【正文】 化1. 處理對象：主要是水中鈣、鎂離子。處理對象：主要是水中鈣、鎂離子。2. 軟化方法：軟化方法： 離子交換法離子交換法 和和 藥劑軟化藥劑軟化 法。法。五、五、 淡化和除鹽淡化和除鹽第 14章：給水處理概論* 381. 淡化：將高含鹽量的水處理到符合生活飲用或淡化：將高含鹽量的水處理到符合生活飲用或某些工業(yè)用水要求時的處理過程。某些工業(yè)用水要求時的處理過程。2. 除鹽：制取純水及高純水的處理過程。除鹽：制取純水及高純水的處理過程。3. 淡化和除鹽主要方法有：淡化和除鹽主要方法有： 蒸餾法蒸餾法 、 離子交換法離子交換法、 電滲析法電滲析法 及及 反滲透法反滲透法 等。等。六、六、 水的冷卻水的冷卻 采用采用 冷卻塔冷卻塔 ， 噴水冷卻池噴水冷卻池 或或 水面冷卻池水面冷卻池 的。的。七、七、 水的腐蝕和結(jié)垢控制水的腐蝕和結(jié)垢控制 加入加入 援蝕劑援蝕劑 和和 阻垢劑阻垢劑 。八、八、 生活飲用水預處理和深度處理生活飲用水預處理和深度處理1. 處理對象：處理對象： 水中有機污染物水中有機污染物 。2. 預處理方法：預處理方法： 粉末活性炭吸附法粉末活性炭吸附法 ；； 臭氧或高錳臭氧或高錳酸鉀氧化法酸鉀氧化法 ， 等等 。第 14章：給水處理概論* 393. 深度處理方法：深度處理方法： 粒狀活性炭吸附法；臭氧粒狀活性炭吸附法；臭氧 —— 粒粒狀活性炭聯(lián)用法或生物活性炭法；化學氧化法狀活性炭聯(lián)用法或生物活性炭法；化學氧化法；光化學氧化法及超聲波；光化學氧化法及超聲波 —— 紫外線聯(lián)用法等物紫外線聯(lián)用法等物理化學氧化法；膜濾法理化學氧化法；膜濾法 等等。等等。典型的地表水處理流程典型的地表水處理流程原水加藥混合 反應 沉淀 過濾 消毒澄清池第 14章：給水處理概論* 41 反應器反應器 反應器是化工生產(chǎn)過程概念，在上個世紀 70年代，將反應器理論引入水處理中，推動了水處理工藝的發(fā)展。反應器 設(shè)計的基本內(nèi)容v 選擇合適的反應器的型式v 確定最佳的操作條件及其控制方式v 計算所需的反應器體積反應器設(shè)計的基本方程v 描述濃度變化的 物料衡算式v 描述溫度的變化的 能量衡算式v 描述壓力變化的 動量衡算式第 14章：給水處理概論* 42一、一、 物料衡算和質(zhì)量傳遞物料衡算和質(zhì)量傳遞（一）物料衡算方程（一）物料衡算方程 物料衡算式的基礎(chǔ)是質(zhì)量守恒定律，根據(jù)這一定律物料衡算式的基礎(chǔ)是質(zhì)量守恒定律，根據(jù)這一定律可對任一封閉體系，對某組分在單位時間內(nèi)進行物料衡可對任一封閉體系，對某組分在單位時間內(nèi)進行物料衡算。其基本關(guān)系式為算。其基本關(guān)系式為 ：： 變化量＝輸入量－輸出量＋反應量變化量＝輸入量－輸出量＋反應量對上式幾點說明：對上式幾點說明： 1．如果反應器內(nèi)所研究組分不隨時間而變化，則稱為．如果反應器內(nèi)所研究組分不隨時間而變化，則稱為穩(wěn)態(tài)。即：穩(wěn)態(tài)。即： 輸入量－輸出量＋反應量＝輸入量－輸出量＋反應量＝ 0 2．物質(zhì)的輸入與輸出是由質(zhì)量傳遞引起的。．物質(zhì)的輸入與輸出是由質(zhì)量傳遞引起的。 3．反應速率由反應動力學決定。．反應速率由反應動力學決定。 第 14章：給水處理概論* 43（（ 2）質(zhì)量傳遞）質(zhì)量傳遞 傳遞機理可分：主流傳遞；分子擴散傳遞；紊流擴傳遞機理可分：主流傳遞；分子擴散傳遞；紊流擴散傳遞。散傳遞。1）主流傳遞：）主流傳遞： 物質(zhì)隨水流主體而移動。它與液體中物質(zhì)物質(zhì)隨水流主體而移動。它與液體中物質(zhì)濃度分布無關(guān)，而與流速有關(guān)。傳遞速度與流速相等，濃度分布無關(guān)，而與流速有關(guān)。傳遞速度與流速相等，方向與水流方向一致。方向與水流方向一致。2）分子擴散傳遞：）分子擴散傳遞： 由于濃度梯度而引起的傳遞。由于濃度梯度而引起的傳遞。 根據(jù)根據(jù) Fick’定律，由分子擴散引起的傳遞通量為：定律，由分子擴散引起的傳遞通量為：式中式中 : J－物質(zhì)擴散通量－物質(zhì)擴散通量 DB－分子擴散系數(shù)－分子擴散系數(shù) Ci－組分－組分 i的濃度的濃度 x－濃度梯度方向的坐標－濃度梯度方向的坐標第 14章：給水處理概論* 443）紊流擴散傳遞：）紊流擴散傳遞： 紊流擴散通量可寫成類似于分子擴散通量式。