给水与废水处理原理--谭铧铧
清华当代给水与废水处理原理课件第2章 反应器
第五节 多空丸模型
2.有效系数E的概念
E Md Mr
E为衡量扩散系数D在整个过程中所起的作用的指标。E=1时， 说明扩散阻力不起作用；E值越小，说明扩散阻力越大。
第六节 活塞流反应器
1.反应器内浓度及出口浓度
c ci exp k co ci exp k
适用于垂直于液体的流动方向上可能有混合现象，而在液体流 动的方向上完全不存在混合现象。
DAB
均相反应模型
第五节 多空丸模型
1.多空丸数学模型
球的半径为Z，比表面为a； 边界条件：当Z=0时反应物的浓度c=0； z=Z时，c=cb ； 球内反应速率r=-k''c； 有效扩散系数为D。 依据模型得到c的表达式
Zcb sinh k''a DZ c
z sinh k ''a DZ
第五节 多空丸模型
稳态时可简化为
cA
cAi 1 k
第七节 连续搅拌反应器（CSTR）
4.平行反应解的稳态解
（1）CSTR的平行反应
A k1 B A k2 B
rA (k1 k2 )cA
（2）稳态解
cA
1
cAi (k1
k2 )
cB
k1cAi 1 (k1 k2 )
cC
k2cAi
1 (k1 k2 )
第七节 连续搅拌反应器（CSTR）
本章难点：
多空丸模型、停留时间函数与反应器、液龄分布函数 混合与动力学过程、分散模型与反应器
反应器简介
1.反应器设计影响因素 反应器的设计涉及了流体力学、传热、传质、化学动
力学的知识 2.反应器的类型
按反应特点分为： 均相反应器与多相反应器 按运行方式分为：间歇式反应器与连续流式反应器
水与废水物化处理的原理与工艺
水与废水物化处理的原理与工艺水与废水处理是指对水中所含的各种污染物进行物理、化学或生物处理，以达到净化水质的目的。
水与废水处理工艺是通过一系列的步骤，将污染水中的杂质去除或转化为无害物质，从而净化水质。
水处理的原理基本上是根据物理、化学和生物学的原理来进行操作的。
具体来说，水处理的原理和工艺包括以下几个方面：1.物理处理：物理处理是通过物理的方式，如沉淀、过滤、透析等，将水中的悬浮物、浊度、颜色等物理性杂质去除。
其中，沉淀是指借助重力作用，将水中的颗粒物沉降到底部。
过滤则是通过过滤介质使水中的颗粒物被截留下来。
透析是指通过半透膜的透过性选择性地将水中的溶质分离出来。
2.化学处理：化学处理是通过加入适当的化学药剂，使水中的污染物发生化学反应，从而去除或转化为无害物质。
常用的化学处理方法包括氧化、还原、沉淀等。
例如，通过加入氯气或臭氧气体，可以氧化水中的有机物质；通过加入硫酸铁或氢氧化铝等沉淀剂，可以去除水中的重金属离子。
3.生物处理：生物处理是利用微生物对水中的有机物进行生化分解，从而净化水质。
生物处理主要包括生物滤池、活性污泥法等。
例如，通过将水流经生物滤池，利用滤料上的微生物对水中的有机物进行降解；活性污泥法则是通过在搅拌池中加入含有大量微生物的活性污泥，使微生物在水中生长繁殖，分解有机物。
4.高级氧化技术：高级氧化技术是一种新兴的水处理技术，主要包括超声波氧化、光催化氧化、等离子体氧化等。
这些高级氧化技术能够在较短的时间内将水中的有机、无机物质降解为无害的物质，具有高效、高效的特点。
总的来说，水与废水处理的原理和工艺是综合运用物理、化学和生物等多种手段，通过去除或转化水中的各种污染物，最终实现水质净化的目的。
在实际应用中，需要根据水质特点、处理需求和成本等因素选择合适的处理工艺，以确保水资源的可持续利用和环境的保护。
当代给水与废水处理原理(第二版)第6章
这两条链都是右旋，以相反方向围绕同一轴盘绕，形成右
旋的双螺旋二级结构，见图6-7。
•
大多数RNA是单链，链的许多区域自身发生回折。回
折区内的多核苷酸段呈螺旋结构。ＲＮＡ分子是一条含短
链的不完全的螺旋区的多核苷酸链。
