当代给水与废水处理原理(第二版)第2章
U：通过反应器的速度(U=Q/A)
对Δz·A=dV物衡：入＋反应＝出＋积累
QCz rAz QCzz Az Cz
dVR
稳态时等于0
稳态时此式可化简为
dVR QdCz r
则 V Q C0 dC r Ci
Δz→dz时 Q Cz r Cz 0
A z
Cz r 0 ( z )
U
Q/A用U代替，z/U可用流到z时所 需的时间θ代替，因此，此项可
B
B
)
对静止坐标
υA—υ 对质量平均速度的速度
υA—υ米 对摩尔平均速度的速度
3．扩散通量：垂直于速度方向的单位面积上，单位时间内通过的
物质量。(g·mol)/(cm·s)
扩散通量＝浓度×速度
类似也有三种参考基准：
NA＝CA·υA或nA＝ρAυA JA=ρA(υA－υ) JA＝CA（υA－υ米） 推导P44(2—13)式
其中C f ( )
C与z是直线关系，C0～Cδ的 连线
2 均相模型 r0 =－K C
mol/(cm3·s)
s-1
mol/cm3
在微元体adz内物料衡算，以单位时间s为基准： 右入＋反应量＝左出＋积累量
Nz a r0a dz N zdz 0 ro kC 设dN z N z N zz N z
③稳态
④a：单位面积所占的表面积 cm2/cm3
C
Nz z z+dz
⑤N=-D0(dc/dz) 1g活性炭具有500～
1500㎡表面积
Nz+Δz
求球体内C=f(z)
对微元体物料衡算：单位时间内
进入量+反应量=出反应器的量+累积量
4
(
z
z)
2
D(dC
dz)
z Z
K
C
a
4Z
y yx+Δx
yx
y=f(x)
DAB
nCdC K z Az B
DAB 2
代入边界条件：
Cosh
Cz
K 2
DAB
1
z
C0
Cosh K 2
DAB
(Cosh( z )双曲余弦函数关系）
以z＝δ代入得：
C C0
1
Cosh
K 2
DAB
f (z)
K 2 DAB (s1 cm2 ) /(cm2 / s)无因次准数
研究微观动力学＋反应器中流体各部分质点的流动（动量、热量、 质量传递）状况＝宏观动力学及反应器的设计构成化学反应工程。本章 介绍了有关反应器逗留时间分布、反应器设计及有关传热过程的内容， 为教材后面的内容所需要。
反应器的内容很多，最常见的是按相分类：气液相；气液固相； 液固 相；液液相都属于多相反应器。
分子扩散：固体、静止或层流的流体中分子的活性而互相渗透。 涡流扩散：湍流流动的流体中
2．扩散速度
C：浓度 mol/cm3
ρ：密度
g/cm3
υ：速度
cm/s
N ：扩散通量 A
mol/(cm2·s)或g/(cm2·s)
A和B的混合物中，若组分A相对于静止坐标的则
统计速度υ ：不是指单个分子而是指微元流体组分A所有分子速度之 A
空气－氨在水中的溶解
②对于气体恒温恒压下的分子传质
NB 0
NA
DAB
dC A dZ
组分A通过组分B的扩散
JA
DAB
CA Z
DABC
dxA dZ
DABP dxA RT dZ
扩散系数DAB＝f（物系的种类、温度、溶质的浓度、压力等）可 通过实验方法测定或通过经验公式计算。类同于CP、ρ、µ等。 注：气体DAB ＝（0.1～1.0）×10－4m2/s；液体DAB ＝10－9～10－10m2/s。
连续反应器：进料与出料都是连续的，反应器中物性参数不随时间 而变。稳态过程。与间歇相比，同VR，产量高。大型的连续反应器居
多。
反应器的设计即解决完成产量下，反应体积最小的问题。
连续的流动反应器成千上万，存在有两种理想类型，其它类型可 用这两种理想类型（模型）进行修正。
活塞流反应器：人为想象的反应器，管子中流体象活塞一样平移过反
二、多相反应与均相反应
§2－4 氧气在水膜内的扩散和反应
滴滤池： 微
填料 生 物 膜
废 空气 水 膜 O2
水膜是静止或层流状态。
a O2在水中仅扩散在生物膜表面反应
两种情况 b O2在水中整个内部都发生反应
1 多相模型 水膜中：O2通过静止组分水的扩散
Nz DAB dC
dz
1 x0 dz
z C0
