7第七章过滤环境工程学原理
环境工程原理第三版课后答案
1.2简要阐述环境工程学的主要任务及其学科体系。
解：环境工程学作为环境学科的一个重要分支，主要任务是利用环境学科以及工程学的方法，研究环境污染控制理论、技术、措施和政策，以改善环境质量，保证人类的身体健康和生存以及社会的可持续发展。
图1-2是环境工程学的学科体系。
1.3去除水中的悬浮物，有哪些可能的方法，它们的技术原理是什么？解：去除水中悬浮物的方法主要有：沉淀、离心分离、气浮、过滤（砂滤等）、过滤（筛网过滤）、反渗透、膜分离、蒸发浓缩等。
上述方法对应的技术原理分别为：重力沉降作用、离心沉降作用、浮力作用、物理阻截作用、物理阻截作用、渗透压、物理截留等、水与污染物的蒸发性差异。
1.4空气中挥发性有机物（VOCs）的去除有哪些可能的技术，它们的技术原理是什么？解：去除空气中挥发性有机物（VOCs）的主要技术有：物理吸收法、化学吸收法、吸附法、催化氧化法、生物法、燃烧法等。
上述方法对应的技术原理分别为：物理吸收、化学吸收、界面吸附作用、氧化还原反应、生物降解作用、燃烧反应。
1.5简述土壤污染可能带来的危害及其作用途径。
解：土壤污染的危害及其作用途径主要有以下几个方面：①通过雨水淋溶作用,可能导致地下水和周围地表水体的污染;②污染土壤通过土壤颗粒物等形式能直接或间接地为人或动物所吸入;③通过植物吸收而进入食物链,对食物链上的生物产生毒害作用等。
1.6环境净化与污染控制技术原理可以分为哪几类？它们的主要作用原理是什么？解：从技术原理上看，环境净化与污染控制技术原理可以分为“隔离技术”、“分离技术”和“转化技术”三大类。
隔离技术是将污染物或者污染介质隔离从而切断污染物向周围环境的扩散，防止污染近一步扩大。
分离技术是利用污染物与污染介质或其它污染物在物理性质或化学性质上的差异使其与介质分离，从而达到污染物去除或回收利用的目的。
转化技术是利用化学或生物反应，使污染物转化成无害物质或易于分离的物质，从而使污染介质得到净化与处理。
环境工程原理名词解释
径， deS
A ；等
10.吸收过程类型： ⑴按溶质和吸收剂 之间发生的作用,
表面积当量直径：
dea
6 a
。
可分为 物理吸收 和 化学吸收 ； 物理吸收：在吸收
6.旋风分离器主要 剂中的溶解度大而
用于除去气体中颗 粒在 5m 以上的
被吸收； 化学吸收：溶质与
粉尘。反映旋风分 吸收剂发生化学反
离器的分离性能的 应而被吸收。
使边界层的溶质浓
⑴沉降方向不 有时层流，有时湍 上所受到的剪力称
少。
度大大高于主体溶 是向下，而是向外， 流，处于不稳定状 为剪切应力。
14.萃取剂的选择 液中的浓度，形成 即背离旋转中心； 态，称为过渡区； 流动阻力：流体具
原则应考虑一下几 由膜表面到主体溶
⑵离心力随颗 取决于外界干扰条 有“黏滞性” →流
3000 Kc 50000 ； 学讨论的主要问题
⑶超高速离心机： 是过程发生的 方
Kc 50000 。 Kc 为 分离因数。 8.过滤按过滤机理 可分为 表面过滤 和 深层过滤 ⑴表面过滤：采用
向、极限及推动 力。 12.相际传质的助 力全部集中在 两 层停滞膜中 ，即双 助力模型。（选择）
过滤介质的孔比过 13.传质总阻力包 滤流体中的固体颗 括 气模阻力 和
是 理 想 流 体 的 流 湍流时大，形体阻 1.按过滤机理分：
动。 （5）流动分 力较大。（2）物体 表面过滤和深层过
为两个区域。
表面的粗糙度的影 滤
边界层分离条件 ： 响：粗糙表面摩擦 2.按促使流体流动
黏性作用和存在逆 阻力大。但是，当 的推动力分：
压梯度是流动分离 表面粗糙促使边界 重力过滤：在水位
环境工程原理第二版课后答案
第I 篇习题解答第一章绪论1。
1简要概述环境学科的发展历史及其学科体系。
解：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.环境学科是一门正在蓬勃发展的科学，其研究范围和内涵不断扩展，所涉及的学科非常广泛，而且各个学科间又互相交叉和渗透,因此目前有关环境学科的分支学科还没有形成统一的划分方法.图1-1是环境学科的分科体系。
