水质工程学答案
10页1、14章4反应器原理用于水处理有何作用和特点?答:作用:推动了水处理工艺发展;特点:在化工生产中,反应器都只作为化学反应设备来独立研究,但在水处理中,含义 较广泛,许多水处理设备与池子都可作为反应器来进行分析研究,包括化学反应、生物化学 反应以至纯物理过程等。例:沉淀池.5。试举出3 种质量传递机理的实例。 答:质量传递包括主流传递、分子扩散传递、紊流扩散传递。1、主流传递:在平流池中,物质将随水流作水平迁移.物质在水平方向的浓度变化,是 由主流迁移和化学引起的。2、分子扩散传递:在静止或作层流运动的液体中,存在浓度梯度的话,高浓度区内的组分总是向低浓度区迁移,最终趋于平均分布状态,浓度梯度消失。如平流池等.3、紊流扩散传递:在绝大多数情况下,水流往往处于紊流状态。水处理构筑物中绝大 部分都是紊流扩散。6. (1)完全混合间歇式反应器(CMB)不存在由物质迁移而导致的物质输入和输出,且假定 是在恒温下操作(2)完全混合连续式反应器(CSTR)反应物投入反应器后,经搅拌立即与反应器内的料液达 到完全均匀混合,输出的产物其浓度和成分与反应器内的物料相同(3)推流型反应器(PF)反应器内的物料
2、仅以相同流速平行流动,而无扩散作用,这种流型 唯一的质量传递就是平行流动的主流传递答:在水处理方面引入反应器理论推动了水处理工艺发展。在化工生产过程中,反应器只作为 化学反应设备来独立研究,但在水处理中,含义较广泛.许多水处理设备与池子都可作为反 应器来进行分析研究,包括化学反应、生物化学反应以至物理过程等。例如,氯化消毒池, 除铁、除锰滤池、牛物滤池、絮凝池、沉淀池等等甚至一段河流自净过稈都可应用反应器 原理和方法进行分析、研究。介绍反应器概念,目的就是提供一种分析研究水处理工艺设备 的方法和思路。7为什么串联的CSTR型反应器比同容积的单个CSTR型反应器效果好?答:因为使用多个体积相等的CSTR型反应器串联,则第二只反应器的输入物料浓度即为第 一只反应器的输出物料浓度,串联的反应器数愈多,所需反应时间愈短,理论上,当串联的反 应器数N趋近无穷时,所需反应时间将趋近于CMB型和PF型的反应时间。8。混合与返混在概念上有什么区别?返混是如何造成的?答:区别是:返混又称逆向混合。广义地说,泛指不同时间进入系统的物料之间的混合, 包括物料逆流动方向的流动.造成返混的原因主要是环流,对流,
3、短流,流速不均匀,设备中存在死角以及物质扩散 等。例如:环流和由湍流和分子扩散所造成的轴向混合,及由不均匀的速度分布所造成的短 路、停滞区或“死区”、沟流等使物料在系统中的停留时间有差异的所有因素.9. PF型和CMB型反应器为什么效果相同?两者优缺点比较.答:在推流型反应器的起端(或开始阶段),物料是在Co的高浓度下进行的,反应速度很快。 沿着液流方向,随着流程增加(或反应时间的延续),物料浓度逐渐降低,反应速度也随之逐 渐减小。这跟间歇式反应器的反应过程是一样的。 推流型反应器优于间歇式反应器的在于: 间歇式反应器除了反应时间以外,还需考虑投料和卸料时间,而推流型反应器为连续操作。1.在实验室内作氯消毒试验。已知细菌被灭活速率为一级反应,且k=.求细菌被灭99.5%时,所需消毒时间为多少分钟?解答:,0。005细菌被灭速率等于活细菌减少速率,二一k=0。85,t=X(5.29)6。22习题2设物料i分别通过CSTR与PF反应器进行反应过后,进水与排水中i浓度之比均为CO/Ce=1O,且属于一级反应。K=2h。求水流在CSTR与PF型反应期各需要停留多少时间。(注:CO-进水i初始浓
4、度;Ce出水浓度)解:CSTR型反应器反应时间=;PF 型反应器反应时间 t2=有题意可以得出,所以总时间 T=t1+t2=h。所以得出在CSTR中需要4。5h,在PF需要0。5h。题 3 中若采用 4 只 CSTR 型反应器串联,其余条件同上.求串联后水流总停留时间为多少?解:t=2。35minT=4t=4*2。35=9。4min综上所述串联后水流总停留时间为9.4min15章2、混凝过程中,压缩双电层和吸附电中和作用有何区别?简要叙述硫酸铝混凝 作用机理及其与水的pH值的关系。答:压缩双电层机理:由胶体粒子的双电层结构可知,反离子的浓度在胶粒表面处最大, 并沿着胶粒表面向外的距离呈递减分布,最终与溶液中离子浓度相等。当向溶液中投加电解 质,使溶液中离子浓度增高,则扩散层的厚度减小。该过程的实质是加入的反离子与扩散层 原有反离子之间的静电斥力把原有部分反离子挤压到吸附层中,从而使扩散层厚度减小。 由于扩散层厚度的减小,电位相应降低,因此胶粒间的相互排斥力也减少。另一方面,由于 扩散层减薄,它们相撞时的距离也减少,因此相互间的吸引力相应变大。从而其排斥力与吸 引力的合力由斥力为主变成以
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