§2－9停留时间函数 §2－10 实验测定F(t)，E(t) §2－11 实际流型反应器的E（t） §2－12 液龄分布函数的统计参数和混合的几个概念
§2－13 反应器设计 §2－14 反应器体积的比较
反应器:进行化学反应的场所。反应器进行化学反应，同时伴随流体 流动、传热、传质情况。
xB
CB C
wA
wA
xAmA xAmA xBmB
xA
mA wA wB
mA mB
例：A、B两组分混合物，其中A为2mol,B为3mol分别求它们的
摩尔分率及质量分率。
xA＝0.4, xB＝0.6
wA
2mA 2mA 3mB
wB
3mB 2mA 3mB
wA wB 1
§2-3 第一扩散定律：如物系中存在速度、温度和浓度梯度则
氧气因已完成反应 消耗不再向内扩散
故浓度梯度为零
dN z KC dz
d dz
DAB
dC dz
kC
边界条件
①z＝0，C＝C0 ②z＝δ，dC/dz＝0 ③d2C/dz2=KC/DAB
积分得
1 C
d
dC dz
K DAB
dz
nC dC K z A
dz
DAB
nCdC K z Adz
第二章 反应器
一、物料衡算的方程与Fick第一扩散定律 §2-1 物料衡算方程（依据是质量守衡定律） §2-2 浓度的表示 §2-3 第一扩散定律
二、多相反应与均相反应 §2－4 氧气在水膜内的扩散和反应 §2－5 多孔丸模型
三、均相反应器
§2－6活塞流反应器 §2－7连续搅拌反应器及阶式CSTR §2－8阶式CSTR 四、停留时间函数、混合与反应
d 2 (zc) K a
dz 2
2c D
积分得
2C ASinh(z Ka D ) BCosh(Z Ka D ) ZCbSinh(z Ka D )
C 2Sinh(Z Ka D )
C f (z)双曲函数图形
三、连续均相反应器 §2－6活塞流反应器：假设反应物料以稳定的流率进入反应器 后，物料在反应器内沿物料流向平行地向前移动，就如一个活塞在 里面朝一个方向移动一样。
会发生动量传递、传热、传质。由分子运动引起的质量传递用费克定律 描述：（1855年）
1.J A
DAB
dC A dZ
J A -------摩尔通量
mol cm2 s
－ -------相反方向(扩散方向与浓度梯度方向相反)
DAB -------A在B中的传质扩散系数测 cm/s
dC A --------浓度梯度（向增加的方向）mol/(cm3·s） dZ
λ《 D 费克定律
λ》D
介于两者之间
分子与孔道壁面碰撞
（Kundsen扩散）
在多孔内，浓度C不是连续的，用平均浓度值表示 有效扩散系数：D DAB
提出了有效系数E的概念
E
有扩散阻力时的扩散产率M 无扩散阻力时的扩散产率M
d r
2
E z
3 Coth( K a
D
K a
D
z)
3
z
1
K
a
D
Ka Dz为与颗粒的z、a、D、K有关的准数
K 2 DAB 及 K DAB 为常数 :
则一定，DAB
，扩散快，K
DAB
为化学反应控制C0
C ;
DAB
, K
,
K
DAB
为扩散控制；则采取措施使C0
, C
。
§2－5 多孔丸模型 外表面、内表面。活性污泥絮体，反应只是在细菌表面上进行，絮 泥多孔架子.液体或气体在多孔固体中的扩散，与固体内部得结构有密 切的关系。（在多孔内，浓度C不是连续的，用平均浓度值表示）
Nz r0 kC
属稳态过程：在水膜中扩散进入的量＝在生物膜表面所反应消耗的量 以单位时间为基准
Nz
DAB
dC A dz
r0
DAB
dC A dz
k C
r0 “： mol /(cm2·s) k " ：cm/s
C;C
C0
DAB
dCA
z;
0 kC dz
C
C0 (1
K z
DAB K
)
f
(z)
对静止坐标 对质量平均速度的速度 对摩尔平均速度的速度
J A CA ( A )
所以
DAB
dCA dz
CAvA CA
1 C
(CA A CB B )
NA xA(NA NB)
NA
DAB
dC A dz
xA(NA
NB)
(2－13)
由浓度梯度引起的扩散分子通量
由流体主体流动引起的扩散分子通量
2－13式的消化 例① 水的自然蒸发过程
特征：沿流动方向上的物料彼此不混合而垂直于流向的任一截面 上，所有物料粒子的参数都相同。
