给水工程15-16课时给水处理概论

给水排水工程

WaterSupplyandDrainageEngineering王成贤2013年10月2023/2/42第14章给水处理概论水源水质水质标准给水处理方法概述反应器第14章：给水处理概论主要内容2023/2/4314.1水源水质

14.1.1原水中的杂质（一）杂质的来源自然过程：所接触的大气、土壤等自然环境带入的泥沙、矿物质和腐殖质等

。人为因素：工业废水、农业污水及生活污水的污染。1、自然循环

水的自然循环：就是水由海上蒸发为水蒸气，被风送至大陆，以雨、雪等形式降落到地面，一部分水再蒸发返回大气，一部分水渗入地下形成地下水，另一部分在地表汇集形成河、湖等地面水，地下水和地面水最终又流回海洋。

第14章：给水处理概论2023/2/44水循环（Hydrologicalcycle）水循环的主要方式：蒸发和输运第14章：给水处理概论2023/2/452、社会循环天然水体取水给水处理配水废水收集废水处理回用与排放（二）分类

由于天然水源所处的自然地理环境不同，流经区域内人类活动也不同，因此，不同的天然水体所含有的杂质种类是有差别的，同一水源不同地段、不同季节水质也是不断变化的，所以，在讲解给水处理技术之前，了解天然水源的水质特点及变化规律，对于正确的选择处理工艺是非常重要的。第14章：给水处理概论2023/2/461．按水中杂质的尺寸大小分类杂质溶解物胶体悬浮物颗粒尺寸0.1nm1nm10nm100nm1μm10μm100μm1mm分辨工具电子显微镜可见超显微镜可见显微镜可见肉眼可见水的外观透明浑浊浑浊悬浮物胶体溶解物分类（1）悬浮物主要成分：泥砂类无机物、动植物的残体。特点：在水中的状态主要受悬浮颗粒质量的影响较大，在动水中，呈悬浮状态，在静水中，密度大的下沉，密度小的上浮。因此，容易被去除。第14章：给水处理概论2023/2/47（2）胶体

主要成分：细小的泥沙、矿物质等无机物、腐殖质及蛋白质等有机物、细菌和病毒。特点：在水中的状态取决于颗粒本身质量和表面性能。一般情况下，胶体颗粒具有较大的比表面积，吸附性很强，常吸附水中离子而带电，在水中相当稳定，长期静置也不会下沉。

悬浮物和胶体是使水产生浑浊现象的根源。其中有机物，如腐殖质及藻类等，往往会造成水的色、臭、味，另外，病原菌附着在悬浮物与胶体上生存，并通过水传播。因此，悬浮物和胶体是给水处理去除主要对象。第14章：给水处理概论2023/2/48（3）溶解杂质特点：它们与水构成均相体系，外观透明，属于真溶液。主要成分：溶解性气体、离子、溶解性有机物。1）溶解气体主要是O2、N2

、CO2，有时也含有少量硫化氢。2）离子主要阳离子有Ca2+、Mg2+、Na+。主要阴离子有HCO3-、SO42-、Cl-。此外还含有少量K+、Fe2+、Mn2+、Cu2+等阳离子及HSiO3-、CO32-、NO3-等阴离子。3）溶解性有机物：三氯甲烷，三溴甲烷、多氯联苯、六六六、四氯化碳等第14章：给水处理概论2023/2/492．按化学性质分类（1）无机杂质天然水中的无机杂质主要是溶解性的离子、气体和悬浮性泥沙。泥沙的存在使水产生混浊，离子的存在使水表现出不同的含盐量、硬度、电导率和pH等。（2）有机杂质天然水体中的常见的有机杂质是腐殖质类及蛋白质等。腐殖质是土壤的有机组分，是植物和动物残体在土壤分解过程中的产物，属亲水性酸性物质，分子量从几百到数百万，一般本身对人体无害，但当与其它化合物作用时，可能对人体存在潜在威胁。（3）生物杂质原生动物、藻类、细菌、病毒等，这些物质在水体中增加水的浊度、色度，产生异臭异味，还可导致各种疾病。第14章：给水处理概论2023/2/41014.1.2各种天然水源的水质特点1.地下水

