1、环境工程原理教学探讨李 轶河海大学环境学院2009-11l 河海大学环境科学与工程学院河海大学环境科学与工程学院-环境工程系环境工程系-环境科学系环境科学系-市政工程系市政工程系-环境工程研究所环境工程研究所-环境水利科学研究所环境水利科学研究所-固体废弃物处置研究所固体废弃物处置研究所-化学中心化学中心-水力学中心水力学中心l 教职工教职工90余名余名l 年招生本科年招生本科160人人,硕士硕士100人人,博士博士20-30人人河海大学环境工程专业l 1978 环境水利科学研究所环境水利科学研究所l 1986 环境工程环境工程 本科招生本科招生l 1993 环境工程环境工程 硕士点硕士点l
2、1998 环境工程环境工程 博士点博士点l 2000 环境科学与工程博士后流动站环境科学与工程博士后流动站l 2001 江苏省重点学科江苏省重点学科l 2003 环境科学与工程一级学科博士学位授予权环境科学与工程一级学科博士学位授予权l 2003 江苏省特色专业江苏省特色专业l 2007 国家重点学科国家重点学科(培育点培育点)l 2008 教育部特色专业教育部特色专业河海大学环境工程专业-保持传统水利学科优势，以水环境保护及水污染控制为主要特色的环境工程专业。l 偏重化工单元操作过程l 偏重水、气、固废污染控制和管理l 缺乏对微观过程解析与数学表达缺少全面的、具有一定理论深度的指导环境净化与
3、污染控制工程的环境工程核心课程。河海大学环境工程专业基础课程：化工原理、环境工程英文版环境工程原理环境工程原理教学介绍教学介绍 l2005 参加高校环境工程专业教学指导分委员会 昆明拟在河海大学开设环境工程原理课程l2006 清华大学 环境工程原理课程研讨 北京 河海大学8名教师参加了该课程的学习l2007 调整河海大学环境工程专业本科生培养方案确定在河海大学环境工程专业开设环境工程原理课程l2008 环境工程原理研讨 杭州l2009 环境工程原理研讨 南京环境工程原理环境工程原理教学介绍教学介绍 l 1986-2009 环境工程 市政工程 化工原理 环境工程本科l 2007-2009 环境工
4、程 市政工程 环境工程原理 研究生l 2010-环境工程环境工程原理 本科 必修 环境科学 市政工程 环境工程原理 本科 选修为什么在研究生课程中先行开设？环境工程原理环境工程原理教学介绍教学介绍 （1）环境工程原理基础：重点阐述工程学的基本概念和基本理论，主要内容有物料与能量守恒原理以及热量与质量传递过程的基本理论等。（2）分离过程原理：主要阐述沉淀、过滤、吸收、吸附、离子交换、膜分离等基本分离过程的机理和基本设计计算理论。（3）反应工程原理：主要阐述化学与生物反应量论及动力学、各类化学与生物反应器的解析与设计理论等。课程的主要内容环境工程原理环境工程原理教学介绍教学介绍 环境工程原理的基本
5、研究方法 物料与能量衡算（质量与能量守恒原理）微观过程解析（物质与能量的迁移过程、转化过程）变化速率的数学表达（为工程设计计算提供依据）“量”与“变化速率”的数学计算环境工程原理环境工程原理教学介绍教学介绍 与研究生论文紧密结合分析问题的基本思路宏观机理简单现象微观过程分析（看本质）简单过程的复杂化数学表达（定量解析）复杂化过程的简单化污染净化装置的设计计算和操作优化环境工程原理环境工程原理教学介绍教学介绍 微观过程分析（简单过程的复杂化）剖析组成宏观过程的基本要素（过程）微观过程分析的意义？有针对性地采取科学、合理的手段，提高污染物的去除效率 一个宏观过程往往是一系列微观过程的串联 宏观过程
6、的速率往往由某个关键的微观过程速率所决定。该过程称为“控制步骤”或“控速过程”环境工程原理环境工程原理教学介绍教学介绍 对研究生论文的促进作用 问题：实验报告式的学位论文要求：在通读环境工程原理的基础上，灵活运用相关知识，结合论文工作，从宏观机理、微观解析、数学表达等多方面着手提高论文质量。重点：物料衡算、质量传递、分离过程、反应工程苯酚生物降解动力学研究活性炭负载TiO2光催化有机物降解动力学对研究生论文的促进作用 生物活性炭反应器模型中空纤维膜固定化微生物反应器模型微絮凝-过滤技术反应动力学基本方程nnCKdtdC,（时间指数，n 反应级数）对研究生论文的促进作用 1、苯酚生物降解动力学研
7、究m axSSKSiSKSSKS2maxMonod EquationHaldane Equation对研究生论文的促进作用 1、苯酚生物降解动力学研究010020030040050000.020.040.060.080.10.120.14Initial phenol concentration(mg/L)(1/h)Experimental dataHaldane modelHaldane model psmKSSSkSYR20)(Comparison of Haldane model with New modelNew model 对研究生论文的促进作用 1、苯酚生物降解动力学研究isKSSK
