第一章课程概述与质量衡算.ppt

1、2013年10月，环境工程设计与案例分析，课程概述，总课时：40课时，课程介绍：主要参考书：1。佟华主编，环境工程设计，化学工业出版社，2009年出版；2.李主编，化工设计概论，2008年出版；3.中国石化集团上海工程有限公司编辑的第四版化工工艺设计实用手册(化工工艺设计和化工厂设计实用工程应用)；本课程系统地介绍了环境工程设计的目标、范围、内容和特点。培养学生将理论知识转化为实际生产力的能力，解决实际问题的能力，基本概念、常识、经验、主要工作方向，传质强化技术在废气和废水处理、流体行为强化和反应强化中的研究和应用，提出并区分两种强化概念，比较哪一种更强，取一种使反应器更小，并确定有效的强化领

2、域。普光油田天然气脱硫传质强化装置、长沙县淀粉废水处理工程、环境问题和环境科学，工业革命后，人类生产力发展迅速，技术水平提高迅速，人口增长迅速，人类活动的强度和范围逐渐增大和扩大，人与环境的矛盾及由此产生的环境问题日益突出。人类面临的环境问题生态破坏和环境污染是目前人类面临的两大环境问题，已经成为影响社会可持续发展和人类可持续生存的重大问题。环境学科“环境学科”的诞生是伴随着日益突出的环境问题而产生的一门新的综合性边缘学科。它经历了20世纪60年代的酝酿阶段，70年代初从零星的环境保护研究工作和实践逐渐发展成为一门独立的新学科。环境学科的任务环境学科是研究人类活动与环境质量之间关系的科学。它的

3、主要任务是研究人与环境的对立统一，了解人与环境之间的作用和反应，掌握其发展规律，从而保护环境，使其朝着对人类有益的方向发展。环境问题与环境科学、环境工程和“环境工程”的任务是运用环境学科和工程的方法，研究环境污染控制的理论、技术、措施和政策，以改善环境质量，保证人类健康舒适的生存和社会的可持续发展。“环境工程”的研究对象是水净化和水污染控制技术、空气(包括室内空气)污染控制技术、固体废物处理、处置和管理及资源利用技术、物理污染(热污染、辐射污染、噪声和振动)防治技术、自然资源的合理利用和保护、环境监测和环境质量评价等传统内容，包括生态恢复与建设理论与技术、清洁生产理论与技术、环境规划等。 管理

4、与环境问题解决，环境净化与污染控制的技术原理，环境净化与污染控制的技术原理，如何实现，环境工程设计，“环境工程设计”的任务环境工程设计是一种能够为学习环境工程专业或环境工程技术做好准备的能力，以及运用知识的综合能力。 “环境工程设计”的工作范围环境工程设计的对象是“对环境有影响的建设项目”，主要是指项目建成投产后，由于废水、废气、废渣等污染物的排放，将会或可能对环境产生影响的项目。具体实施(实践)、工厂设计、环境工艺设计(核心)、暖通空调、排水、工厂建筑、结构设计、电气、土木工程、总平面设计、物料平衡、热平衡、设备工艺计算、环境工程工艺设计的基本内容、隔离(扩散控制)、分离(不同介质间的迁移)

5、、转化(化学和生物反应)、遵循守恒原理、工艺计算的基本原理、质量守恒、动量守恒、能量守恒、累积=输入和输出、反应、守恒、守恒等第1节常用物理量(自学)第2节质量平衡(重点)，第1章质量平衡概述，第2节质量平衡(物料平衡)1。将物料的所有组成部分作为一定时间t内的平衡对象：输入物料数量输出物料数量=累计数量m1-m2=m单位时间：输入率输出率=累计率，2。划定界限，使用某些元素或某些物质。它用于分析物质传递的特定区域，即环境设备或管道、反应罐、车间或湖泊、河流、城市上方的空气中的微量元素的平衡、微分平衡(微观)的空间范围，甚至整个地球的总平衡(宏观)。输入-输出转换=累积，单位时间：输入速率，输