①水质清澈，浊度低

。②水质、水温稳定。③地下水的含盐量通常高于地表水（海水除外）。④地下水硬度高于地表水。⑤有些地区地下水中含铁量和锰量高。2.江河水

①

易受自然条件影响。水中悬浮物和胶体杂质含量较多，浊度高于地下水。②江河水的含盐量和硬度较低。③水质水温不稳定，易受污染。第14章：给水处理概论2023/2/4113.湖泊及水库水

①水质与河水类似。

②流动性小，储存时间长，浊度较低。

③含藻量高因为湖水浊度低，透明度高，造成藻类的大量繁殖。④含盐量比河水高因湖水不断得到补给又不断蒸发浓缩。4.海水

①含盐量高

②所含各种盐类或离子的重量比例基本一定。

海水通过淡化处理才能作为生活饮用水和工业用水.第14章：给水处理概论2023/2/41214.1.3受污染水源中的杂质①化肥、杀虫剂和除草剂。②重金属离子。③氯消毒副产品的前致物。④内分泌干扰物。⑤致癌、致畸变和致突变物质。第14章：给水处理概论2023/2/413饮用水水质与健康

水是构成人体的重要成分，体内的各种生理、生化活动都是在水的参与下完成的。水中的许多物质都对人类健康有重要作用。饮用水水质不良可引发多种疾病，世界卫生组织认为，80%的成人疾病和50%儿童死亡都与饮用水质不良有关。第14章：给水处理概论2023/2/414一、水体中的生物对人体健康的影响细菌

已经发现饮用水中能引起肠道疾病的细菌多种。例如：志贺氏菌（属）是细菌性痢疾的病原体。致病性的大肠杆菌可引发不同症状的腹泻。沙门氏菌（属）可致沙门氏菌病，可引起全身性疾病，引起毒血症，感染肝、脾等。军团菌，使肺部受损，也可使肝、肾、心等受损。霍乱弧菌可引起霍乱病。结核杆菌是人和动物结核病的病原菌。2.病毒目前，有100多种血清性肠道病毒在水体中检出。例如有:脊髓灰质炎病毒（小儿麻痹症）、甲型肝炎病毒、埃可氏病毒（胃肠炎）、柯萨奇病毒（脑膜炎）、腺病毒（胃肠炎、呼吸道感染、眼部感染）第14章：给水处理概论2023/2/4153.寄生虫人类主要有10多种寄生虫病有：隐孢子虫、兰伯氏贾第鞭毛虫、溶组织的变形虫等。4.藻类对人体健康危害最大的是蓝绿藻，蓝绿藻中的一些藻类能产生微囊藻肝毒素，这是一种剧毒物质，对肝细胞有破坏作用，并能促进肝细胞的癌变，是引起肝癌的危险因素。饮用含有病原生物的水，可能患上相应的传染病。但由于病原体致病能力取决于它的侵袭能力、活力及人体的免疫能力等，因此，不存在容许浓度下限，一旦感染，会在人体内迅速繁殖，因此，WHO推荐的饮用水标准：肠道病原菌的指示菌，100ml水样中不得检出。第14章：给水处理概论2023/2/416二、水体中的化学物质对人体健康的影响

微量元素及其他无机物

微量元素虽然在人体中的含量甚微，但功能极大，构成身体的各个部分，调节生理功能，参与酶活动等。缺锌会导致抑郁、情绪不稳定、智力低下、性功能衰减等。缺硒与大骨节病和克山病有关，还使癌症的发病几率增加。