• ⑶核酸的生物学功能
•
核酸参与遗传信息的传递。DNA是生物遗传的主要物
质基础，是基因的基础化学物质。
• 3.核酸
•
核酸又称多核苷酸，是单核苷酸的多聚体，它与蛋白
质结合成核蛋白。核酸是构成微生物细胞核中染色体及细
胞质内核糖体和质粒的主要成分。核酸又分成核糖核酸
（RNA）和脱氧核糖核酸（DNA）。
•
⑴核酸的组成 RNA与DNA都是由氮碱、戊糖和磷
酸组成的。
•
⑵核酸的结构 ＤＮＡ分子是由两条多核苷酸链组成，
•
细胞质的中间体是由于细胞膜陷于细胞质内而
形成的，所以是与外界相通的一种结构，其功能是
进行呼吸作用和供给细胞能量。
• 见图６－１。
• 有些细菌在一定的环境条件下可形成一层粘液 性物质，包围在细胞壁外面，这层物质叫粘液层。 有些细菌的粘液层能粘结起来，使许多细菌成团块 状生长，称为菌胶团或冻胶菌。并非所有的细菌都 能形成的菌胶团，能够形成菌胶团的细菌，则称为 菌胶团细菌。菌胶团细菌藏在胶体物质内，一方面 对动物的吞噬起保护作用，同时也增强了它对不良 环境的抵抗能力。
•
细菌细胞的最外层为细胞壁，厚约２０nm，是
具有较强坚韧性的一层薄膜，起固定细菌形态和保
护细胞的作用。细胞壁由脂类、蛋白质和多糖的聚
合物组成，能控制通过细胞壁的分子大小，使大分
子物质不能进入细胞内。
•
《水与废水处理原理》课程思政元素的融入与实践
《水与废水处理原理》课程思政元素的融入与实践1. 引言1.1 课程介绍《水与废水处理原理》是环境工程专业的一门重要课程，主要介绍了水处理与废水处理的基本原理和方法。
本课程通过理论学习和实践操作，帮助学生深入了解水资源和环境保护的重要性，培养学生的创新精神和工程实践能力。
水资源是人类生存和发展的基础，而废水处理是保护环境、维护生态平衡的重要环节。
本课程的目标是让学生掌握水处理和废水处理的基本原理，培养学生的工程实践能力，提高学生的创新意识和环保意识。
通过本课程的学习，学生将能够深入了解水资源和环境保护的重要性，掌握水处理和废水处理的基本技术和方法，为未来的工作和学习打下坚实的基础。
【课程介绍】1.2 思政元素的重要性思政元素在课程教学中扮演着至关重要的角色，它不仅是学生综合素质教育的重要组成部分，更是培养学生正确人生观、价值观、世界观的重要途径。
在《水与废水处理原理》这门课程中，思政元素的重要性更是不言而喻。
水资源是人类赖以生存的重要资源之一，而随着经济社会的不断发展，水资源严重受到污染和浪费，如何正确处理和利用水资源成为了亟待解决的问题。
思政元素的融入，不仅可以教育学生正确对待水资源的态度和方法，更可以引导学生关注生态环境的保护与可持续发展。
通过思政元素的引导，学生不仅能够掌握水与废水处理的原理和技术，更能树立正确的环保意识和责任感，为建设美丽中国做出自己的贡献。
在《水与废水处理原理》课程中，思政元素的重要性不可忽视，它将帮助学生在学术上和道德上都得到全面的提升和发展。
2. 正文2.1 思政元素融入课程内容思政元素在《水与废水处理原理》课程中的融入是非常重要的，它能够帮助学生更好地理解课程内容，并引导他们形成正确的人生观、价值观和社会责任感。
在该课程中，思政元素主要体现在以下几个方面。
课程内容的设置要注重思政元素的引入。
针对水资源的珍惜和环境保护的重要性，可以引导学生思考如何在水处理过程中充分利用资源、降低能耗，以及减少对环境的污染。
当代给水与废水处理原理第一章
当代给水与废水处理原理XXX大学Xx教授第一部分：相关基本概念介冒一、理论需氧量理论需氧量(ThOD)是根据化学方程式计算求得的有机物被全部氧化所需的氧量。
