[发明专利]超声波与化学试剂协同剩余污泥溶胞过程的动力学数学模型及溶胞效率和溶胞成本函数模型

权利要求书

1.一种超声波与化学试剂协同剩余污泥溶胞过程的动力学数学模型，其特征是超声波、氢氧化钠和吐温80协同剩余污泥破壁溶胞过程动力学数学模型，模型公式有式为：

ΔC=k2[k0exp(-k3CNaeRT)Cs,02/3f-aP-b(1-c(Cb-1)+0.5c(c+1)(Cb-1)2)t1-d1-d]]>

-k02exp(-2k3CNaeRT)3(1-d)2Cs,01/3f-2aP-2b(1-c(Cb-1)+0.5c(c+1)(Cb-1)2)2t2(1-d)]]>

+k03exp(-3k3CNaeRT)27(1-d)3f-3aP-3b(1-c(Cb-1)+0.5c(c+1)(Cb-1)2)3t3(1-d)]]]>

其中，ΔC为污泥中有机物溶出的化学需氧量(g.m^-3)；

C_s，0为污泥的初始浓度(kg.m^-3)；

f为超声波频率(kHz)；

P为超声波能量密度(W/ml)；

C_b为吐温80的浓度(kg.m^-3)；

C_Na为氢氧化钠浓度(kg.m^-3)；

R为气体常数，8.314kJ.mol^-1.K^-1；

T为反应温度(K)；

t为反应时间(s)；

k₀频率因子常数(min)；

k₂为溶解单位质量污泥所对应的化学需氧量(g.kg^-1)；

k₃，e为经验常数；

幂指数a、b、c和d为待求参数。

该模型包含的参数有：超声波频率f、超声波能量密度P、超声波处理时间t、氢氧化钠浓度C_Na、吐温80浓度C_b、污泥浓度C_s，0和操作温度T等7个参数。

2.超声波与化学试剂协同剩余污泥溶胞过程的溶胞效率和溶胞成本函数模型，其特征是超声波、氢氧化钠和吐温80协同剩余污泥破壁溶胞过程溶胞效率和溶胞成本函数模型，模型公式有式为：

Y=ycVw=(k6VCNa+k7VCb)+k9k8VCp(T-T0)3.6+k8PVt3.6+[C1365×3600n1+(C2-C3)365×3600n2]tk10VCs0]]>

其中，Y以原污水为基础的单位污水需要的破壁溶胞成本(￥.m^-3污水)；

y_c超声波与氢氧化钠和吐温80协同剩余污泥破壁溶胞的经济成本；

V_w一定体积、一定浓度的剩余污泥对应的原污水体积(m^-3)；

k₆为氢氧化钠价格，￥.kg^-1；

k₇为吐温80的价格，￥.kg^-1；

k₈为当地电价，￥.(kW.h)^-1；

k₉为加热过程的传热效率相关的系数；

k₁₀为产生单位质量的剩余污泥所对应的原污水系数(m³.kg^-1)；

C_Na为氢氧化钠浓度(kg.m^-3)；

C_b为吐温80的浓度(kg.m^-3)；

C_p为剩余污泥的比热；

V为剩余污泥体积(m^-3)；

P为超声波能量密度(W/ml)；

t为反应时间(s)；

T₀为污泥的初始温度(K)；

T为反应温度(K)；

C_s，0为污泥的初始浓度(kg.m^-3)；

C₁，n₁分别为超声波设备中超声波发生器和换能器成本和寿命；

C₂，n₂分别为金属槽体成本和寿命；

C₃槽体无用后残存的价值。