缺镁可引起心肌病变、骨质脆弱、牙齿生长障碍等。

这些元素大部分存在于自然界的天然水体中，饮水是补充这些元素的重要途径。许多常量元素具有与微量元素相似的功能，更是人体所必须的，如：钙、镁、纳、磷等。天然水体除含有有益杂质以外，还含有一些无机有害成分，如：汞、铅、铬、硝酸盐、亚硝酸盐等。2.有机物

农药致癌、干扰内分泌水平。酚类化合物达到一定的量促癌，低量长期饮用会使人头晕、贫血、失眠等。芳香烃类化合物引起造血功能障碍、损伤神经、致癌等。第14章：给水处理概论2023/2/417

这是和水处理工艺有关的一类物质。常用氯气消毒，氯会同水体中的天然有机物、腐殖酸的结合，形成三氯甲烷（THMs）等，有极强的致突变性和致癌变特性。三、水质与地方病

甲状腺肿——缺碘心血管发病率——碘含量冠心病——高硬度水心血管和癌症——氟克山病——缺硒大骨节病——腐殖酸3.放射性物质

引发皮肤癌、肺癌、白血病等。4.消毒及其副产物第14章：给水处理概论2023/2/41814.2水质标准

水质标准：用水对象（包括饮用和工业用水等）所要求的各项水质参数应达到的指标和限值。可分为国际标准、国家标准、地区标准、行业标准和企业标准等不同等级。14.3.1生活饮用水卫生标准1．生活饮用水水质标准制定的原则生活饮用水水质标准的制定主要是根据人们终生用水安全来考虑的，主要基于3个方面保障饮用水的卫生和安全，即水中不得含有病原微生物，水中所含的化学物质及放射性物质不得危害人类健康，水的感官性状良好。从上述要求出发，可以将生活饮用水的水质标准分为下面的四大类指标。第14章：给水处理概论2023/2/4191）感官性状和一般化学指标如水的浊度、色度、臭和味以及肉眼可见物。（1）色度

饮用水的颜色是由于带色有机物、金属或高色度的工业废水造成。水色的存在使饮用者不快甚至感到厌恶。衡量水中的色度用铂钴标准比色法，规定相当于1mg铂在1L水中所具有的颜色称为1度。“国标”规定色度不超过15度，并不得呈现其他异色。（2）混浊度

混浊度本身并不直接代表水的性质，而是综合性地反映水的混浊程度，属于感官性质。混浊度大小与水中的悬浮物质、胶体物质的含量有关。混浊度用白陶土标准比浊法测定，相当于1mg白陶土在1L水中所产生的混浊程度作为一个混浊度单位，用度表示。“国标”规定不超过1度，特殊情况不超过3度。

第14章：给水处理概论2023/2/420

（3）臭和味

“国标”规定饮用水不得有异臭、异味。测定水中臭味没有标准的单位表示，一般常以水样在40℃及60℃时测者的感觉用文字定性描述并以臭气强度表示。描述臭气强度分为6级。味在强度上也分为6级。

（4）肉眼可见物

“国标”规定水中不得含有肉眼可见物。

一些化学指标也会影响感官性状，如：铁、锰、挥发酚等是从感官性状出发规定这些物质的最高允许值。

（5）总硬度

含有钙与镁离子的水叫做具有“硬度”的水。水中钙离子与镁离子含量的综合叫做水的总硬度。水的硬度有分为暂时硬度和永久硬度两种，总硬度是这两种硬度之和。

“国标”规定：生活饮用水的总硬度不能大于450mg/L（以碳酸钙计）。第14章：给水处理概论（6）pHpH值是水中氢离子浓度倒数的对数值。是衡量水中酸碱度的一项重要指标。“国标”规定pH值为6.5-8.5。（7）铁

铁在天然水中普遍存在，是人体不可缺少的营养元素。水中含铁量在0.3～0.5mg/L时无任何异味，达1mg/L时便有明显的金属味，在0.5mg/L时色度可大于30度。“国标”规定：生活饮用水中含铁不应超过0.3mg/L。（8）锰

