【正文】 什么是水環(huán)境容量 ？ 第六節(jié) 廢水處理反應(yīng)器及動力學(xué)基礎(chǔ) ? 二、 動力學(xué)基礎(chǔ) 一、反應(yīng)器形式 四、 反應(yīng)器設(shè)計(jì)中的若干問題 三、 水力特性 return 一、反應(yīng)器形式 理想反應(yīng)器分類 見圖 11,有完全混合間歇式反應(yīng)器（ CMB型）、完全混合連續(xù)式反應(yīng)器（ CSTR型）、推流式反應(yīng)器（ PF型）等三種 (3)PF 型(2)CSTR 型(1) CMB 型產(chǎn)物反應(yīng)物C0產(chǎn)物反應(yīng)物產(chǎn)物反應(yīng)物圖 11 理想反應(yīng)器圖示return 表 15 廢水處理中的主要反應(yīng)器形式 反應(yīng)器形式 說 明 間歇反應(yīng)器 采用一次加料，攪拌反應(yīng)，待反應(yīng)結(jié)束后再同時(shí)放出，所有物料反應(yīng)時(shí)間相同，且濃度均勻，但隨時(shí)間而變化，因而是在非穩(wěn)態(tài)條件下操作的。 推流反應(yīng)器 物料按前后順序沿流動方向推流，反應(yīng)時(shí)間是反應(yīng)器長度的函數(shù)，因而反應(yīng)物濃度沿路程而變化。但在反應(yīng)器內(nèi)所有物料的停留時(shí)間相同。 連續(xù)流攪拌反應(yīng)器 連續(xù)流攪拌反應(yīng)器又稱全混式反應(yīng)器。物料邊進(jìn)邊出，連續(xù)流動，因充分?jǐn)嚢瑁魈帩舛染鶆?，出口濃度與反應(yīng)器內(nèi)濃度一致。穩(wěn)態(tài)條件下，整個系統(tǒng)不隨時(shí)間變化。 return 反應(yīng)器形式 說 明 任意流反應(yīng)器 任意流是介于推流和連續(xù)流攪拌器之間的某種程度的局部混合流。 填料床 填料床反應(yīng)器是在反應(yīng)器內(nèi)裝入填料。填料或者完全充滿液體 (厭氧濾池 )，或者間接接受廢水 (生物濾池 )。 流化床 流化床反應(yīng)器在許多方面都與填料床反應(yīng)器類似，只是在流體向上流動時(shí)，填料處于流化狀態(tài)，并可通過調(diào)節(jié)流體的速度改變填料的空隙率。 表 15 廢水處理中的主要反應(yīng)器形式 二、動力學(xué)基礎(chǔ) 反應(yīng)速率與反應(yīng)級數(shù) （ 1）反應(yīng)速率 單位時(shí)間、單位體積內(nèi)某物質(zhì)量的變化，單位為mol?m3?s1。表示為： (1－ 1) 式中的可以和 V組合成 A的濃度，因此 (1－ 2) )(1 dtdnVr AA ?dtdcdtAdr AA ??][return （ 2）反應(yīng)級數(shù) 對于反應(yīng) (1－ 3) 產(chǎn)物 P的反應(yīng)速率可以表示為： (1－ 4) 則 P為 A的 a級， B的 b級，合為 a+b級。 反應(yīng)物可以分別表示為： (1－ 5) (1－ 6) 需注意的是：（ 1）濃度均為反應(yīng)物；（ 2）系數(shù)不一定等于 A、 B前的系數(shù)；（ 3）如不存在如此關(guān)系，叫無反應(yīng)級數(shù)的提法。 qQpPbBaA ???bBaAPP CkCdtdcdtPdr ??? ][bBaAA CCkr ????? ... ???????? bBaAB CCkrreturn （ 3）基元反應(yīng) 構(gòu)成化學(xué)計(jì)量方程的反應(yīng)序列中的反應(yīng)稱為基元反應(yīng)。絕大多數(shù)的基元反應(yīng)，其反應(yīng)級數(shù)與化學(xué)計(jì)量系數(shù)完全相等，例如： 引發(fā) （ 1－ 7） 傳遞 （ 1－ 8） 傳遞 （ 1－ 9） （ 1－ 10） （ 1－ 11） ?? ?? BrBr 22kk12 ??? ???? HH B rHBrk 22??? ???? BrH B rBrH k 32? ?? ? ? ?? ? ? ?? ?23222 BrHkHH B rkHBrkr HB r ?????? ?? ?? ? ? ?? ? ? ?? ?23222 BrHkHH B rkHBrkr HB r ?????? ?return 單一組分的零級反應(yīng) 如果已知單一組分的反應(yīng)為零級反應(yīng)，則 （ 1－ 12） 邊界條件： t=0 cA=cA0 t=t cA=cA ，故 （ 1－ 13） （ 1－ 14） kdtdcr AA ????? ?? tcc A k d tdcAA 00ktcc AA ?? 