第一章课程概述与质量衡算.ppt

钱智
资环学院主楼216
2013年10月课程概述主要工作方向普光油田天然气脱除硫化氢侧线传质强化装置长沙县淀粉废水处理项目环境问题与环境科学环境学科的诞生
“环境学科”是随着环境问题的日趋突出而产生的一门新兴的综合性边缘学科。它经历了20世纪60年代的酝酿阶段，到20世纪70年代初期从零星的环境保护的研究工作与实践逐渐发展成为一门独立的新兴学科。

环境学科的任务
环境学科是研究人类活动与环境质量关系的科学，其主要任务是研究人类与环境的对立统一关系，认识两者之间的作用与反作用，掌握其发展规律，从而保护环境并使其向于人类有利的方向演变。环境工程学环境净化与污染控制技术原理环境工程设计工厂设计隔离（扩散控制）工艺计算遵循的基本原则本章主要内容第二节质量衡算（物料衡算）
1.以物料的全部组分为衡算对象
在一定时间t内：输入物料量－输出物料量=积累量
m1-m2=Δm
单位时间：输入速率－输出速率=积累速率

2.划定边界，并以某种元素或某种物质为衡算对象
——用来分析质量迁移的特定区域，即衡算的空间范围输入量－输出量＋转化量=积累量污染物的生物降解经常被视为一级反应，即污染物的降解速率与其浓度成正比。假设体积V中可降解物质的浓度均匀分布稳态流动的数学特征：稳态系统
非稳态系统

质量衡算方程的应用（混酸配制问题）某工厂将三种原料酸：93%的硝酸、97%的硫酸和含硫酸69%的废酸配成混酸使用。要求混酸组成为：硫酸46%、硝酸46%、水8%。混酸流量为1000kg/h。设计三种原料的加入速度。设图中为一圆形储罐，直径0.8m，糟内盛有2m深的水。在无水源补充的条件下打开底阀放水。测得水流出的质量流率与水深的关系为
某污水处理工艺中含有沉淀池和浓缩池，沉淀池用于去除水中的悬浮物，浓缩池用于将沉淀的污泥进一步浓缩，浓缩池的上清液返回到沉淀池中。污水流量为5000m3/d，悬浮物含量为200mg/L，沉淀池出水中悬浮物质量浓度为20mg/L，沉淀污泥的含水率为99.8%，进入浓缩池停留一定时间后，排出的污泥含水率为96%，上清液中的悬浮物含量为100mg/L。过程中没有生物作用。求整个系统的污泥产量和排水量，以及浓缩池上清液回流量。污水的密度为1000kg/m3。？已知输入速率：(2)浓缩池上清液量
取浓缩池为衡算系统，悬浮物为衡算对象注意：污泥含水率从99.8％降至96％，污泥体积由472.5m3/d减少为22.5m3/d，相差20倍。一个湖泊的容积为10×106m3（恒定）。有一流量为5.0m3/s、污染物浓度为10.0mg/L的受污染支流流入该湖泊，如图所示。同时，还有一般污水排入湖泊，流量为0.5m3/s,污染物浓度为100mg/L。污染物的降解速率常数为0.2d-1。
！假设：假设污染物质在湖泊中完全混合，且湖水不因蒸发等原因增加或者减少。
！问题：假设污水排放口刚开始排放污水，计算出水口污染物的浓度。总衡算注意：初始值的取值，系统在初始时是处于稳定状态的求取初始值!背景：给排水处理中，需要将固体硫酸铝配成一定浓度的溶液作为混凝剂。在一配料用的搅拌槽中，水和固体硫酸铝分别以150kg/h和30kg/h的流量加入搅拌槽中，制成溶液后，120kg/h的流量流出容器。开始时槽内预先已盛有100kg的纯水。
!假设:由于搅拌充分，槽内浓度各处均匀。
!问题：试计算1h后由槽中流出的溶液浓度（以质量分数表示）（1）进行质量衡算的三个要素是什么？
（2）简述稳态系统和非稳态系统的特征。
（3）质量衡算的基本关系是什么？
（4）以全部组分为对象进行质量衡算时，衡算方程具有什么特征？
（5）对存在一级反应过程的系统进行质量衡算时，物质的转化速率如何表示？