例如，含有300mg / L葡萄糖溶液的理论需氧量可计算如下：C& 6CO2 + 6H2O180 6 X 32180 = 6 X 32300 _ ThODThOD = 320mg/l（以氧表示）氨基乙酸的理论需氧量，可利用下列化学方程式:(a)C H2(NH2) COOH + -|o2—- NH2 + 2CO2十H2075 48 17(b)N H a + 一＞ HNO2 + H2017 48 47(c)H NO2 + 尹一＞HNO34716由方程式a计算得氨基乙酸的碳化需氧量为:48- 192mg/l＜以氧计）3°°7^所产生的NH§为: ：世沪=6沁/I由式| b，得NH3转化成HNO2所需的氧量为：%储=192mg/l（以氧计）所产生的HN6为：翌評=188mg/l 由式C ，得HNO?转化为HNOj所需的氧量为:18\y— = 64mg/l（以氧计）4 i总的硝化需氧量为：192 + 64 = 256mg/l （以氧计）•••300mg/I氨基乙酸溶液的ThOD为:192 十256 = 448mg/K以氧计）二、化学需氧量化学需氧量或耗氧量是指在一定严格条件下水中有机物与强氧化剂（如重鎔酸钾、高猛酸钾）作用所消耗的氧量。
当用重鎔酸钾作为氧化剂，硫酸银作为催化剂时，水中有机物几乎可以全部（约90%- 95%左右）被氧化。
这时所测得的耗氧量称为重銘酸钾耗氧量或称化学需氧量，以CODc「或COD 表示。
在测定过程中无机性还原物质也会被氧化。
所以一般测得的COD包括可生物降解和不可生物降解两部分，即化学需氧量区别不岀可生物降解和不可生物降解的物质。
COD=COD B+COD NB式中COD B——可生物降解的COD；COD NB——不可生物降解的COD.此外＞COD不包括硝化所需的氧1 =iOI有机物+Cr z Or +H+- +C6+HQAg2S()4Ag2SO4用作催化剂。
当代给水与废水处理原理_部分1(共计547页)
求
反
应 的
1
t1/ 2 c A0 n1
级
数
第一章 化学动力学
图解法求反应级数
（1）以初始浓度cA0为100％，画出浓度变化的历时曲线
六、
求
反
应
的
级 （2）求出浓度分别降低为50％、25％反12.5％的时
数
间t1/2、t1/4、t1/8等，以下列比值的变化规律就可以
绪论
一、 水 处 理 的 学 科 方 法 学
1.单元操作与单元过程
1915年出现单元操作的概念，在20世纪30年代类比于单元操作 提出了单元过程概念
任何化工生产过程都可以分解为许多步对物料所采取的行动， 每一步行动产生一种独特的效果。当这种行动不包含产生任何化学 反应时，称为单元操作，当这种行动产生了化学反应时，则称为单 元过程。
新时期的给水处理与废水处理 自从水污染日益严重，水源逐渐紧张以来，给水处理 与废水处理间的界限也就逐渐模糊起来。现在，废水可 以作为水源，经处理后以供工业用水，甚至生活用水。
常规水源
绪论
海水水源
绪论
2.水处理目的
二、 给 水 与 废 水 处 理
（1）去除水中的影响使用水质的杂质以及污泥的处置——最 主要的内容
（2）为了满足用水的要求，在水中加入新的成分以改变水的化 学性质
如：循环冷却水中加缓蚀剂及缓垢剂以控制腐浊及结垢等； (3)改变水的物理性质的处理。如水的冷却，降低水的粘滞度等。
3.水处理的物理化学方法包括三种情形
（1）在处理过程中只发生物理变化； （2）在处理过程个只发生化学变化； （3）在处理过程中同时发生物理及化学变化。
两
及 cB0，则产物P的浓度表达式可以分别按 c A0 cB0 及 c A0 cB0
《水与废水处理原理》课程思政元素的融入与实践
《水与废水处理原理》课程思政元素的融入与实践作为环境工程专业中重要的课程之一，《水与废水处理原理》涉及到环境保护、能源消耗、社会经济等多个方面，并在教学中融入思想政治教育元素，以培养学生的理论水平和思想素养，提高其环境保护和社会责任意识。
一、课程思政元素的融入方式1. 设置案例与实践环节。