紊流擴散通量可寫成類似于分子擴散通量式。二、二、 理想反應器模型理想反應器模型 包括完全混合間歇式反應器（包括完全混合間歇式反應器（ CMB型）、完全混型）、完全混合連續(xù)式反應器（合連續(xù)式反應器（ CSTR型）、推流式反應器（型）、推流式反應器（PF型）型）第 14章：給水處理概論* 45第 14章：給水處理概論*46完全混合間歇式反應器（、完全混合間歇式反應器（ CMB型）型）物料衡算式為：物料衡算式為：t=0， Ci=C0；； t=t， C=Ci，積分上式得：，積分上式得： 設(shè)為一級反應，設(shè)為一級反應， r（（ Ci）） =－－ kCi，則，則設(shè)為二級反應，設(shè)為二級反應， r（（ Ci）） =kCi2，則，則第 14章：給水處理概論* 47完全混合連續(xù)式反應器（、完全混合連續(xù)式反應器（ CSTR型）型）物料衡算式為：物料衡算式為： 按穩(wěn)態(tài)考慮，即按穩(wěn)態(tài)考慮，即 ，于是，于是 ：：設(shè)為一級反應，設(shè)為一級反應， r（（ Ci）） =－－ kCi，則，則因因 ，故，故第 14章：給水處理概論* 48推流式反應器（、推流式反應器（ PF型）型）現(xiàn)取長為現(xiàn)取長為 dx的微元體積，列物料平衡式：的微元體積，列物料平衡式： 穩(wěn)態(tài)時，穩(wěn)態(tài)時， ，則，則x=0， Ci=C0； x=t， C=Ci，積分上式得 第 14章：給水處理概論* 49理想反應器的物質(zhì)在不同反應級時的平均停留時間 反應級 CMB反應器 PF反應器 CSTR反應器012n第 14章：給水處理概論* 50三、非理想反應器三、非理想反應器 1．一般概念 PF型和 CSTR型反應器是兩種極端的、假想的流型。下圖表示兩種理想反應器自進口端至出口端的濃度分布。 PF型反應器在進口端是在高濃度型反應器在進口端是在高濃度 C0下進行反應，只是在下進行反應，只是在出口端才在低濃度出口端才在低濃度 Ce下進行反應。而下進行反應。而 CSTR型始終在低濃度型始終在低濃度 Ce下進行反應，故反下進行反應，故反 CSTR型反應器生產(chǎn)能力低于型反應器生產(chǎn)能力低于 PF型。型。 CSTR型反應器中存在返混，即停留時間不同的物料之間型反應器中存在返混，即停留時間不同的物料之間混合。混合。實際反應器中流動狀況由于流速分布不均勻造成流體在反應器內(nèi)的停留時間有長有短；由于分子擴散及渦流擴散的存在而造成流體粒子的混合，從而使停留時間偏離理想流動的情況。造成流動狀況偏離理想狀況的原因有以下幾個方面：第 14章：給水處理概論* 51+ CSTR0圖 142推流式反應器內(nèi)物料變化 圖 143理想反應器中濃度分布第 14章：給水處理概論* 52（ 1）滯留區(qū)的存在 滯留區(qū)是指反應器中流體流動極慢以至于幾乎不流動的區(qū)域，因此，又稱為 死區(qū) 。（ 2）溝流與短流的存在 在固定化細胞的反應器中，由于顆粒分布不均勻，形成低阻力通道，使部分粒子快速從此通道流過，形成溝流和短流。有溝流和短流的反應器 E(t)分布存在兩個峰。并且 其平均停留時間小于設(shè)計的停留時間 。（ 3）循環(huán)流的存在 E(t)分布有多峰現(xiàn)象。 對于非理想的實際反應器中的流動，我們可以用 CSTR串聯(lián)模型、軸向擴散模型和組合模型等模擬。第 14章：給水處理概論* 53一維縱向分散模型的介紹（ PFD） 其基本設(shè)想是在推流型模型的基礎(chǔ)上加上一個縱向混合。縱向混合可以用縱向分散系數(shù) D1來表征它的特性： 該模型假設(shè)：流體以恒定的流速通過系統(tǒng)；在垂直于流體的運動方向的橫截面上徑向濃度分布均一；由于分子擴散、渦流擴散以及流速分布而產(chǎn)生的擴散，僅發(fā)生在流動方向。根據(jù)以上假設(shè)，可建立軸向擴散模型的數(shù)學方程式。在水處理中， 沉淀池、氯消毒池、生物濾池、冷卻塔 等，均可作為 PFD型反應器來進行研究第 14章：給水處理概論