锰也是人体需要的微量元素之一。水中含锰量如超过0.15mg/L时，水就会产生金属涩味。毒性较小，“国标”规定不应超过0.1mg/L，是从感官和危害角度提出的。第14章：给水处理概论2023/2/422（9）锌当水中含锌量达10mg/L时，水是浑浊的，在5mg/L时水中有金属涩味。“国标”规定不应超过1.0mg/L，也是根据感官性状要求制定（10）铜

水中含铜量达1.5mg/L时就会有明显的金属味，超过1mg/L的水，可以使衣服器皿及白瓷器染成绿色。但铜也是人体需要的微量元素之一。“国标”规定主要从感官出发，不应超过1.0mg/L。（11）挥发酚类酚分为挥发酚与不挥发酚，水中含酚主要来自工业废水污染，特别时炼焦和石油的工业废水，其中以苯酚为主要成分。“国标”规定：根据感官要求，规定饮用水中挥发酚类含量不应超过0.002mg/L。第14章：给水处理概论2023/2/423（12）阴离子合成洗涤剂其化学性质稳定，较难分解和消除，毒性极低。“国标”规定为不应超过0.3mg/L。（13）硫酸盐

硫酸盐在天然水中普遍存在，但含量过高就会使水具有苦涩味，且能使人腹痛、腹泻、甚至便血。“国标”规定不应超过250mg/L。（14）氯化物

水中氯化物含量过高，使水产生令人厌恶的味道，长期饮用氯化物含量过高的水还会引起高血压、心脏病和婴儿猝死，“国标”主要根据味觉考虑规定不应超过250mg/L。

（15）溶解性总固体水中溶解性总固体主要成分为钙、镁、钠的重碳酸盐、氯化物和硫酸盐等无机物。“国标”规定溶解性总固体不应超过1000mg/L。第14章：给水处理概论2023/2/4242）微生物学指标

微生物的污染可能造成传染病的爆发。为了保证饮用水不含有致病微生物和生物，以一些指示菌为指标来表征，并规定了消毒剂的残留量。

（1）细菌总数细菌总数是指一毫升水样在普通琼脂培养基中经37℃24小时培养所生长的各种细菌菌落总数。“国标”定为每毫升不超过100个。（2）大肠菌群

“国标”规定总大肠菌群、耐热大肠菌群和大肠埃希氏菌100mL水中不得检出。（3）甲第鞭毛虫和隐孢子虫“国标”规定10升水中小于1个。（4）消毒剂

自来水必须经过消毒，因此有适量的消毒剂残存在水中，以保持持续的杀菌能力防止外来的再污染。“国标”规定，用氯消毒时出厂水游离性余氯不低于0.3mg/L，管网末梢水不低于0.05mg/L。第14章：给水处理概论2023/2/4253）毒理学指标

由于饮用水中含有众多的化学物质，应该选择那些作为毒理学指标，主要根据化学物质的毒性、在饮用水中的浓度及检出率以及是否有充分依据设立限值等条件确定。这些物质的限值都是根据毒理学研究和人群流行病学调查所获得资料而制定的。有毒物质，如砷、汞、镉、铬、氰化物、氯仿、苯并(a)篦等。（1）砷水中的砷化物有毒，“国标”规定不应超过0.01mg/L是安全的。（2）汞汞，是剧毒物质。汞化合物分为有机汞与无机汞，无机汞中的氯化汞和硝酸汞的毒性较高，汞在人体内蓄积性高，残毒性久，浓缩性大。“国标”规定不得超过0.001mg/L。第14章：给水处理概论2023/2/426

