当代给水与废水处理原理(第二版)第2章
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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。
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。