質(zhì)量衡算與能量衡算培訓課程(編輯修改稿)
2025-03-14 11:25 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 （三）穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)與非穩(wěn)態(tài)系統(tǒng) 非穩(wěn)態(tài)過程的數(shù)學特征： t 0? ??m m mmq q qt1 2 rdd? ? ?質(zhì)量衡算的一般方程： 轉(zhuǎn)化速率或反應速率 (kg/s)，單位時間內(nèi)因化學反應或生物反應而轉(zhuǎn)化的質(zhì)量。組分為反應物時， qmr 為負值，組分為生成物時， qmr 為正值。 () 輸入速率 (kg/s)，單位時間輸入系統(tǒng)的物料質(zhì)量 輸出速率 (kg/s)，單位時間輸出系統(tǒng)的物料質(zhì)量 積累速率 (kg/s)，單位時間內(nèi)系統(tǒng)積累的物料質(zhì)量 二、 總質(zhì)量衡算（物料衡算） ? 寫出衡算方程 衡算的類型 (總衡算 ? 微分衡算 ?) 某組分 ?全部組分 ? 單位時間，某時間段或一個周期？ 質(zhì)量衡算的分析步驟 注意單位要統(tǒng)一！ 輸出 輸入 轉(zhuǎn)化 積累 劃定衡算的系統(tǒng) 確定衡算的對象 某組分 ? 劃定衡算的系統(tǒng) ? 確定衡算的對象 ? 確定衡算的基準 邊界 (一 ) 穩(wěn)態(tài)非反應系統(tǒng) 12ddm m m rmq q qt? ? ?混合輸出 輸入 1 輸入 2 輸入速率： qm1 = ρ1qv1+ ρ2qv2 輸出速率： qm2 = ρmqvm = ρm (qv2+qv2) ρm qvm ρ1 qv1 ρ2 qv2 反應速率 =0 積累速率 =0 則質(zhì)量平衡方程為： ρ1qv1+ ρ2qv2= ρm (qv2+qv2) 12mmqq?【 例題 】 污水處理工藝的沉淀池用于去除水中懸浮物 ， 濃縮池用于進一步濃縮沉淀的污泥 ， 將上清液返回到沉淀池 。 污水流量 5000m3/d， 懸浮物含量 200mg/L， 沉淀池出水中懸浮物濃度 20mg/L， 沉淀污泥含水率 %， 進入濃縮池停留一定時間后 ，排出污泥含水率為 96%， 上清液懸浮物含量 100mg/L。設系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài) ， 過程中無生物作用 ， 求整個系統(tǒng)污泥產(chǎn)量和排水量以及濃縮池上清液回流量 。 污水密度 103kg/m3。 (p31， 看書 1分鐘 ） 1?= (100－ 96)/(100/1000) = 40 g/L = 40000 mg/L 4= (100 － )/(100/1000) = 2 g/L = 2023 mg/L 污泥含水率為污泥中水和污泥總量的質(zhì)量比，因此污泥中懸浮物含量為 已知： qv0=5000m3/d, ρ0 =200mg/L, =20mg/L, 2? =100mg/L， ?ρ1 qv2 qv1 qv3 ρ2 ρ3 ρ4 ρ0 qv0 qv4 污泥產(chǎn)量 排水量 上清液流量 進水量 進濃縮池水量 求： qv1， qv2， qv3 劃定衡算的系統(tǒng) ρ1 qv2 qv1 qv3 ρ2 ρ3 ρ4 ρ0 qv0 qv4 污泥 產(chǎn)量 排水量 上清液流量 進水量 進入濃 縮池水量 Ⅰ 解： (1)求污泥產(chǎn)量 以沉淀池和濃縮池的整個過程為衡算系統(tǒng)，懸浮物為衡算對象，取 1d為衡算基準，因系統(tǒng)穩(wěn)定運行，輸入系統(tǒng)的懸浮物量等于輸出的量。 輸入 1 0 0mVqq??輸出 2 1 1 2 2m V Vq q q????0 0 1 1 2 2V V Vq q q? ? ???0 1 2V V Vq q q1Vq 2V ?ρ1 qv2 qv1 qv3 ρ2 ρ3 ρ4 ρ0 qv0 qv4 污泥產(chǎn)量 排水量 上清液流量 進水量 進入濃 縮池水量 (2) 濃縮池上清液量：濃縮池為衡算系統(tǒng)，懸浮物為衡算對象 Ⅱ 污泥含水率從 ％降至 96％ ,污泥體積由 m3/d減少為 ，相差 20倍。 輸入 4 4 1 1 3 3V V Vq q q? ? ???1 4mVqq??輸出 2 1 1 3 3m V Vq q q????4 1 3V V Vq q qqv3 = 450 m3/d， qv4 = m3/d (二 ) 穩(wěn)態(tài)反應系統(tǒng) rmq k V??? 污染物的生物降解經(jīng)常被視為 一級反應 ， 即污染物的降解速率與其濃度成正比 。 假設體積 V中可降解物質(zhì)的濃度均勻分布 ， 則 反應速率常數(shù)， s1或 d1 物質(zhì)質(zhì)量濃度 負號表示污染物隨時間的增加而減少 體積 質(zhì)量衡算方程： qm1 － qm2－ kρV = 0 讀法：卡帕 【 例題 】 一湖泊容積為 10 106m3。 有一流量為、 污染物濃度為 。 同時 ，有一排放口將流量為 ， 質(zhì)量濃度為 100mg/L的污水排入 ， 污染物降解速率常數(shù)為 。 假設污染物質(zhì)在湖泊中完全混合 ， 且湖水不因蒸發(fā)等原因增加或者減少 ， 求穩(wěn)態(tài)情況下流出水中污染物的質(zhì)量濃度 。 解：假設完全混合，意味著 湖中污染物的質(zhì)量濃度等于流出水中污染物的質(zhì)量濃度。 1Vq2VqVmq1 1 1 2 2m V Vq q q????輸入速率 輸出速率 2 m m 1 2()m V V Vq q q q??? ? ? ? 降解速率 m??? rmq k V??? 5 3 10 10 10 0??? ? ? ? ? ?質(zhì)量衡算方程為： L/??以湖為衡算系統(tǒng)，污染物為衡算對象，取 1s為衡算基準 注意 : 對 d1進行單位換算 根據(jù)質(zhì)量衡算方程 12ddmmmqqt??1 0mq ?2 74mqz? m 1
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