水处理方法概论 17页

第三章水处理方法概论\n3．1物料衡算与质量传递3.1.1物料衡算方程设在反应器内某一指定部位，任选某一物组分i，可写出如下物料平衡式：单位时间变化量=单位时间输入量-单位时间输出量+单位时间反应量(3—1)当变化量为零时，称为稳态，即：单位时间输入量-单位时间输出量+单位时间反应量＝0\n3.1.2质量传递传递机理可分：主流传递；分子扩散传递；紊流扩散传递。1.主流传递物质随水流主体而移动，称主流传递。它与液体中物质浓度分布无关，而与流速有关。传递速度与流速相等，方向与水流方向一致。2.分子扩散传递(3—2)式中:J——物质扩散通量，单位：[摩尔/面积/时间]或[质量单位/面积/时间]DB——分子扩散系数，单位：[面积/时间]Ci——组分I的浓度，单位：[摩尔/体积]或[质量单位/体积]x——浓度梯度方向的坐标\n3.紊流扩散传递紊流扩散通量可写成类似于分子扩散通量式；(3—3)式中：DC——称紊流扩散系数。\n3．2理想反应器模型3.2.1理想反应器分类见图3-1,有完全混合间歇式反应器（CMB型）、完全混合连续式反应器（CSTR型）、推流式反应器（PF型）等三种\n\n3.2.2完全混合间歇式反应器（CMB型）物料衡算式为：(3—4)t=0，Ci=C0；t=t，C=Ci，积分上式得：(3—5)设为一级反应，r（Ci）=-kCi，则(3—6)设为二级反应，r（Ci）=-kCi2，则：(3—7)\n3.2.3完全混合连续式反应器物料衡算式为：（3—8）按稳态考虑，即，于是：（3—9）设为一级反应，r（Ci）=-kCi，则因，故（3—10）\n3.2.4推流型反应器现取长为dx的微元体积，列物料平衡式：稳态时，，则：（3—12）x=0，Ci=C0；x=t，C=Ci，积分上式得（3—13）\n3.3非理想反应器3.3.1一般概念PF型和CSTR型反应器是两种极端的、假想的流型。图3—3表示两种理想反应器自进口端至出口端的浓度分布。PF型反应器在进口端是在高浓度C0下进行反应，只是在出口端才在低浓度Ce下进行反应。而CSTR型始终在低浓度Ce下进行反应，故反CSTR型反应器生产能力低于PF型。CSTR型反应器中存在返混，即停留时间不同的物料之间混合。\n\n纵向分散模型见图3-4，其基本设想是在推流型基础上加上一个纵向混合。纵向混合可以用纵向分散系数D1来表征它的特性：（3—14）\n取出一个微元长度，列物料衡算式：输入量：输出量：反应量：物料变化量：则：（3—15）稳态时，故：（3—16）\n3.4水处理基本方法与工艺3.4.1给水处理的基本方法1.去除水中的悬浮物：混凝、澄清、沉淀、过滤、消毒，此即为自来水厂常用的工艺流程。2.除臭、除味：用活性炭吸附或者用氧化法去除水中的溶解有机物，用气浮法或微滤机除藻，用曝气法去除水中溶解气体；3.除铁、除锰、除氟：接触氧化法除铁、除锰，活性氧化铝或混凝沉淀除氟；4.软化：去除钙、镁有离子交换法或药剂软化法；5.除盐与淡化：蒸馏法、离子交换法、或药剂软化法；6.降低水温：冷却塔或喷水冷却池；7.水的腐蚀与结垢控制：用缓蚀剂与阻垢剂；\n3.4.2微污染水源水处理现阶段，已发现在给水水源中有机物种类在2000种以上；饮用水中有700多种。世界上确立了117种有机物为优先控制有机物，它们均为“三致”（致癌、致突变、致畸变）物质。这些有机物有些来源于水源污染，有些则为传统氯消毒过程中产生的，如腐殖酸加氯消毒后生成三氯甲烷。微污染水源水的预处理方法有：粉末活性炭法、臭氧或高锰酸钾氧化法、生物氧化法、曝气法、水库蓄存法。微污染水源水的深度处理方法有：粒状活性炭吸附法；臭氧－粒状活性炭吸附法或生物活性炭法；化学氧化法；光化学氧化法及超声波－紫外线联用法等物理化学氧化法；膜滤法等等。\n3.5污水水处理基本方法与工艺污水处理及固体处理的各种方法见图3-4。可以根据处理目的是一级处理、二级处理、深度处理等合理选用。\n