（3）镉镉是有毒元素，食用镉污染的食物可能会蓄积于体内造成慢性中毒。“国标”规定饮用水中镉含量不超过0.005mg/L。

（4）铬铬的化合物有二价、三价和六价，其中六价铬毒性最大，可引起皮肤、粘膜、肝、胃、肾、口腔、血液部分的疾患，并有导致肺癌的可能。“国标”规定为不得超过0.05mg/L。（5）硒硒使人体必需的元素之一。但硒的化合物有毒，在人体内有明显的蓄积作用。“国标”规定为不得超过0.01mg/L。第14章：给水处理概论2023/2/427（6）铅铅常随饮水和食物进入人体，摄入量过多可引起中毒。世界卫生组织于1972年规定每人每周摄入铅的总耐受量为3mg，当饮用水中铅含量为0.1mg/l时可能引起儿童血铅浓度的增高，根据国内管网水含铅量一般均低于0.05mg/L的实际情况，“国标”规定铅浓度不得超过0.01mg/L。

（7）银银的主要毒性表现为皮肤、眼和粘膜着色，称为银质沉着症。由于银一旦被吸收，就能长期保存在组织中。“国标”根据国外饮水中银的限量标准，规定银的浓度不得超过0.05mg/L。（8）氰化物水中氰化物有剧毒，氰化物使水呈杏仁气味，其嗅觉阈浓度为0.1mg/L。“国标”采用一定安全系数，规定饮用水中氰化物不得超过0.05mg/L（以游离氰根计）。第14章：给水处理概论2023/2/428（9）氟化物氟化物在自然界广泛存在；是人体正常组织成分之一。“国标”综合考虑饮用水氟含量对牙齿的轻度影响和氟的防龋，以及对广大高氟区饮水进行除氟或更换水源所付的经济代价，规定饮用水中氟含量不得超过1mg/L。（10）硝酸盐硝酸盐含量过高可引起婴儿得变性血红蛋白血症，还可能引发癌症。“国标”定为饮用水中硝酸盐氮含量不得超过10mg/L。（11）四氯化碳四氯化碳也是致癌物质，“国标”根据世界卫生组织《饮用水水质准则》得建议值，规定饮用水中四氯化碳含量试行标准为2μg/L。第14章：给水处理概论

（12）氯仿

当水源被污染，原水中含有机物或腐殖质时，加氯消毒就可能生成许多有机氯化合物，其中以氯仿为最常见。世界卫生组织《饮用水水质准则》中推荐氯仿在饮用水中得建议值为30μg/L，考虑到我国国情，“国标”建议饮用水中氯仿含量得试行标准为60μg/L。

（13）溴酸盐（使用臭氧时检测）

国标”规定饮用水中溴酸盐为0.01mg/L。（14）甲醛（使用臭氧时检测）

国标”规定饮用水中甲醛为0.9mg/L。

（15）亚氯酸盐（使用二氧化氯时检测）国标”规定饮用水中亚氯酸盐为0.7mg/L。（16）氯酸盐（使用二氧化氯时检测）国标”规定饮用水中氯酸眼为0.7mg/L。第14章：给水处理概论2023/2/4304）放射性指标

人类的某些活动可能使环境中的天然辐射强度提高，特别是核能技术和同位素技术的发展和应用。很可能产生放射性物质对水环境的污染问题，因此，将放射性指标纳入饮用水的常规检测中。

（1）总α放射性0.5Bq/L

（2）总β放射性1.0Bq/L世界卫生组织《饮用水水质准则》规定饮用水中放射线性物质总γ放射性为0.1Bq/L，总β放射性为1.0Bq/L。这是基于假设每人每天摄入2L水时所摄入的放射性物质按成年人的生物代谢参数估算出一年内对成年人产生的剂量确定的。

在制定饮用水标准时，除了考虑用水安全这一主要因素外，还要考虑社会经济的发展水平，以及所选择指标及限值的可测性，现有水处理工艺水平，用水者经济的承受能力等。第14章：给水处理概论2023/2/4312．生活饮用水水质标准——国际情况

