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第7章 传质原理1

7-1 传质介绍4

7-1-1 通量的概念4

7-1-2 传质基本方程5

7-2 分子扩散5

7-2-1 布朗运动6

7-2-2 菲克第一定律7

7-2-3 流体流动中的扩散7

7-2-4 固定和相对参照系中的扩散8

7-2-5 菲克第二定律9

7-2-6 斯托克斯-爱因斯坦方程10

7-3 扩散系数来源13

7-3-1 大分子和颗粒的液相扩散系数14

7-3-2 小中性分子的液相扩散系数15

7-3-3 电解质的液相扩散系数18

7-3-4 氧气的液相扩散系数20

7-3-5 气相扩散系数20

7-4 界面传质模型23

7-4-1 有效传质表面积24

7-4-2 薄膜模型25

7-4-3 渗透和表面更新模型25

7-4-4 边界层模型26

7-5 界面传质系数的相关性29

7-5-1 常见的传质相关性29

7-5-2 扩散物质种类和传质系数的关系34

7-6 受控于传质过程的处理系统的设计36

7-7 使用工作曲线评估浓度梯度38

7-7-1 接触模式38

7-7-2 工作图表的开发39

7-7-3 工作图表的分析40

7-8 气-液界面传质42

7-8-1 本体溶液条件43

7-8-2 界面上的条件44

7-8-3 总体传质关系45

7-8-4 确定控制传质的相46

7-8-5 双膜模型的应用46

7-8-6 总传质系数和扩散物质之间的关系47

7-9 在界面上通过化学反应强化传质50

问题和讨论53

参考文献56

第8章 化学氧化和还原59

8-1 氧化反应在水处理中的应用简介62

8-1-1 常用的氧化剂62

8-1-2 传统氧化剂在水处理中的应用63

8-2 化学氧化与还原的理论基础66

8-2-1 氧化还原反应简介67

8-2-2 标准电极电位和氧化还原平衡反应70

8-2-3 EH-pH优势区图：定义和以氯为例81

8-2-4 氧化还原反应速率87

8-3 常规化学氧化剂88

8-3-1 氧气（O2）89

8-3-2 氯气（Cl2）93

8-3-3 二氧化氯（ClO2）96

8-3-4 过氧化氢（H2O2）97

8-3-5 臭氧（O3）98

8-3-6 高锰酸盐（MnO- 4）100

8-4 光解103

8-4-1 光解所需能量和光的波长104

8-4-2 估算单溶质吸收的光解106

8-4-3 多吸光物质中的光解112

8-4-4 多波长情形115

8-4-5 水处理中光解的应用116

问题和讨论124

参考文献127

第9章 混凝和絮凝131

9-1 水处理中混凝和絮凝工艺的作用134

9-1-1 混凝过程134

9-1-2 絮凝过程135

9-1-3 实际设计问题135

9-2 水中颗粒的稳定性135

9-2-1 颗粒与溶液的相互作用135

9-2-2 颗粒的电学性质136

9-2-3 颗粒的稳定性141

9-2-4 压缩双电层143

9-3 混凝理论145

9-3-1 吸附和电中和146

9-3-2 吸附和颗粒间架桥146

9-3-3 沉淀和网捕148

9-4 混凝的实际应用149

9-4-1 无机金属混凝剂149

9-4-2 预水解金属盐159

9-4-3 有机聚合物160

9-4-4 助凝剂163

9-4-5 混凝剂评估的烧杯试验163

9-4-6 减少混凝剂剂量的可选技术166

9-5 溶解性组分的混凝167

9-5-1 NOM对浊度去除过程中混凝的影响167

9-5-2 强化混凝168

9-5-3 确定去除DOC的混凝剂剂量169

9-5-4 溶解性无机物的去除173

9-6 絮凝理论173

9-6-1 絮凝机理173

9-6-2 颗粒碰撞174

9-6-3 球状颗粒的絮凝176

9-6-4 分形絮凝模型183

9-6-5 絮体破碎187

9-6-6 利用球状颗粒模型的反应器设计189

9-7 絮凝的实际应用190

9-7-1 絮凝方法的选择190

9-7-2 竖向涡轮絮凝器193

9-7-3 水平轴桨轮絮凝器200

9-7-4 水力絮凝204

9-7-5 絮凝重要的设计特征208

问题和讨论210

参考文献212

第10章 重力分离217

10-1 颗粒沉淀的分类220

10-2 离散颗粒沉淀（Ⅰ型）的原理220

10-2-1 离散颗粒的沉淀速率221

10-2-2 布朗运动226

10-3 在理想沉淀池中的离散颗粒沉淀227

10-3-1 矩形沉淀池228

10-3-2 圆形沉淀池231

10-4 絮凝沉淀（Ⅱ型）的原理232

10-4-1 絮凝沉淀的优势232

10-4-2 絮凝沉淀分析233

10-5 分层沉淀（Ⅲ型）的原理233

10-5-1 固体通量分析233

10-5-2 极限固体通量235