0return 單一組分的一級反應(yīng) 如果反應(yīng) 為一級反應(yīng)，則 （ 1－ 15） （ 1－ 16） （ 1－ 17） （ 1－ 18） 由于， P的濃度，由式（ 1－ 16） 得 （ 1－ 19） PA k? ??AA kcdtdc ???? ?? tccAA k d tcdcAA 00ktccInIn cIn cAAAA ????00)e x p (0 ktcc AA ??0APA ccc ??)e x p (00 ktccc AAP ???return 對方程（ 1－ 18）進(jìn)行變換可得 (1－ 20) 一級反應(yīng)的反應(yīng)物的半衰期可按 35求得。 (1－ 21) AA ctkc ???kkIntecc ktAA69 2121021?????return 兩種反應(yīng)物的二級反應(yīng) 如果已知下列兩種反應(yīng)物的反應(yīng) 是一個二級反應(yīng)， A及 B的初始濃度分別為 cA0及cB0,則表達(dá)式按以下方法求得。 （ 1） 當(dāng) 時(shí)， t=0 cA=cA0 cB=cB0 cP=0 t=t cA=cA0x cB=cB0x cP=x （ 1－ 22） （ 1－ 23） PBA k? ???00 BA cc ?))(( 00 xcxckckcdtdxBABA ????ktxccxcccck d txcxcdxBAABBAtxBA??????? ??)()(lg30 ))((0000000000return （ 2）當(dāng) 時(shí) （ 124） 在（ 0， t）內(nèi)積分得： （ 125） 半衰期 : 對于二級反 應(yīng)： 所需時(shí)間 所需時(shí)間 故二級反應(yīng) ,衰減越來越慢 00 BA cc ?2)(0 xckdtdxA ??ktxcc xAA?? )(00021Acx ? 0211Akct ? 043 Acx ?0413Akct ?00 21AA cc ? 01Akc00 4121AA cc ?02Akcreturn 平行反應(yīng) （ 1－ 26） （ 1－ 27） （ 1－ 28） （ 1－ 29） CABAkk? ??? ??21AAA ckckdtdc21 ???AB ckdtdc1?Bc ckdtdc2?tkkAA ecc )(0 21 ???return （ 3－ 30） 同理 （ 3－ 31） 2101)(2101)(0010)(01212121kkckekkckcdteckdceckdtdcAtkkABtkktAcBtkkABB???????????????? ?tkkAB ekk ckc )(2101 211 ?????? ?tkkAC ekk ckc )(2102 211 ?????return 可逆反應(yīng) 邊界條件 :t=0 t=t BA k? ?? 1BA k? ?? ?10AA cc ? 0BB cc ?xcc AA ?? 0 xcc BB ?? 0? ???????????????????????????x tBABABABAAdtckckxkxkdxckckxkxkxckxckdtdxxckxckdtxcd0 0010111010111010101010)()()()()()()()()(return 進(jìn)行積分得： （ 1－ 32） 當(dāng) 時(shí) （ 1－ 33） ? ?tkkeNx )( 211 ????110101?????kkckckN BA01 ??k 0AcN ?tkAAAtkAecxccecx11000 )1(???????return 串連反應(yīng) 條件 : 邊界條件： t=0 t=t ① （ 1－ 34） CBA kk ? ??? ?? 2121 kk ?0AA cc ? 0?Bc 0?CcAA cc ? BB cc ? CC cc ?0ACBA cccc ???AA ckdtdc1?? ktAA ecc ?? 0return ② （ 3－ 35） ③ （ 3－ 36） BktABABc