有现代意义的饮用水标准是在本世纪初在美国出现――《公共卫生署饮用水水质标准》1914年，只针对细菌数量,

由此大大减少了伤寒病死亡的人数。

1962年期间，主要是针对化学物质、生物学指标和感官指标有过修订。1974年通过了《安全饮用水法》（Safedrinkingwateract）。

1975年颁布了《国家暂行饮用水基本规则》（NationalInterimprimarydrinkingwaterregulations）――美国饮用水水质标准上的里程碑,增加了6种有机物的限制

1979年修改《国家暂行饮用水基本规则》1986年提出了《安全饮用水法修正案》（SafeDrinkingWaterActAmendments）规定了《国家饮用水基本规则》（National第14章：给水处理概论PrimaryDrinkingWaterRegulations），该规则即为现行美国饮用水水质标准，还提出了达到该标准的最佳可行技术（Bestavailabletechnology）。同时，还制定了《国家二级饮用水规则》主要对引起皮肤或感官的参数提出非强制性标准。以后，不断改进，增加限制有机物的种类。美国等的情况代表了国际上先进水平水质标准的发展趋势。有机物指标的数目超过了水质指标总数的2/3，特别是消毒副产物项目的增加。

WHO,1992年提出的“饮用水水质指南第2版”，包括水质指标135项，其中微生物2项，化学物质指标131项（无机物36项，有机物31项，农药36项，消毒剂及消毒副产物28项），放射性2项。其中有指导值的95项。

欧共体1998年修订的EEC饮用水指令中列出48项水质参数（微生物2项，化学物质26项，指示参数18项，放射性2项）第14章：给水处理概论2023/2/4333．生活饮用水水质标准——国内情况1927年上海公布了第1个地方性饮用水标准，称为“上海市饮用水清洁标准”。1937年北京市自来水公司制定了“水质标准表”，包含11项水质指标。1950年上海市颁布了“上海市自来水水质标准”有16项水质指标。1956年我国颁布了第1个“生活饮用水卫生标准”（试行），16项水质指标。1976年“生活饮用水卫生标准”（TJ20-76）项目修订增加到23项。1985年颁布了修订的“生活饮用水卫生标准”（GB5749-85）有共35项，关于有机物指标只有6项。2001年6月卫生部颁布了“生活饮用水水质卫生规范”，该规范将水质指标分为常规检测验项目和非常规检验项目两类，其中，常规检验项目34项，非常规检验项目62项，对水源水也有相应的规定。

第14章：给水处理概论2023/2/4342005年6月1日建设部颁布实施了《城市供水水质标准》，机污染物的检测由过去的两种增加到27种，与现行的《生活饮用水卫生标准》相比，检测项目由35项增加到93项，包括一些分量检测，总项目达101项，其中常规检测项目42项，非常规检测项目59项。其中，新增项目主要是对有机污染物和农药的检测、对消毒副产物和原虫类病毒体的检测。2006年卫生部、标准化委员会发布《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）。该标准2007年7月1日实施。该标准检测项目106项，与国标GB5749-85相比，增加71项，修订8项。其中，生物学指标6项，消毒剂指标4项，毒理学指标74项（增加59项），感官性状指标20项（增加5项），放射性2项。二、其他用水的水质标准1．食品及饮料水质标准2．城市杂用水质标准GB/T18920-20023．游泳池用水符合生活饮用水标准4．工业用水水质标准第14章：给水处理概论2023/2/43514.3给水处理方法概述

一、澄清和消毒混凝（混合Mixing＋絮凝flocculation）沉淀Sedimentation过滤Filtration消毒Disinfection

给水处理的任务是通过必要的处理方法去除水中杂质，使之符合生活饮用或工业使用所要求的水质。水处理方法应根据水源水质和用水对象对水质的要求确定。在给水处理中，有的处理方法除了具有某一特定的处理效果外，往往也直接或间接地兼收其它处理效果。为了达到某一处理目的，往往几种方法结合使用。第14章：给水处理概论2023/2/436

通常包括混凝、沉淀和过滤。处理对象主要是水中悬浮物和胶体杂质。原水加药后，经混凝使水中悬浮物和胶体形成大颗粒絮凝体，而后通过沉淀池进行重力分离。过滤是利用粒状滤料截留水中杂质的构筑物，用以进一步降低水的浑浊度。