6、出速率转换速率=累积速率质量平衡假设体积V中可降解物质浓度的均匀分布，反应速率和稳态流动的数学特征：当系统中的物理量如流速、压力和密度只是位置的函数而不随时间变化时，称为稳态系统；当上述物理量不仅随位置变化，而且随时间变化时，称为不稳定系统。对于稳态过程，内部没有物质积累，稳态系统和非稳态系统，稳态系统和非稳态系统，组分反应和组分不反应，以某一组分为对象，以所有组分为对象，用总质量和单位时间质量表示，各种条件下的总质量平衡，质量平衡方程的应用，1。有必要界定平衡系统2。确定平衡的对象。确定天平4的基准。绘制质量平衡体系图5。注意单位的统一，平衡的范围，总平衡和差额平衡，某一个组成部分，和所有组

7、成部分，单位时间，某一段时间，或一个周期。(混酸制备问题)一家工厂将混合三种酸的原料：93%的硝酸，93%的硫酸。所需的混酸成分是硫酸46%，硝酸46%，水8%。混合酸流量为1000千克/小时.设计三种原料的添加速度。混合器、F1、F2、F3、F4，让图中显示一个直径为0.8米的圆形储罐，储罐中有2米深的水。打开底阀，在没有供水的情况下排水。测量的质量流量与水深之间的关系是：一段时间后，水位将下降到1米的深度？一种污水处理工艺，包括沉淀池和浓缩池。沉淀池用于去除水中的悬浮固体，浓缩池用于进一步浓缩沉淀的污泥，浓缩池的上清液返回沉淀池。污水流量为5 000m3/d，悬浮物含量为200毫克/升，沉

8、淀池出水悬浮物浓度为20毫克/升，沉淀污泥含水量为99.8%。进入浓缩池一定时间后，排出的污泥含水率为96%，上清液中悬浮固体含量为100毫克/升.在这个过程中没有生物效应。计算整个系统的污泥产量和排放量，以及浓缩池中上清液的回流。污水密度为1000千克/立方米。根据需要先划定会计制度，怎么样？已知，=5 000m3/d，200mg/L，20mg/L，(100-96)/(100/1000)40g/L 40000mg/L，(100-99.8)/(100/1000) (1)沉淀池和浓缩池的全过程作为平衡系统，悬浮物作为平衡对象。由于系统运行稳定，输入系统的悬浮固体量等于输出量。投入率：产出率：=2

9、2.5 m3/d，4977.5 m3/d，(2)以浓缩池为平衡系统，悬浮物为平衡对象，投入率，产出率，=450 m3/d，472.5 m3/d，一条污染支流，流速为5.0m3/s，污染物浓度为10。0毫克/升流入湖中，如图所示。同时，一般污水以0.5m3/s的流量和100毫克/升的污染物浓度排入湖泊.污染物降解速率常数为0.2d-1。假设：假设污染物在湖中完全混合，湖水不会因蒸发而增加或减少。问题：假设污水排放口刚刚开始排放污水，计算出口处的污染物浓度。总平衡、污染物平衡、稳态、非稳态、注：系统初始值在开始时是稳定的。如果有问题，取0还是10？得到初始值，计算污水排放口污水排放前的污染物平衡，由于系统处于稳态，这里的qv是根据总质量平衡计算的：得到初始值后，代入非稳态方程，连续全混流反应器，理论停留时间，理想反应器，背景：在给水排水处理中，需要将固体硫酸铝配制成一定浓度的溶液作为混凝剂。在用于配料的搅拌罐中，水和固体硫酸铝分别以150千克/小时和30千克/小时的流速加入搅拌罐中以制备溶液，然后以120千克/小时的流速流出容器。开始时，在罐中预先填充100千克纯水。假设：被充分搅拌，罐中的浓度在任何地方都是均匀的。问题