8、S2max2、活性炭负载TiO2光催化有机物降解动力学第一步：确定反应发生的过程1/3345612222()12()()ikabsorbkkkkkkabsorbikiiabsorbkiOrTAOrTATiOhvehHeathH OOHHeOHOHOHOrTiOPPTAPTA 吸附平衡自由基的产生有机物被氧化吸附平衡对研究生论文的促进作用 第二步：根据反应机理找出影响反应速度的直接因素，建立动力学方程（有机物被氧化）：第三步：根据反应过程，运用守恒定律解出动力学方程中的未知参数或找出与可直接测出参数的关系（吸附平衡）：6O rd CrkO Hd t(1)(1)CO riCO riO riiikC
9、kkCk1COrCiiK CK CK C对研究生论文的促进作用 2、活性炭负载TiO2光催化有机物降解动力学212/23 034252(1)0TiOd hk IekhkhH Ok eOHdt211132220/3()(1)T iOkheIk 12425260Td OHkhH OkeOHkOHdt21114532220/63()(1)T iOkkkO HeIkk21112201(1)1TiOiiK CreIK CK C物料恒算对研究生论文的促进作用 2、活性炭负载TiO2光催化有机物降解动力学influenteffluent(influent)(effluent)CO2 outletglass
10、beadsactivatedcarbon生物活性炭反应器模型对研究生论文的促进作用 反应器的物料衡算，即：变化量=输入量-输出量+反应量0()ecidSVQCQCV rdt对研究生论文的促进作用 连续反应器-平推流反应器的基本方程 qnAqnA dqnA(rA)dVdnA/dt0 x ,qc ,q000A0vAAnvAAAvq ,xc,qdVAAAnxc ,qAAAnAndxxdqqV3、生物活性炭反应器模型2,2,20,(1)4()(1)()fLb iff ib ib ib ia ib ibb iz isfgfggf if ib ib ik X SSSSqk X SDvrrdrtxxVKSt
11、KS 对研究生论文的促进作用 BAC反应器模型采用PFD型反应器形式 PFD型反应器是：推流型反应器纵向扩散2,()2/b ib ib iz isciSSSDvVrdxtxxBAC模型中，通过选择合适的吸附方程，求得吸附量与浓度的关系，运用于BAC模型方程中，进一步完善BAC模型方程3、生物活性炭反应器模型对研究生论文的促进作用 4、中空纤维膜固定化微生物反应器模型连续反应器-平推流反应器的基本方程 qnAqnA dqnA(rA)dVdnA/dt0 x ,qc ,q000A0vAAnvAAAvq ,xc,qdVAAAnxc ,qAAAnAndxxdqqV中空纤维膜固定化微生物反应器是典型的推流
12、式反应器对研究生论文的促进作用 222221()CCCVDrrrr2333maxmaxmax112sfffiKtInCCCXXXKtt入 流相同的降解量TdV随着时间和空间变化，污染物浓度改变。4、中空纤维膜固定化微生物反应器模型2333max3221()/siCCCsVDrrrrKssK 对研究生论文的促进作用 4、中空纤维膜固定化微生物反应器模型 深层过滤过程 利用过滤介质间空隙进行过滤。通常发生在以固体颗粒为滤料的过滤操作中。滤料内部空隙大于悬浮颗粒粒径。悬浮颗粒随流体进入滤料内部，在拦截、惯性碰撞、扩散沉淀等作用下颗粒附着在滤料表面上而与流体分开。流体在颗粒滤料层中的流动规律对研究生论
13、文的促进作用 5、微絮凝过滤技术快滤池快滤池对研究生论文的促进作用 5、微絮凝过滤技术 微絮凝过滤又叫接触过滤，一般用于处理低浓度污水。它是在原水中加入絮凝剂后，经快速混合，形成小而密的絮体，直接进入滤池进行过滤。应用于城市污水处理厂的深度处理过程，可以实现深度处理出水达到（GB18918-2002）1A标准。5、微絮凝过滤技术对研究生论文的促进作用 对研究生论文的促进作用 二级出水管道混合溶解池滤池出水5、微絮凝过滤技术污水污水PAC混凝剂加药泵微絮凝沉淀QPrecPO4-P控制点QprecSS/PO4-PloadXQSSSS（也可增加PO4-P）基于水质水量变化的微絮凝-过滤自动控制系统对研究生论文的促进作用 5、微絮凝过滤技术对研究生论文的促进作用 宏观机理简单现象微观过程分析（看本质）简单过程的复杂化数学表达（定量解析）复杂化过程的简单化论文质量显著提高小结污染净化装置的设计计算和操作优化提高教与学效果敬请批评指正！谢谢！