消毒是灭活水中致病微生物，通常在过滤以后进行。主要消毒方法是在水中投加消毒剂以杀灭致病微生物。二、除臭、除味原因：当原水中臭和味严重而采用澄清和消毒工艺系统不能达到水质要求时。方法取决于水中臭和味的来源。一般有：用活性炭吸附或者用氧化法去除水中的溶解有机物，用气浮法或微滤机除藻，用曝气法去除水中溶解气体。

第14章：给水处理概论2023/2/437三、除铁、除锰和除氟除铁、除锰的方法：自然氧化法和接触氧化法。还可采用药剂氧化、生物氧化法和离子交换法。除氟的方法投入硫酸铝、氯化铝或碱式氯化铝等使氟化物产生沉淀；利用活性氧化铝或磷酸三钙等进行吸附交换。四、软化处理对象：主要是水中钙、镁离子。软化方法：离子交换法和药剂软化法。五、淡化和除盐第14章：给水处理概论2023/2/438淡化：将高含盐量的水处理到符合生活饮用或某些工业用水要求时的处理过程。除盐：制取纯水及高纯水的处理过程。淡化和除盐主要方法有：蒸馏法、离子交换法、电渗析法及反渗透法等。六、水的冷却采用冷却塔，喷水冷却池或水面冷却池的。七、水的腐蚀和结垢控制加入援蚀剂和阻垢剂。八、生活饮用水预处理和深度处理处理对象：水中有机污染物。预处理方法：粉末活性炭吸附法；臭氧或高锰酸钾氧化法，·等。第14章：给水处理概论2023/2/439深度处理方法：粒状活性炭吸附法；臭氧—粒状活性炭联用法或生物活性炭法；化学氧化法；光化学氧化法及超声波—紫外线联用法等物理化学氧化法；膜滤法等等。典型的地表水处理流程原水加药混合反应沉淀过滤消毒澄清池第14章：给水处理概论2023/2/44114.4反应器

反应器是化工生产过程概念，在上个世纪70年代，将反应器理论引入水处理中，推动了水处理工艺的发展。反应器设计的基本内容选择合适的反应器的型式确定最佳的操作条件及其控制方式计算所需的反应器体积反应器设计的基本方程描述浓度变化的物料衡算式描述温度的变化的能量衡算式描述压力变化的动量衡算式第14章：给水处理概论2023/2/442一、物料衡算和质量传递（一）物料衡算方程

物料衡算式的基础是质量守恒定律，根据这一定律可对任一封闭体系，对某组分在单位时间内进行物料衡算。其基本关系式为：

变化量＝输入量－输出量＋反应量对上式几点说明：

1．如果反应器内所研究组分不随时间而变化，则称为稳态。即：输入量－输出量＋反应量＝02．物质的输入与输出是由质量传递引起的。

3．反应速率由反应动力学决定。

第14章：给水处理概论2023/2/443（2）质量传递传递机理可分：主流传递；分子扩散传递；紊流扩散传递。1）主流传递：物质随水流主体而移动。它与液体中物质浓度分布无关，而与流速有关。传递速度与流速相等，方向与水流方向一致。2）分子扩散传递：由于浓度梯度而引起的传递。根据Fick’定律，由分子扩散引起的传递通量为：式中:J－物质扩散通量

DB－分子扩散系数

Ci－组分i的浓度

x－浓度梯度方向的坐标第14章：给水处理概论2023/2/4443）紊流扩散传递：紊流扩散通量可写成类似于分子扩散通量式。二、理想反应器模型包括完全混合间歇式反应器（CMB型）、完全混合连续式反应器（CSTR型）、推流式反应器（PF型）第14章：给水处理概论2023/2/445第14章：给水处理概论2023/2/4461、完全混合间歇式反应器（CMB