше, то наблюдается гибель бактерий.

Скорость, с которой растворённый кислород потребляется в природной воде или воде, загрязнённой стоками, впервые была изучена Фелпсом и Стритером. Было найдено, что биохимическое окисление протекает также, как мономолекулярная химическая реакция. Т.е. скорость приблизительно пропорциональна остающейся концентрации неокисленного органического вещества и является функцией температуры.

Изменение БПК и растворённого в воде кислорода по схеме Фелпса-Стритера (мономолекулярная модель) описывается системой уравнений. Эта система имеет ограниченный диапазон применимости: при больших дефицитах кислорода в условиях анаэробного режима кривая кислородного прогиба даёт неправдоподобную картину – отрицательное значение концентрации растворённого в воде кислорода.

В случае, если мономолекулярная модель не применима, используется бимолекулярная модель. Для определения параметров бимолекулярной модели используем решение мономолекулярной модели, но с изменёнными начальными условиями, с учётом ограничений по применению модели Фелпса-Стритера. Следует отметить, что в тех случаях, когда применима модель Фелпса-Стритера, естественно применима и бимолекулярная модель. Расчёт по бимолекулярной модели производится при различных значениях коэффициента α, который принимается последовательно: равным k1; меньше, чем k1; больше, чем k1 и потом, методом последовательных приближений, находятся α, при котором решения по моно- и бимолекулярной моделям максимально совпадают.       

Мономолекулярная модель:

Программа моделирования Pspice запускается по команде Analysis/Simulation. Программа позволяет составить схемы моно- и бимолекулярной моделей на одном листе (в одном файле) и проводить моделирование и построение графиков для обеих моделей одновременно. Это делает очень удобной и быстрой процедуру визуального сравнения графиков для выбора наиболее подходящего α.

На рисунке представлены кривые изменения БПК и концентрации растворенного в воде кислорода по моно- и бимолекулярной моделям.

2. Схема

3. Исходные данные для расчёта

Исходные данные, необходимые для расчёта кислородного режима, сведены в таблицу:

СºБПК

СºО2

Tº

К1

К2

С

мг/л

l

υ

мг/л

мг/л

ºС

1/сут

1/сек

1/сут

1/сек

км

м/с

70

11

16

0,2

0,00000231

0,15

0,00000174

9,95

40

0,2

4. Ход работы

1. Проверим применимость мономолекулярной модели при начальном значении БПК

2. Проводим моделирование по мономолекулярной модели, т.к. график СО2 = f(t) уходит в отрицательную область то по мономолекулярной модели подбираем такие значения СºБПК и СºО2, чтобы график не уходил в отрицательную область.

3. Переходим к бимолекулярной модели. Задаем значение  СºБПК и СºО2 такие как подобрали для мономолекулярной модели.

4. Подбираем коэффициент  таким образом, чтобы графики, полученные по моно- и бимолекулярной моделям, были максимально схожи (берем =  К1 ;  > К1;  <  К1).

  5. По бимолекулярной модели при подобранном значении и начальных значениях СºБПК и СºО2 производим моделирование.


5. Построение графиков по данным таблиц.

Таблица №1.

сутки

С БПК

сутки

С О2

0

70

0

11

1,3223

54,397

0,6254

3,0785

2,3141

44,376

1,3223

-3,3308

3,3058

36,37

2,3141

-10,492

5,2893

24,484

4,2975

-17,037

8,2645

13,242

5,6087

-19,543

11,24

7,4249

7,9339

-17,771

12,231

5,7906

10,248

-14,175

14,876

3,4924

14,876

-5,9286

14,851

1,9057

18,512

-0,604

20,496

1,0528

23,471

4,3921

24,463

0,468

28,43

7,06

28,43

0,205

38,347

9,2506

34,711

0,0539

45,289

9,697

40,992

0,01414

52,231

9,857

60,826

9,92

Результаты по моделированию бимолекулярной модели при БПК=70 мг/л:

  


Таблица №2.

сутки

С БПК

сутки

С О2

0

18

0

11

1,9672

12,161

1,3115

7,451

2,9508

10,283

2,9508

4,4595

4,2623

7,7709

4,2623

3,3209

5,9016

5,5973

5,9016

2,861

8,5246

3,2917

8,1967

3,1241

10,82

2,0494

10,492

4,0283

14,426

0,974

16,721

6,7141

19,016

0,393

23,279

8,4721

24,918

0,117

35,602

9,674

32,459

0,0255

49,18

9,907

66,557

9,941

Результаты по моделированию бимолекулярной модели при С°БПК =18 мг/л:


Таблица №3.

сутки

С БПК

сутки

С О2

сутки

С БПК

сутки

С О2

0

18

0

11

0

18

0

11

1,9672

12,161

1,3115

7,451

0,986

12,56

0,655

6,9408

2,9508

10,283

2,9508

4,4595

1,9672

9,974

0,983

5,8874

4,2623

7,7709

4,2623

3,3209

5,2459

5,8864

2,2951

3,7191

5,9016

5,5973

5,9016

2,861

9,836

2,6414

2,9508

3,389

8,5246

3,2917

8,1967

3,1241

14,754

0,856

4,2623

3,1651

10,82

2,0494

10,492

4,0283

19,672

0,163

7,8689

3,7579

14,426

0,974

16,721

6,7141

27,869

0,00417

12,787

5,2947

19,016

0,393

23,279

8,4721

25,574

8,9337

24,918

0,117

35,602

9,674

37,377

9,771

32,459

0,0255

49,18

9,907

47,213

9,906

66,557

9,941

Результаты по моделированию бимолекулярной модели при α<К1; α= 0,00000055:


Таблица №4.

