第二章水處理反應(yīng)器理論

第二章反應(yīng)器理論基礎(chǔ)與污水的均化

第一節(jié)反應(yīng)器理論基礎(chǔ)第二節(jié)反應(yīng)效率比較第三節(jié)污水的均化

第一節(jié)反應(yīng)器理論基礎(chǔ)

一、反應(yīng)器分類按反應(yīng)器內(nèi)物料的形態(tài)可以分為均相反應(yīng)器和多相反應(yīng)器。按反應(yīng)器的操作情況分為間歇式反應(yīng)器和連續(xù)式反應(yīng)器。連續(xù)反應(yīng)器可分為活塞流反應(yīng)器和恒流攪拌反應(yīng)器。間歇式反應(yīng)器1、間歇式反應(yīng)器（CMB）：非穩(wěn)態(tài)條件下操作，物料一次投加，反應(yīng)結(jié)束后同時釋放出來，所有物料的反應(yīng)時間相同；反應(yīng)器內(nèi)成分均勻?；钊鞣磻?yīng)器2、活塞流反應(yīng)器（推流式PF型）：流體以隊(duì)列形式通過反應(yīng)器，液體元素在流動方向上無混合現(xiàn)象，反應(yīng)器中每一流體元素的停留時間都是相等的。反應(yīng)時間、反應(yīng)物濃度、反應(yīng)速率都是管長的函數(shù)。恒流攪拌反應(yīng)器3、恒流攪拌反應(yīng)器（CSTR型）：物料不斷進(jìn)出，連續(xù)流動，反應(yīng)器內(nèi)各點(diǎn)的濃度完全均勻，反應(yīng)速度也是完全均勻的。恒流攪拌反應(yīng)器串聯(lián)4、恒流攪拌反應(yīng)器串聯(lián)將若干個恒流攪拌反應(yīng)器串聯(lián)起來，或者在一個塔式或管式反應(yīng)器內(nèi)分若干個級，級內(nèi)充分混合，級間不混合。二、物料在反應(yīng)器內(nèi)的停留時間和停留時間分布通常把反應(yīng)器的容積V除以流量Q所得的值稱為停留時間，也稱平均停留時間。停留時間分布函數(shù)E（t）：測定出口物料里示蹤物的濃度隨時間的變化。各種反應(yīng)器停留時間分布函數(shù)tE(t)τ間歇式反應(yīng)器活塞流反應(yīng)器tE(t)τ間歇式反應(yīng)器物料的停留時間是完全一樣的。活塞流反應(yīng)器物料在反應(yīng)器內(nèi)的停留時間是管長的函數(shù)，物料的停留時間完全一樣。tE(t)τ恒流攪拌反應(yīng)器tE(t)τ恒流攪拌反應(yīng)器串聯(lián)理想恒流攪拌反應(yīng)器停留時間分布函數(shù)：N個恒流攪拌反應(yīng)器串聯(lián)停留時間分布函數(shù)：各種典型反應(yīng)器的比較間歇式反應(yīng)器活塞流反應(yīng)器恒流攪拌反應(yīng)器恒流攪拌反應(yīng)器串聯(lián)操作特點(diǎn)間歇連續(xù)連續(xù)連續(xù)反應(yīng)器的特點(diǎn)反應(yīng)物濃度、反應(yīng)速度不隨位置而變反應(yīng)物濃度、反應(yīng)速度是位置的函數(shù)反應(yīng)物濃度、反映速度是確定的數(shù)值不隨位置而變各級之間的濃度和反應(yīng)速度可以不相同反應(yīng)物濃度、反應(yīng)速度隨時間而變反應(yīng)物濃度、反應(yīng)速度不隨時間而變反應(yīng)物濃度、反應(yīng)速度不隨時間而變每一級反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)物濃度和反應(yīng)速度不隨時間位置而變反應(yīng)物的停留時間完全一樣停留時間是位置的函數(shù)停留時間由0→∞都有可能停留時間相對的比較集中在平均停留時間附近

三、水處理中常見的反應(yīng)器水處理中常見的反應(yīng)器的常見反應(yīng)器見下表。

表1水處理中的常見反應(yīng)器反應(yīng)器期望的反應(yīng)器設(shè)計反應(yīng)器期望的反應(yīng)器設(shè)計快速混合器絮凝器沉淀砂濾池吸附離子交換完全混合局部完全混合的活塞流活塞流活塞流活塞流活塞流軟化加氯污泥反應(yīng)器生物濾池化學(xué)澄清活性污泥完全混合活塞流局部完全混合的活塞流活塞流完全混合完全混合及活塞流四、主要單元處理方法（一）水的物理化學(xué)處理方法混凝、沉淀和澄清、浮選、過濾、膜分離、吸附、離子交換、中和、氧化還原（二）水的生物處理方法好氧處理和厭氧處理混凝：凝聚和絮凝，投加化學(xué)藥劑，使懸浮固體和膠體凝聚成易于沉淀的絮凝體。沉淀和澄清：通過重力作用，使懸浮顆粒、絮凝體分離。浮選：利用固體或液滴與液體的密度差，實(shí)現(xiàn)分離。過濾：固液混合物通過多孔材料，截留固體使液體通過。膜分離：利用膜的孔徑或半滲透的性質(zhì)實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的分離。吸附：在水處理中指固相材料浸沒在液相或氣相中，液相或氣相物質(zhì)附著在固相表面的傳質(zhì)現(xiàn)象。離子交換：固著在基團(tuán)上的正負(fù)離子和基團(tuán)所接觸的液體中的同符號離子的過程。中和：調(diào)節(jié)pH值。氧化還原：改變金屬或化合物的狀態(tài)，使溶解或無毒。水的生物處理方法：好氧處理：厭氧處理：又稱為消化

