[发明专利]用于研究水动力学条件下有机物降解系数变化的试验装置及方法

权利要求书

1.一种有机物降解系数的预测方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤S1，测量河道水流的深度h，沿水流流向的平均流速u、水温T及重力加速度g；

步骤S2，根据以下预测模型得到河道水流的有机物降解系数：

式中，Fr为弗劳德数，Re为雷诺数，v为水流运动粘度；

预测模型公式通过实验得到，所使用的实验装置包括环形水槽(1)、水箱(2)、水泵(3)、变频箱(4)、温度记录仪(8)和流速测量仪(9)；所述环形水槽(1)和水箱(2)经水泵(3)构成循环水流系统，所述环形水槽出水端与水箱(2)连通，所述水泵(3)的进水口(5)与水箱(2)连通，其出水口(6)与环形水槽进水端连通，所述水泵与变频箱(4)电连接，所述温度记录仪(8)和流速测量仪(9)均设置于环形水槽中；

预测模型公式使用上述实验装置按照以下步骤进行：

步骤1′：向水箱(2)中注入水，并使水漫出水箱(2)进入环形水槽(1)至环形水槽中的水深达到设定深度；

步骤2′：启动水泵(3)，使环形水槽和水箱内水体形成循环水流，并使用流速测量仪(9)实时测量环形水槽内水流流速，通过变频箱(4)调节水泵转速至环形水槽内水流流速到设定流速；

步骤3′：待环形水槽内水流流速稳定后，每隔设定间隔时间取样，使用温度记录仪记录环形水槽内稳定的水温T，并分析样本中的有机物浓度，然后通过以下公式拟合得到温度为T时的有机物降解系数K_T：

式中，t为水力停留时间，单位为天(d)；K_T为水体温度为T时的有机物降解系数，单位为1/d；C为t时刻测定的有机物浓度，单位为mg/L；C₀为初始时刻有机物浓度，单位为mg/L；

步骤4′：通过温度校正公式对有机物降解系数进行校正后得到20℃下的有机物降解系数K₂₀，校正公式为：

K₂₀＝K_T/θ^(T-20)；

式中：K₂₀为温度20℃时的有机物降解系数，单位为1/d；K_T为温度为T时的有机物降解系数，单位为1/d；θ为温度校正因子，无量纲经验系数，取1.047；

步骤5′：重复步骤1′-4′，调整环形水槽中水深、水体温度和水流流速，得到不同水动力学条件下20℃时的有机物降解系数K₂₀；

步骤6′：按照以下公式通过线性回归方法得到参数a、b、c：

a＝0.8415，b＝-1.2719，c＝0.258；

则20℃时的有机物降解系数预测模型

步骤7′：通过温度校正公式对有机物降解系数进行校正后得到温度为T下时的有机物降解系数K_T：

2.根据权利要求1所述有机物降解系数的预测方法，其特征在于所述环形水槽连接水泵出水口的位置设置有多孔板(7)。

3.根据权利要求1所述有机物降解系数的预测方法，其特征在于环形水槽中水深为0.17m～0.20m。

4.根据权利要求1所述有机物降解系数的预测方法，其特征在于环形水槽中的水流流速为0.001m/s～0.30m/s。