сутки

С БПК

сутки

С О2

сутки

С БПКп

сутки

С О2п

0

18

0

11

0

18

0

11

1,9672

12,161

1,3115

7,451

0,274

9,739

0,991

0,728

2,9508

10,283

2,9508

4,4595

1,2156

6,2195

1,6529

0,609

4,2623

7,7709

4,2623

3,3209

2,3141

4,7248

2,3141

0,648

5,9016

5,5973

5,9016

2,861

3,9669

2,7717

3,6364

0,923

8,5246

3,2917

8,1967

3,1241

6,9422

0,566

6,6116

1,1938

10,82

2,0494

10,492

4,0283

7,9339

0,285

9,2562

4,1563

14,426

0,974

16,721

6,7141

9,167

0,097

17,851

8,3569

19,016

0,393

23,279

8,4721

24,463

9,3724

24,918

0,117

35,602

9,674

32,727

9,781

32,459

0,0255

49,18

9,907

44,298

9,916

66,557

9,941

Результаты по моделированию бимолекулярной модели при α>К1; α= 0,00000460:


Таблица №5.

сутки

С БПК

сутки

С О2

сутки

С БПКп

сутки

С О2

0

18

0

11

0

18

0

11

1,9672

12,161

1,3115

7,451

0,656

9,3957

0,192

6,3185

2,9508

10,283

2,9508

4,4595

0,983

8,2361

0,655

2,7896

4,2623

7,7709

4,2623

3,3209

2,9508

4,9624

1,3115

1,5166

5,9016

5,5973

5,9016

2,861

3,9344

3,7282

2,623

1,1802

8,5246

3,2917

8,1967

3,1241

7,2131

1,216

6,5574

2,423

10,82

2,0494

10,492

4,0283

10,82

0,087

9,508

4,1234

14,426

0,974

16,721

6,7141

13,051

0,00138

13,443

6,5729

19,016

0,393

23,279

8,4721

17,377

8,0767

24,918

0,117

35,602

9,674

25,246

9,3778

32,459

0,0255

49,18

9,907

41,639

9,897

66,557

9,941

55,082

9,938

Результаты по моделированию бимолекулярной модели при α=К1; α= 0,00000231:


Таблица №6.

сутки

С БПКп

сутки

СО2п

0

70

0

11

0,655

60,595

0,192

6,1246

1,3115

58,29

0,655

2,0258

6,8853

50,297

1,6393

0,575

21,312

30,575

7,541

0,593

30,492

18,843

14,426

0,722

40

8,4015

21,639

0,924

42,952

5,6966

28,525

1,241

49,508

1,7592

39,672

2,388

55,082

0,352

48,525

4,6393

66,23

0,0338

59,672

8,236

70,492

9,601

81,967

9,884

Результаты по моделированию бимолекулярной модели при а= 0,00000055, С°О2 = 70 мг/л:


6. Выводы.

В данной работе были изучены процессы самоочищения водоемов и зависимости изменения БПК и концентрации кислорода от времени (сутки).

При использовании мономолекулярной модели наблюдается большой дефицит кислорода и кривая кислородного прогиба даёт отрицательное значение, но это невозможно, поэтому используем бимолекулярную модель.

Изменяя значения коэффициента α, принимая его меньше, больше и равным k1, находим α, при котором решения по моно- и бимолекулярной моделям максимально совпадают.   Это соответствует а= 0,00000055 .




1. Курсовая работа- Мотивация персонал
2. Конкурс 2123 февраля 2014 Вена Австрия Организаторы- Международная Ассоциация Хореографических фе
3. 51 РЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук
4. Вариант 1 The mnger of smll building compny ws very surprised to get bill for two white mice which one of his workmen hd bought.
5. Земельные ресурсы Студент должен знать- значение и использование земельных ресурсов как средства произво
6. О выборах Президента Российской Федерации
7. 2003 5 ПРИКАЗЫВАЮ- 1
8. 2002 N 79З от 25052002 N 104З от 24
9. ТАЛАНТ 2014 г. Тамбов 25 января 2014 г ВНИМАНИЕ- Анкеты заполненные не полностью или нечетко Орг
10. Новосибирский авиационный колледж Рассмотрено на заседании ЦК номер или сокраще
11. Средоточие русского образования
12. Философия сестринского дела Общение и обучение в СД
13. Механические и проводящие ткани растений
14. Реферат по истории России Дмитрий Донской и его время
15. ВОЗБУДИМЫЕ ТКАНИ
16. тема единиц Основные характеристики измерений
17. Тема- Умники и Умницы
18. Управленческий уче
19. Тоталитаризм понятие, истоки, разновидности
20. по теме я в предлагаемых обстоятельствах