10-5-3 固体浓缩所需的面积236

10-6 传统沉淀池的设计237

10-6-1 预沉淀设施237

10-6-2 矩形沉淀池240

10-6-3 圆形沉淀池（上向流式澄清池）248

10-6-4 方形沉淀池250

10-7 高效沉淀过程251

10-7-1 管状和薄板净化器251

10-7-2 固体接触净化器257

10-7-3 载体嵌合沉淀262

10-8 影响沉淀的物理因素263

10-8-1 密度流263

10-8-2 温度差264

10-8-3 固体浓度的影响265

10-8-4 风的影响267

10-8-5 入口能量耗散267

10-8-6 出口回流267

10-8-7 设备移动268

10-9 溶气气浮268

10-9-1 工艺描述268

10-9-2 溶气气浮的应用270

10-9-3 溶气气浮性能的影响因素270

10-9-4 DAF系统设计时需考虑的因素278

问题和讨论286

参考文献288

第11章 颗粒过滤291

11-1 过滤的历史简述294

11-2 快速过滤的主要特征296

11-2-1 过滤介质的均匀性296

11-2-2 混凝预处理296

11-2-3 过滤基本过程296

11-2-4 过滤阶段中的过滤效果297

11-2-5 快速过滤系统的分类299

11-3 颗粒过滤介质的特性301

11-3-1 快速过滤介质的材料301

11-3-2 有效粒径及均匀系数301

11-3-3 颗粒形状302

11-3-4 材料密度304

11-3-5 材料硬度304

11-3-6 颗粒滤床的孔隙率305

11-3-7 颗粒滤床的特殊表面积305

11-4 流经颗粒介质的水力学305

11-4-1 洁净颗粒滤器中的水头损失306

11-4-2 反冲洗水力学310

11-5 快速过滤中颗粒物的去除318

11-5-1 截留319

11-5-2 深度过滤319

11-5-3 深度过滤理论的基础320

11-5-4 Yao过滤模型320

11-5-5 迁移机理322

11-5-6 改进的基础过滤模型324

11-5-7 黏附效率328

11-5-8 滤池性能的预测328

11-5-9 现象深度过滤模型329

11-5-10 颗粒物脱附337

11-6 快速滤池的设计338

11-6-1 性能标准338

11-6-2 过程设计标准340

11-6-3 试验测试342

11-6-4 水流控制343

11-6-5 反冲洗系统345

11-6-6 滤池系统的组成347

11-6-7 滤床中的负压349

11-6-8 残留液的管理350

11-7 快速过滤池的设计实例350

11-8 其他过滤技术和选择354

11-8-1 压力过滤354

11-8-2 生物活性过滤354

11-8-3 慢砂过滤358

11-8-4 湿砂过滤360

11-8-5 硅藻土过滤361

11-8-6 袋式和筒式过滤362

问题和讨论362

参考文献366

第12章 膜过滤373

12-1 膜分离过程的分类376

12-1-1 膜过滤377

12-1-2 反渗透377

12-1-3 膜分离过程的比较377

12-2 膜过滤在水处理中的应用历史379

12-2-1 饮用水处理的应用379

12-2-2 膜过滤去除原生动物的效能379

12-3 膜过滤设备与运行的主要特征380

12-3-1 膜组件构型383

12-3-2 中空纤维膜中的水流方向386

12-3-3 错流过滤和死端过滤流态388

12-3-4 与快速颗粒过滤的比较389

12-4 膜材料的性质390

12-4-1 材料属性390

12-4-2 材料化学392

12-4-3 膜结构393

12-5 膜过滤中的颗粒捕获394

12-5-1 过滤精度394

12-5-2 截留率和对数去除率396

12-5-3 过滤机理397

12-5-4 微生物的去除398

12-5-5 挑战试验399

12-6 膜过滤的流动水力学400

12-6-1 达西定律400

12-6-2 温度与压力的影响402

12-7 膜污染404

12-7-1 膜污染的机理404

12-7-2 膜污染的可逆性405

12-7-3 串联阻力模型406

12-7-4 颗粒导致的膜污染408

12-7-5 生物污染410

12-7-6 天然有机物污染410

12-7-7 膜污染的堵塞过滤定律411

12-7-8 膜污染指数414

12-7-9 膜污染的小试研究评估419

12-8 工艺设计420

12-8-1 性能标准421

12-8-2 与其他处理工艺的集成422

12-8-3 系统组成424

12-8-4 完整性测试及监测425

12-8-5 基于中试的设计准则发展429

12-8-6 残留液处理要求433

问题和讨论435

参考文献439