通过设置案例和实践环节，鼓励学生实践和思考，深入了解水与废水处理的现实问题，了解环境与生态的相关知识，并通过案例的研究，增强学生从实际出发解决问题的能力。
例如，引导学生深入农村调研农业废水污染现状，让学生了解到废水对环境的危害及其治理措施。
2. 强化教学内容与问题的社会性、时代性。
通过分析当今社会发展中存在的水资源与环境问题，引导学生关注社会的实际问题，激发学生思考和行动的自觉性。
例如，针对目前水资源日益紧缺的问题，引导学生探讨如何合理利用水资源，从而达到节约用水和合理利用的目的。
3. 体现以人为本的思想。
课程设计中体现以人为本的思想，让学生了解水资源与环境保护之间的紧密联系，并鼓励学生了解到水资源与环保对于社会发展的重要性。
例如，在废水处理过程中，通过让学生了解废水对人体健康的影响，提高学生对环保意识。
1. 案例一：南水北调工程南水北调工程是解决黄淮海地区和北京-Tianjin-Hebei地区缺水问题的重大项目。
该项目涉及到多个地区的生态、经济和社会发展，需要更好的水资源规划和管理。
在课堂上，引导学生通过案例分析，了解水资源的实际应用与治理方案，增强学生的环保意识和责任心。
2. 案例二：废水处理与循环利用环保意识是培养学生的重要任务之一。
在课堂上，引导学生开展废水治理的现状调查，了解其对生态环境的影响。
鼓励学生探索循环利用废水的方法，提高学生利用资源的意识。
三、总结本文针对《水与废水处理原理》课程，探讨了思想政治教育元素的融入方式和实践案例。
通过教学内容的设计和案例实践，引导学生认识到环境与生态保护的重要性，提高学生的环保意识和社会责任感，培养学生的社会责任感和发展潜力。
给水处理与废水处理的区别
给水处理与废水处理的区别
废水处理的任务是采用各种技术措施将废水中所含有的各种形态的污染物分离出来或将其分离、转化为无害和稳定的物质，使废水得到净化。
现代废水处理技术，按其作用原理和去除的对象可分为物理法、化学法和生物法。
物理法就是利用物理作用，分离废水中呈现悬浮状态的污染物质，在处理过程中不改变水的化学性质。
化学法是向废水中投加某些化学物质，利用化学反应来分离、转化、破坏或回收废水中的污染物，并使其转化成为无害物质。
生物法是利用水中微生物的新陈代谢功能，使废水中呈溶解和胶体状态的有机物被降解，并转化成为稳定、无害的物质，使废水得以净化。
给水处理的任务就是对地表水体或地下水体去除的原水进行技术加工，使水质符合生活或工业用水标准。
给水处理与废水处理方法并没有实质上的差别，它们的理论与方法是一致的，因此，前述的废水处理方法均有用于给水处理中，在给水处理中有一些较为常用的物理或化学(废水处理中用的不多)，主要有以下几种。
1、除铁
铁在水中多以二价铁离子的形式存在，采用氧化还原法去除，即将其氧化成三价铁离子，并以氢氧化铁的形式从水中析出。
采用的工艺是接触氧化法，即原水经曝气充氧后直接进入滤池，二价铁北溶解氧氯化并附着在滤料表面，达到从水中除铁的目的。
2、水的冷却
在工业用水中，冷却用水约占70%,80%，利用冷却设备降低水温是循环系统的主要措施，可以节约大量用水，目前常用的敞开式循环冷却系统，使用的设备是冷却塔或冷却池。
3、水的淡化与除盐
除盐、淡化处理的主要对象是水中的各种溶解盐类(包括阴离子和阳离子)。
制取纯水和高纯水的处理技术就是除盐和淡化。
主要的方法有例子交换法、电渗析、反渗透一级蒸馏法等。
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三、高铁酸钾法——除藻
结论
单纯提高混凝剂投加量对含藻类水的TOC的去除有一定限度， 采用高铁酸盐强化混凝： 1.可显著提高对含藻类水中TOC的去除率； 2.可节省混凝剂聚合铝的用量； 3.对含藻类水的处理效果明显优于传统的预氯化工艺； 4.可减少THMs的生成量。 梁好，韦朝海等.高铁酸盐预氧化、絮凝除藻的实验研究.
