第3章 水处理方法概论ppt课件 37页

第3章水处理方法概论☻主要单元处理方法及工艺流程☻反应器概念及其在水处理中的应用9/19/20211 ☻水处理工艺流程的概念由于单一的水处理单元方法是难以满足要求，所以将多种基本单元过程互相配合，组成一个水处理工艺过程，称为水处理工艺流程。☻选择水处理流程的基本出发点是：☆以较低的成本、安全稳定的运行过程；☆获得满足水质要求的水；☆水处理设施所在的地区气候、地形地质、技术经济条件的差异，也会影响到水处理工艺流程的选择。9/19/20212 3.1主要单元处理方法3.1.1给水处理的基本方法☻去除水中的悬浮物：如混凝、澄清、沉淀、过滤、消毒☻变革水中溶解物质：如减少、调整如软化、除盐、水质稳定☻降低水温：如冷却☻去除微量有机物9/19/20213 3.1.2常规处理工艺☻以无污染的地面水源为生活饮用水水源时：目的以去除浊度、满足卫生学标准。地面水源水质：杂质多、含盐量较低。☻工业用除盐水9/19/20214 图3-8典型除污染给水处理流程图3-9一般冷却水流程a)自然沉淀b）混凝沉淀9/19/20215 图3-11典型城市污水处理工艺流程图3-12典型的焦化废水处理流程9/19/20216 3.1.3、其它水处理工艺☻微污染水处理工艺☻高浊度水处理工艺☻低温低浊水处理工艺☻富营养化湖泊水处理工艺9/19/20217 3.1.4、热点问题与发展方向☻热点问题☆臭味异味如MIB、geosmin等☆有机污染物特别是80年代以后，对有机物的污染特别关注。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。美国确立了117种优先控制有机物。我国也确定了12类，58种。07.7.1实施，项目由35增至106项，常规必测项42，非常规检测项64项，最迟到12年对106项全部检测。新标准加强了对有机物等方面的要求。☆病原微生物：新的病原微生物：如贾第虫（GiardiaLamblia）、隐孢子虫等。☆管网水二次污染：细菌繁殖导致水质变差。9/19/20218 ☻发展方向：☆加强臭味腥味等异味去除☆加强微量有机物去除☆加强常规处理☆增加预处理（如生物预处理）☆增加后处理（如活性炭吸附、化学氧化）☆开发新技术（如膜技术）☆加强消毒：防止各种致病微生物的影响☆消毒副产物的问题：替代氯的其它消毒技术☆管网水二次污染控制：9/19/20219 3.2反应器概念及其在水处理中的应用☻反应器概述☻物料衡算与质量传递☻理想反应器模型☻非理想反应器☻反应器理论在水处理中的应用☻转化率9/19/202110 3.2.1、反应器概述☻在化工生产过程中，都有一个发生化学反应的生产核心部分，发生化学反应的容器称为反应器。研究反应器有关问题的学科称为化学反应工程。☻水处理的许多处理单元环节是由化学工程移植、发展而来。9/19/202111 ☻理想反应器指简化的反应器，即在推导反应器数学模型时，由于反应器内实际进行的工艺过程比较复杂，就作了某些假定予以简化。理想反应器可近似反映真实反应器的特征，由理想反应器模型可进一步推出偏离理想状态的实际反应器模型。9/19/202112 理想反应器按反应器的运行方式，可以分成两大类。☆间歇式反应器(batchreactor)：按反应物“一罐一罐地”进行反应的，反映完成卸料后，在进行下一批的生产，是一种完全混合式的反应器。☆连续流式反应器(continuousflowreactor)：进料和出料都是连续不断地进行，是一种稳定流的反应器。说明：连续反应器有两种完全对立的理想类型，分别称为活塞流反应器(plugflowreactor)及连续搅拌反应器(CFSTRconstantflowstirredtankreactor)。9/19/202113 水处理介绍反应器的理论的目的：☆为水处理工艺设备的分析研究提供一种方法和思路。☆可以用反应器理论来普遍提高水处理设备的理论。☆应结合水处理本身特点来发展反应器理论。9/19/202114 3.2.2物料衡算与质量传递☻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＝09/19/202115 ☻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9/19/202116 3.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。9/19/202117 3.2.3理想反应器模型☻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9/19/202118 图3-1理想反应器图示9/19/202119 ☻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)9/19/202120 ☻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）9/19/202121 ☻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：（3-11）x=0，Ci=C0；x=t，C=Ci，积分上式得（3-12）9/19/202122 停留时间分布☻物料在反应器内的停留时间和停留时间分布通常把反应器的容积V除以流量Q所得的数值简称为停留时间；但因存在死角、短流等原因故每一微元的停留时间并不相同；可用一个函数E（t）来描述物料的平均停留时间，称停留时间分布。9/19/202123 实际生产设备中的流态一般介于PF型和CSTR型之间，我们可以用返混程度来衡量实际反应器偏离理想反应器的程度。