L(Θ) z(θ)
Q(cm3/s)
Δz
Ci(mol/cm3) Cz Cz+Δz
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【2019年整理】当代给水与废水处理原理
绪论
1. 水源、水处理与用水——三位一体
二、
给 水 与 废 水 处 理
20世纪50年代以前，给水处理与废水处理涵义的 划分是很清楚的。
给水处理：从天然水源取水，为供生活或工业的 使用(特别是生活使用)而进行的处理，称为给水处理。
废水处理：为了排除的目的，对于使用过的水所进 行的处理，称为废水处理。
绪论
（1）悬浮培养体：以活性污泥法为典型代表，它的特 征是起水处理作用的细菌培养体处于悬浮状态的絮体；
（2）生物膜法以滴滤池为典型代表，它的特征是起水 处理作用的细菌培养体呈一层膜固定在填料表面上。
20世纪60年代以后, 为了满足废水再用的水质要求或排放的标 准，出现了对于常规废水处理后的出水进一步处理的过程，称为废 水的高级处理
单元操作往往带有物理变化，但也有不产生物理变化的单元操作， 如：食盐的生产过程。
一、 食盐的生产过程只包括下列几种单元操作：
水
处
理 的
固 体 和
学 送液
科 方
体 的 输
热传
蒸
结
发
晶
干 燥 及 筛 选
法
学
一、
2.水处理中单元操作与单元过程
水
处
理
的 学
合混
沉 淀
浮 升
浓过 缩滤
单 元 操
科
作
方
法
属
于
当代给水与废水处理原理
高良敏 博士、教授 安徽理工大学地球与环境学院
绪论
1.单元操作与单元过程
一、 水 处 理 的 学 科 方 法 学
20世纪50年代起，引用了化学工程中单元操作(unit operation )及单元过程(unit process)的概念，目的是为了 建立各种水处理方法间的理论联系，提高学科的理论水平
清华当代给水与废水处理原理课件第2章 反应器
多孔丸模型
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
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
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。
•
当代给水与废水处理原理 读书报告
当代给水废水处理原理第一章化学反应动力学化学动力学定义,从动态的角度研究化学反应产生、发展及消亡全过程。
化学动力学具体内容（1）比较化学反应的快慢及外部因素的影响；（2）揭示化学历程，即反应物按何种途径转化为最终产物；（3）呈现物质结构与反应性能之间的关系。
化学动力学研究层次（1）唯象动力学：研究总反应的速率及影响因素，“唯象”，即: 只以化反的宏观现象为依据。
（2）基元反应动力学：关于基反的动力学规律与理论，并探讨总反应的动力学行为。
（3）分子反应动态学：从分子、原子的量力角度研究分子间一次具体碰撞行为。
反应速率常用的反应速率表示方法如下：如果在液体容量V中的组分A由于反应在dt时间内所产生的物质的量变化为dn 时，A的反应速率表示为d]Ad[CA RA dt t d式中:[A]及C均代表A的浓度，RA的单位为mol·m-3·s-1。
当式中A代表反A应物时，由于其浓度是随时间降低的，反应速率RA应为负值，反之，当A代表产物时，RA则为正值，如下图所示。
化学计量方程xA+yB→uP+vQ这个方程式主要是表示一个质量守恒的关系，只是说明反应物A的x个分子与B的y个分子的质量与产物P的u个分子及Q的v个分子的质量相等，这种关系称为化学计量方程式。
令 N，N ， N 和 N分别为相应物种在时刻t的物质的量，则Q??????d xxuvv i dζ称为反应进ABP?dn?dndndndn iAPQB度，为物种v的化学计量方程系数，反应物取负号，产物取i正号。
反应级数如果通过试验数据的数学处理，得出产物P的反应速率可以表示为：d[p]dc P=ab CKC r??P B A dtd t那末，产物P的反应称为：反应物A的a 级反应；反应物B的b级反应；总称为（a+b）级反应。