1、轉(zhuǎn)化率（去除百分?jǐn)?shù)）經(jīng)過一定的反應(yīng)時間以后，已反應(yīng)的反應(yīng)物分子數(shù)與起始的反應(yīng)物分子數(shù)之比。如果反應(yīng)前后總體積沒有變化，其轉(zhuǎn)化率可以用反應(yīng)物濃度的變化來計算，即

式中—轉(zhuǎn)化率；V—反應(yīng)前后的總體積；—t=0時A的濃度；—t=t時A的濃度。第二節(jié)反應(yīng)效率比較一、去除百分?jǐn)?shù)與去除率

2、去除率

在水處理中，去除率即為每批反應(yīng)處理的時間內(nèi)單位時間污染物的去除量。去除率（R）=每批去除的污染物量每批處理所需停留時間+每批處理所需停工時間第三節(jié)污水的均化水質(zhì)均和－水量負(fù)荷不變，水質(zhì)變化，以水質(zhì)變化為曲線，求體積，需要攪拌設(shè)施。水量調(diào)節(jié)－水質(zhì)負(fù)荷不變，水量變化，以水量變化為曲線，設(shè)計池體積，不需要攪拌。水質(zhì)水量均和調(diào)節(jié)－水質(zhì)水量都變化，需綜合考慮。

工業(yè)企業(yè)的污水量一日內(nèi)多變，24小時的流量不同，污水處理流程要求水量水質(zhì)不變，需均化調(diào)節(jié)。一、污水的均量流量日變化曲線：把一日之內(nèi)逐時的瞬時流量與時間的變化規(guī)律繪成曲線，即流量日變化曲線。累計進(jìn)水量曲線：以累計水量為縱坐標(biāo)，以時間為橫坐標(biāo)，可按流量日變化曲線做出累計進(jìn)水量曲線。調(diào)節(jié)池的最小容積：V=V-+V+式中：V-，V+分別為最大負(fù)偏差和最大正偏差二、容積計算1．排放的水質(zhì)水量具有周期性變化t=n時（1）池容積qi－均和周期逐時變化流量。（2）出水濃度c－對應(yīng)q的污染2．污水流量變化不是周期性，采用試算法。（1）池容積q－平均污水量T－水量變化時間總和

（2）出水濃度三、調(diào)節(jié)池形式1．水泵強(qiáng)制循環(huán)不需要安裝特殊設(shè)備，簡單易行，混合完全，但動力費(fèi)用高，運(yùn)行費(fèi)用高。（可以用提升泵作為回流泵）2．空氣攪拌混合完全，有預(yù)曝氣作用，但有害物質(zhì)和有害氣體隨曝氣進(jìn)入大氣。（可利用曝氣池的鼓風(fēng)機(jī)引入空氣管）3．機(jī)械攪拌混合較好，運(yùn)行費(fèi)用低，但易腐蝕需維護(hù)。（需增加攪拌設(shè)備，水量多，需要設(shè)備數(shù)量也多。適合于小水量情況）4.穿孔倒流槽水質(zhì)調(diào)節(jié)（現(xiàn)已不用）只能調(diào)節(jié)水質(zhì)，不能調(diào)節(jié)水量。

第四節(jié)水處理工藝流程概論一、水處理工藝流程的概念由于單一的水處理單元方法是難以滿足要求，所以將多種基本單元過程互相配合，組成一個水處理工藝過程，稱為水處理工藝流程。選擇水處理流程的基本出發(fā)點(diǎn)是：(1)以較低的成本、安全穩(wěn)定的運(yùn)行過程；(2)獲得滿足水質(zhì)要求的水；(3)水處理設(shè)施所在的地區(qū)氣候、地形地質(zhì)、技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件的差異，也會影響到水處理工藝流程的選擇。

二.典型的給水處理工藝流程有：（1）地面水常規(guī)處理工藝系統(tǒng)（2）典型的地表水處理流程；（3）典型除污染給水處理流程；（4）采用活性炭吸附除污染的水處理工藝系統(tǒng)；（5）臭氧－活性炭水處理工藝系統(tǒng)；（6）高錳酸鉀除污染工藝系統(tǒng)。

給水處理工藝流程

給水處理的主要水源有地表水和地下水兩大類。常規(guī)的地表水處理以去除水中的渾濁物質(zhì)和細(xì)菌、病毒為主，水處理系統(tǒng)主要由澄清和消毒工藝組成，典型的水處理流程如下所示：

三、典型的污水處理工藝流程分為：

（1）城市污水一級處理系統(tǒng)；（2）城市污水二級處理系統(tǒng)；（3）城市污水深度處理系統(tǒng)；（4）高濁度的水質(zhì)處理工藝流程；

污水處理工藝流程

按污水種類可分為：城市污水處理和工業(yè)污水處理；按處理后的水的去向可分為：排放和回用等；不同的污水及不同的用途，需要采用不同的處理流程。

典型的城市污水主要來源是城市居民生活污水，主要的去除對象是有機(jī)污染物，一般用BOD5和COD為指標(biāo)。一般城市污水中的污染物易于生物降解，所以主要采用生物處理方法。

1、典型的污水處理工藝流程分為：（1）城市污水一級處理系統(tǒng)；（2）城市污水二級處理系統(tǒng)；（3）城市污水深度處理系統(tǒng)；