三、高铁酸盐法——其他前驱体
1、高铁酸盐除NDMA（亚硝基二甲基苯胺）
2、高铁酸盐去除富里酸(FA)
3、高铁酸盐去除腐殖酸 4、高铁酸钾去除黄腐殖酸
四、几点问题及展望
问题
实验中最佳PH为5到6，但高铁酸钾在酸性 条件下不稳定。
固体高铁酸钾成本较高，难以大规模应用。 过程中会生成Fe(OH)3沉淀，又增加了过滤 工序。
给水与废水处理原理
——消毒副产物前驱体的控制技术研究进展
报告人：谭铧铧 指导老师：胡翔 教授 学号：2012200247
主要内容
一 二 消毒副产物前驱体 控制前驱体的方法
三
四
高铁酸盐法
几点问题及展望
一、消毒副产物前驱体
微生物、病菌等
紫外线消毒 臭氧消毒 氯化消毒 二氧化氯消毒
饮用水 （致病菌）
控制致病 菌
贵、 易堵塞 投资大 成本低、深 度处理
•氯、高锰酸钾、高铁酸盐、 臭氧…… •高铁酸盐、纳米Fe2O3
•TiO2、光Fenton法 •光电催化组合、高锰酸钾-液 氯……
经济可行性、 去除率高
强化混凝法
光催化（电催 化） 组合工艺
二、前驱体控制方法
高铁酸盐法优点
环境无污染 在酸性、碱性下都具有极强的氧化性(酸性更强) 可以广泛用于水和废水的氧化、消毒、杀菌 在适当酸度条件下，高铁酸盐被还原为无毒的、且具 有絮凝、吸附、共沉淀等多种协同功能的Fe(OH)3
新型、高效、绿色的多功能水处理剂
三、高铁酸盐法——除藻
藻类（高浓度）+高铁酸盐（低浓度）
预氧化 机理 强化混凝
去除率高
不只是氧化作用
推 断
氧化后，强化混凝
三、高铁酸盐法——除藻
K2FeO4 氧化 Al2(SO4)3· 2O 混凝 18H K2FeO4 氧化 →Al2(SO4)3· 2O 混凝 18H
影响因素
高铁酸盐投加量： 投加量，去除率
PH值： 5到6最佳 作用时间： 水样中有机物含量：
强化混凝 性能探究
三、高铁酸钾法——除藻
影响因素
高铁酸盐投加量： 投加量，去除率
PH值： 5到6最佳
10min左右 作用时间：
强化混凝 性能探究
水样中有机物含量：
图2 高铁酸盐作用时间对舍藻类水强化混凝的影响
四、几点问题及展望
展望
当高铁酸盐用于氧化各种微小污染物时，分类评价被降解 的副产物的毒性。 在水和污水处理中，研究不同的量，不同的方法、不同的 混合方案对高铁酸盐性能的影响。 高铁酸盐作为一种高效、无毒的多功能水处理剂，不同水 质对高铁酸盐效率的影响。 将现场制备的高铁酸盐溶液直接用于水处理过程，将简化 工艺流程，节省成本，同时可避免高铁酸盐的分解。 硼掺杂的金刚石电极在酸性介质中电解生成了高铁酸盐。
生 成
消毒
前驱体 （DOM）
如何控制前驱体？
消毒副产 物（DBPs）
三卤甲烷THMs 卤乙酸HAAs 卤代酮类HKs 卤乙腈HANs ……上百种
腐殖质 藻类及其代谢产物 蛋白质等
二、前驱体控制方法
范围广、 自动化 成本高、利用 率低、应急
膜滤法 活性炭吸附法 化学预氧化法
•微滤、超滤、纳滤、反渗 透…… •粉末活性炭PAC、颗粒活性炭 GAC
谢谢观看！
欢迎大家批评、指正
三、高铁酸钾法——除藻
影响因素
高铁酸盐投加量
投加量，去除率பைடு நூலகம்
强化混凝 性能探究
PH值： 5到6最佳
10min左右 作用时间：
水样中有机物含量： 铁酸钾投加量改善。
含量增多，去除率降低；可通过适当增加高
三、高铁酸钾法——除藻
强化混凝 性能探究
高铁酸钾可去除前驱体
预氯化对是单一氧化作用； 高铁酸盐是氧化和新形成Fe(OH)3 絮凝、吸附的协同作用
图5.高铁酸盐预氧化对含藻水滤后UV254吸光度值的影响
三、高铁酸盐法——除藻
机理
可能存在双键并处于共轭状态； 水中带有双键基团（如羰基等）的 有机物增加； 这些有机物可能来自藻类细胞释放 或高铁酸盐氧化生成； 它们可能会被后续的混凝去除
图5 高铁酸盐预氧化对含藻水滤后UVA 的影响
三、高铁酸盐法——除藻
机理
预氧化
破坏藻细胞表面结构
助凝（强化混凝）
Fe(OH)3吸附在细胞表 面
造成藻细胞鞘套卷绕 胞鞘开裂，物质外流 在混凝前就可絮凝
三、高铁酸盐法——除藻
影响因素
高铁酸盐投加量： 投加量，去除率
PH值： 作用时间： 水样中有机物含量：
强化混凝 性能探究
高铁酸盐投加量对去除率的影响
三、高铁酸钾法——除藻
机理
电子显微镜观察细胞结构 紫外扫描、前后紫外吸光 度及高锰酸盐指数
三、高铁酸盐法——除藻
机理
图1.未处理的栅列藻
图3.高铁酸盐氧化后
图2.未处理的绿球藻
图4.高铁酸盐氧化后
结 构 改 变 、 助 凝
三、高铁酸盐法——除藻
破坏细 胞结构 氧化细胞释放的 物质
机理
藻细胞释放胞内物质在很短 的时间内完成； 高铁酸盐部分氧化性被其他 还原性物质消耗； 高铁酸盐可能会氧化藻细胞 释放的胞内物质.