K称为反应的速率常数（rate constant）.第二章反应器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3、反应器设计面临的新课题反应器体系的设计：如何传热、传质的问题；反应动力学研究；反应器参数优化，反应机理的研究。
现代水处理原理与技术(1、2章)
Monod方程
max
Cs K s Cs
(1) 当限制性基质浓度很低时，Cs＜＜ Ks
此时，
max
Ks
Ks
Cs
rx
max
C sC x
max
(2) 当Cs＞＞Ks时，μ =μ 此时，
rx maxC x
(3) 当Cs处于两种情况之间时，
rx
max C s
K s Cs
碳源--异氧型微生物利用有机碳源，自氧菌利用无机碳源。 氮源--无机氮（NH3及NH4+）和有机氮（尿素，氨基酸，蛋白质等）。 补充氮，磷，钾 ： 与生活污水混合 添加药剂：硫酸铵，硝酸铵，尿素（补充氮源）； 磷酸钠、磷酸钾等 （补充磷源）
1.2 微生物的生长规律和生长环境
二、微生物的生长环境
1、较高的催化效率 2、有很强的专一性 3、具有温和的反应条件 4、酶易变性与失活
三、底物浓度对酶反应速度的影响
一切生化反应都是在酶催化下进行的。这种反应宜可以说是一种酶促 反应或酶反应。酶促反应速度受酶浓度、底物浓度、pH值、温度、反应产 物、活化剂和抑制剂等因素的影响。 中间产物学说
式中，S代表底物，E代表酶， ES代表酶-底物中间产物，P代 表产物。
五、Km与Vmax的意义及测定
Km与Vmax的测定
1.4 微生物生长动力学
一、细胞反应速率的定义
二、莫诺特（ Monod ）方程
三、微生物生长与底物降解的基本关系式
一、细胞反应速率的定义
微生物比增长速率μ 的提出
当微生物生长不受外界条件限制（对数增长期）时，
μ 表示每单位微生物的增长速度
一、细胞反应速率的定义
当代给水与废水处理原理_部分1(共计547页)
的关系如下：
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
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
当代给水与废水处理原理(第二版)第5章
③ 离子化官能团解离：高分子有机物极性官能团的酸碱解离 使表面带上电荷，其表面电荷、电势也受pH值控制。
④ 离子型晶体Schottky缺陷（某种粒子可在晶体内自由运动 ）：如粘土或其他铝硅酸盐矿物颗粒，其晶体内碱金属或 碱土金属离子取代了表面晶格中的铝离子，引起表面带负 电荷。这类胶体的表面电荷、电势不受溶液pH值或电位决 定离子影响，不存在电荷零点。
对式(5-12)积分得：
0 exp( x)
(5-13)
式中，κ为Debye-Huckel常数：
1
e2
ni0 zi2 kT
2
(5-14)
式(5-13)表明，扩散双电层中电势随距离x呈指数函数降
低，如图5-1(c)。κ-1代表了扩散双电层厚度，即界面静电场
影响范围。
8
2. Gouy-Ghapman扩散双电层理论（续3）
3
胶体的稳定性
胶体颗粒在水中继续保持分散状态的性质称为胶体的稳 定性。
憎水胶体，稳定性可以通过它的双电层结构来说明。亲水 胶体，虽然也具有双电层结构，但其稳定性主要由吸附的大量 水分子所构成的水壳来说明。亲水胶体保待分散的能力，即它 的稳定性比憎水胶体高。
双电层结构的产生原因：
颗粒巨大的 比表面积
只有一种Z-Z电解质时，式(5-11)可简化为:
d 2 dx2
2n0
ze
sinh
ze kT
(5-15)
式中：n0 n0 n0; z z z;
n0、z、n0、z —正负离子在主体溶液中的浓度和价数
7
2. Gouy-Ghapman扩散双电层理论（续2）
d 2
dx2
1
i
ni0zie exp(zie / kT )
④ 离子型晶体Schottky缺陷（某种粒子可在晶体内自由运动 ）：如粘土或其他铝硅酸盐矿物颗粒，其晶体内碱金属或 碱土金属离子取代了表面晶格中的铝离子，引起表面带负 电荷。这类胶体的表面电荷、电势不受溶液pH值或电位决 定离子影响，不存在电荷零点。
