设为一级反应，r（Ci）=-kCi，则
ci d Ci t c o k C i

C0 1 k ln C i
设为二级反应，r（Ci）=-kCi2，则：
1 1 1 ci dCi t c k (C C ) o 2 i 0 kCi
2.2反应器的概念及其在水处理中的应用
完全混合连续式反应器
2.2反应器的概念及其在水处理中的应用
质量传递
主流传递：物质随水流主体而移动，传递速度与流速相等，方 向与水流方向一致。 分子扩散传递：
物质扩散通量 组分I的浓度
dCi J DB dx
分子扩散 系数 浓度梯度方 向的坐标
紊流扩散传递：
dCi J D dx c c
紊流扩散 系数
2.3.2污水处理(常规处理工艺）
好氧剩余污泥 污泥 回流 格 总 进 水 泵 房 水 力 筛 沉 砂 池 净剩余污泥 污水管路 污泥管路 上清、滤出 液管路 空气管路 泥饼外运 鼓 集池泥 浓缩池 污泥脱水机房 风 机 初 沉 池 曝 气 池 二 总出水 沉 池 加氯消毒
总进水
栅
物料衡算式为：
dCi V . Q C Q Ci V r (Ci ) dt 0
dC i 0 ，于是： dt
按稳态考虑，即
QC0 QC i Vr(Ci ) 0
设为一级反应，
r（Ci）=-kCi，则
QC0 QCi VkCi 0
1 C0 t ( 1) k Ci
快速混合器 絮凝器 沉 淀 砂滤池 吸 附
完全混合 局部完全混合活塞流 活塞流 活塞流 活塞流
2.2反应器的概念及其在水处理中的应用
反应器应用
确定水处理装置的最佳形式，估算尺寸，确定最佳 的操作条件 判断物料在反应器里的流动模型, 计算化学反应的 转化率
反 应 器 里 的 转 化 率
dN x x(t ) N 0
混凝、沉淀、澄清、浮选、过滤
按 技 术 原 理 分 物理化学处理方法 膜分离、离子交换、中和、氧化原
好氧生物处理
生物处理方法
厌氧生物处理
缺氧生物处理
2.2反应器的概念及其在水处理中的应用
一.反应器的分类
反应器内物 料的形态 均相反应器 多相反应器 反应器的操 作 间歇式反应器 连续式反应器 反应只在一个相内进行 反应器内必需有两相以 上才能进行 间歇进出料 进出料连续
2.3.3微污染水源水处理 1.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。 2.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。 3.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。 4.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。
ci dCi x t v c o r (C ) i
2.2反应器的概念及其在水处理中的应用
四.非理想反应器模型
2.2反应器的概念及其在水处理中的应用
五.反应器理论在水处理中的应用
水处理中常见的反应器
反应器
期望的反应器设计
反应器 离子交换 软化 加氯 生物滤池 化学澄清
期望的反应器设计 活塞流 完全混合 活塞流 活塞流 完全混合
Water and Wastewater Treatment Engineering
水质工程学
给水工程 第二章 水的处理方法概论
第二章
水的处理方法概论
2.1主要单元处理方法
2.2反应器的概念及其在水处理中的应用
2.3水处理工艺流程

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2.1 主要单元处理方法

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2.2反应器的概念及物料衡算方程 设在反应器内某一指定部位，任选某一物组分i 变化量=输入量-输出量+反应量
稳定状态: 在反应区内，组分i的浓度不随时间而变化，在 稳定状 态下，反应区内组分i的化学反应仍在 继续进行，但浓度却不随时间而变化。 物质的输入和输出:是由质量传递引起的,包括分子扩散、紊 流扩散及主体流动等。 反应速率: 由化学反应动力学决定
2.2反应器的概念及其在水处理中的应用
推流型反应器 现取长为dx的微元体积，列物料平衡式：
dCi wdx w v C i w v(C i dC i ) r (C i ) w dx dt
dCi 稳态时 ， 0 ，则： dt
dCi v r (Ci ) dx
x=0，Ci=C0；x=t，C=Ci，积分上式得
停留时间为t的 那部分物料的 转化率

2.3水处理工艺流程
2.3.1 给水工艺 一般水处理流程
2.3水处理工艺流程
江河水处理流程
2.3水处理工艺流程
湖泊水与水库水处理流程(富营养化)
2.3水处理工艺流程
湖泊水与水库水处理流程(水质较好)
2.3.2 给水处理基本方法 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；
2.2反应器的概念及其在水处理中的应用
三.理想反应器模型
完全混合间歇式 完全混合连续式 推流式
2.2反应器的概念及其在水处理中的应用
完全混合间歇式反应器（CMB型）
物料衡算式为：
dC i dt
r (C ) i
ci t c o d Ci r ( Ci )
t=0，Ci=C0；t=t，C=Ci，积分上式得：