1 曝气过程被控对象模型及处理

　　活性污泥处理废水系统是一个多变量的分布参数线性生物化学反应过程，建立其数学模型是一大难题。本文仅讨论曝气机速度与溶解氧(DO)浓度之关系，简述如下：
　　溶解氧(DO)的形成是非线性的，瞬间完成的；而氧的转移是无源的，可用双膜理论来解释(见图1)。

1.1　曝气机
　　垂直提升式E型叶轮表面曝气机的充氧量、叶轮直径与线速度的关系有如下经验公式：
　　Q_cm=0.37v^0.28·D^1.88·K　　　　　　(1)
　　式中　
Q_cm——标准条件下的充氧量，kg/h
　　　　　　v ——速度，m/s
　　　　　　D
——叶轮直径，m
　　　　　　K ——池型系数（对方型池，K=0.64）
1.2
氧的转移
　氧气转移速率取决于下列各因素：气相中氧分压梯度；液相中氧的浓度梯度；气液相间的接触时间和接触面积；水温；污水的性质以及水流的紊流程度等。
　当混合液中氧的浓度为零时，由于具有最大的推动力，因此氧的转移率最大。在一定条件下，氧的转移速率应等于活性污泥微生物的需氧速率：
　　
dC/dt=K_la(Cs-C)　　　　　　　　　　　(2)
　　式中
　C——液相中溶解氧浓度,mg/L
　　　　　
Cs——界面处的溶解氧浓度，mg/L
　　　　　　K_la——氧总转移系数，L/h
1.3
溶解氧(DO)检测
　　常用的DO连续测定方法是隔膜电极法。其隔膜采用聚四氟乙烯纤维、聚乙烯等组成，用铂、金作正电极，铝、铅作负电极，电解液用氯化钾等溶液。当把这种电极浸入测定水中，连通电流测定回路，则产生电流，其电流大小与水中通过隔膜的DO浓度成比例。根据DO仪的测定原理及电化学方程式分析有：