对式(5-12)积分得：
0 exp( x)
(5-13)
式中，κ为Debye-Huckel常数：
1
e2
ni0 zi2 kT
2
(5-14)
式(5-13)表明，扩散双电层中电势随距离x呈指数函数降
低，如图5-1(c)。κ-1代表了扩散双电层厚度，即界面静电场
影响范围。
8
2. Gouy-Ghapman扩散双电层理论（续3）
3
胶体的稳定性
胶体颗粒在水中继续保持分散状态的性质称为胶体的稳 定性。
憎水胶体，稳定性可以通过它的双电层结构来说明。亲水 胶体，虽然也具有双电层结构，但其稳定性主要由吸附的大量 水分子所构成的水壳来说明。亲水胶体保待分散的能力，即它 的稳定性比憎水胶体高。
双电层结构的产生原因：
颗粒巨大的 比表面积
只有一种Z-Z电解质时，式(5-11)可简化为:
d 2 dx2
2n0
ze
sinh
ze kT
(5-15)
式中：n0 n0 n0; z z z;
n0、z、n0、z —正负离子在主体溶液中的浓度和价数
7
2. Gouy-Ghapman扩散双电层理论（续2）
d 2
dx2
1
i
ni0zie exp(zie / kT )
清华大学《水处理工程2》—第二讲02
异氧微生物第二章好氧生物处理（原理与工艺）2．1 基本概念2．1．1 好氧生物处理的基本生物过程所谓“好氧”：是指这类生物必须在有分子态氧气（O 2）的存在下，才能进行正常的生理生化反应，主要包括大部分微生物、动物以及我们人类；所谓“厌氧”：是能在无分子态氧存在的条件下，能进行正常的生理生化反应的生物，如厌氧细菌、酵母菌等。
好氧生物处理过程的生化反应方程式：● 分解反应（又称氧化反应、异化代谢、分解代谢）CHONS + O 2 CO 2 + H 2O + NH 3 + SO 42- +⋯+能量 （有机物的组成元素）● 合成反应（也称合成代谢、同化作用）C 、H 、O 、N 、S + 能量 C 5H 7NO 2 ● 内源呼吸（也称细胞物质的自身氧化）C 5H 7NO 2 + O 2 CO 2 + H 2O + NH 3 + SO 42- +⋯+能量在正常情况下，各类微生物细胞物质的成分是相对稳定的，一般可用下列实验式来表示： 细菌： C 5H 7NO 2； 真菌： C 16H 17NO 6； 藻类： C 5H 8NO 2；原生动物： C 7H 14NO 3分解与合成的相互关系：1） 二者不可分，而是相互依赖的；a ． 分解过程为合成提供能量和前物，而合成则给分解提供物质基础；b ．分解过程是一个产能过程，合成过程则是一个耗能过程。
2) 对有机物的去除，二者都有重要贡献；3）合成量的大小， 对于后续污泥的处理有直接影响（污泥的处理费用一般可以占整个城市污水处理厂的微生物异氧微生物40~50%）。
不同形式的有机物被生物降解的历程也不同： 一方面：● 结构简单、小分子、可溶性物质，直接进入细胞壁；● 结构复杂、大分子、胶体状或颗粒状的物质，则首先被微生物吸附，随后在胞外酶的作用下被水解液化成小分子有机物，再进入细胞内。
另一方面：有机物的化学结构不同，其降解过程也会不同： 如： 糖类脂类 蛋白质2．1．2 影响好氧生物处理的主要因素 1）溶解氧（DO ）： 约1~2mg/l 2）水温：是重要因素之一，a ． 在一定范围内，随着温度的升高，生化反应的速率加快，增殖速率也加快；b ． 细胞的组成物如蛋白质、核酸等对温度很敏感，温度突升或降并超过一定限度时，会有不可逆的破坏；最适宜温度 15~30︒C ； >40︒C 或< 10︒C 后，会有不利影响。
《给水排水管道系统 第2版》第2章-2排水系统流量
第2章 城镇给排水系统水量
2.1 给水系统设计流量
2.2 污水设计流量
2.3 雨量分析要素
2.2污水设计流量
（对照给水系统设计流量）
2.2.1居民生活污水设计流量
1.居住区居民生活污水量
Q1 Q1 K z
n N
Q1 =
×K z ( L / s )
24 ×3600
n ——居民生活污水定额（L/人·d）（与给水不同）
度的降雨）平均10年发生一次
P 和Pn互为倒数
如表2-5某市不同降雨历时的暴雨强度
120.5
暴雨强度公式
设计暴雨强度
t ——设计降雨历时，雨水从设计管段服务面积
最远点达到设计管段起点的时间，预习第5章
雨水管渠设计流量
并非所有雨水均进入管道
渗/滞/蓄/净/用/排
汇水面积小于2km2时，按暴雨强度计算：
许模拟任何多样的、相互作用的化学成分系统
输水质模拟与分析
同济大学翻译了汉化版EPANETH，EPANETMSXH
F ( L / s )
n
( t1 t 2 b )
室外排水设计标准（2021）
室外排水设计标准（2021）
室外排水设计标准（2021）
室外排水设计标准（2021）
注：教材本节修订内容
表5-14
雨水管渠设计重现期（年）
注：教材本节修订内容
表5-15
城市内涝防治设计重现期（年）
究、水资源综合管理等
给排水常用软件1-MIKE
mike basin和mike urban 水资源模拟与分析
软件(MIKE HYDRO Basin)应用于流域水资源
2.1 给水系统设计流量
2.2 污水设计流量
2.3 雨量分析要素
2.2污水设计流量
（对照给水系统设计流量）
2.2.1居民生活污水设计流量
1.居住区居民生活污水量
Q1 Q1 K z
n N
Q1 =
×K z ( L / s )
24 ×3600
n ——居民生活污水定额（L/人·d）（与给水不同）
度的降雨）平均10年发生一次
P 和Pn互为倒数
如表2-5某市不同降雨历时的暴雨强度
120.5
暴雨强度公式
设计暴雨强度
t ——设计降雨历时，雨水从设计管段服务面积
最远点达到设计管段起点的时间，预习第5章
雨水管渠设计流量
并非所有雨水均进入管道
渗/滞/蓄/净/用/排
汇水面积小于2km2时，按暴雨强度计算：
许模拟任何多样的、相互作用的化学成分系统
输水质模拟与分析
同济大学翻译了汉化版EPANETH，EPANETMSXH
F ( L / s )
n
( t1 t 2 b )
室外排水设计标准（2021）
室外排水设计标准（2021）
室外排水设计标准（2021）
室外排水设计标准（2021）
注：教材本节修订内容
表5-14
雨水管渠设计重现期（年）
注：教材本节修订内容
表5-15
城市内涝防治设计重现期（年）
究、水资源综合管理等
给排水常用软件1-MIKE
mike basin和mike urban 水资源模拟与分析
软件(MIKE HYDRO Basin)应用于流域水资源
当代给水与废水处理原理
非极性的 链烷化合 物在活性 炭表面的
吸附。
有关极性 分子氨基 酸及蛋白 质的吸附 资料极少
活性炭对于 吸附无机物 也有一定的 潜力
活性炭的吸 附性能是由 于它的表面 基团类型、 比表面积和 孔径的分布 决定的。
第5页，共19页。
第三章 活性炭吸附
§3-2 吸附等温线
吸附 等温 线的 类型
第一种类型的等温线， 没e 有极限值，但 却x 有m 一极限
ka代表单位体积活性炭在单位时间内所吸收的杂质量。
活性炭的容量传质系数可以通过实验得出。 当这个系数已知后，就能够确定吸附柱所需要的活性炭总体积。但这需要知 道吸附柱的吸附容量、吸附柱的吸附过程曲线与容积传质系数三者间的关系。
第15页，共19页。
第三章 活性炭吸附
求活性炭的容量传质系数
活性炭的容量传质系数ka，一般通过用初始有机物浓度ρ1的水样，每 升加活性炭mg做吸附试验，由吸附试验可以得出下列物料衡算关系：
值 ，(这x m种)0类型的吸附试验资料可用Langmuir公式处 理。
第二类型的等温线， 有e 一个极限值 ，称s 为饱和浓
度，但x/m却没有极限值。这种类型的等温线可用 Branauer和Emmett及Teller（简称BET）公式处理。
第三类型的等温线， 和e x都m没有极限值，可用
Freundlich公式处理。
活化的定义
活化是在有氧化剂的作用下，对碳化后的材料加热，以生产活性炭产品。当氧化过程的 温度在800-900℃时，一般用蒸汽或二氧化碳为氧化剂；当氧化温度在600℃以下时，一 般用空气做氧化剂。
第2页，共19页。
第三章 活性炭吸附
碳
①使原材料分解放出水气、一氧化碳、二氧化碳及氢等