图1—1环境学科体系1.2 简要阐述环境工程学的主要任务及其学科体系。
解：环境工程学作为环境学科的一个重要分支，主要任务是利用环境学科以及工程学的方法，研究环境污染控制理论、技术、措施和政策，以改善环境质量，保证人类的身体健康和生存以及社会的可持续发展。
图1—2是环境工程学的学科体系。
图1—2 环境工程学的学科体系环境工程学 环境净化与污染控制技术及原理生态修复与构建技术及原理清洁生产理论及技术原理环境规划管理与环境系统工程环境工程监测与环境质量评价水质净化与水污染控制工程空气净化与大气污染控制工程固体废弃物处理处置与管理物理性污染控制工程 土壤净化与污染控制技术 废物资源化技术环境学科体系环境科学环境工程学环境生态学环境规划与管理1。
3 去除水中的悬浮物，有哪些可能的方法，它们的技术原理是什么?解：去除水中悬浮物的方法主要有：沉淀、离心分离、气浮、过滤（砂滤等）、过滤（筛网过滤）、反渗透、膜分离、蒸发浓缩等。
上述方法对应的技术原理分别为：重力沉降作用、离心沉降作用、浮力作用、物理阻截作用、物理阻截作用、渗透压、物理截留等、水与污染物的蒸发性差异。
1。
4 空气中挥发性有机物(VOCs）的去除有哪些可能的技术，它们的技术原理是什么？解：去除空气中挥发性有机物（VOCs）的主要技术有：物理吸收法、化学吸收法、吸附法、催化氧化法、生物法、燃烧法等.上述方法对应的技术原理分别为：物理吸收、化学吸收、界面吸附作用、氧化还原反应、生物降解作用、燃烧反应。
环境工程原理复习资料
第四章、质量传递1、传热过程主要有两种：强化传热、削弱传热2、热传递主要有三种方式：热传导、对流传热、辐射传热3、热传导：通过分子、原子和电子的振动、位移和相互碰撞发生的热量传递过程4、对流传热：流体中质点发生相对位移而引起的热量传递过程（流体与固体壁面之间的热传递过程）5、自然对流传热：流体内部温度的不均匀分布形成密度差，在浮力的作用下流体发生对流而产生的传热过程。
6、强制对流传热：由于水泵、风机或其他外力引起流体流动而产生的传热过程。
7、辐射传热的过程：物体将热能变为辐射能，以电磁波的形式在空中传播，当遇到另一个物体时，又被物体全部或者部分吸收而变成热能。
（不需要任何介质作媒体，可以在真空中传播）8、导热系数：反映温度变化在物体中传播的能力。
9、气体的导热系数随温度的升高而增高，在气体中氢气的导热系数最高。
10、液体的导热系数随温度的升高而减小（水和甘油除外）11、晶体的导热系数随温度的升高而减小（非晶体相反）12、多孔性固体的导热系数与孔隙率、孔隙微观尺寸以及其中所含流体的性质有关，干燥的多孔性固体导热性很差，通常作为隔热材料，但材料受潮后，由于水比空气的导热系数大得多，其隔热性能将大幅度下降，因此，露天保温管道必须注意防潮。
14、对流传热与热传导的区别：对流传热存在流体质点的相对位移，而质点的位移将是对流传热速率加快。
15、影响对流传热的因素：物理特征、几何特征、流动特征16、湍流边界层内，存在层流底层、缓冲层和湍流中心三个区域，流体处于不同的流动状态。
17、传热边界层：壁面附近因传热而使流体温度发生变化的区域（存在温度梯度的区域）18、传热过程的阻力主要取决于传热边界层的厚度19、普兰德数：分子动量传递能力和分子热量传递能力的比值20、对流传热系数大小取决于流体物性、壁面情况、流动原因、流动状况、流体是否相变等21、对流传热微分方程式可以看出，温度梯度越大，对流传热系数越大22、求解湍流传热的对流传热系数有两个途径：量纲分析法并结合实验、应用动量传递与热量传递的类似性建立对流传热系数与范宁摩擦因子之间的定量关系23、自然对流：在固体壁面与静止流体之间，由于流体内部存在温差而造成密度差，是流体在升浮力作用下流动。
环境工程原理思考题总结
第二节 物理吸收
本节思考题
(1)亨利定律有哪些表达形式，意义如何，常数之
间的关系如何？ (2)如何通过相平衡曲线判断传质方向，其物理意 义何在？ (3)举例说明如何改变平衡条件来实现传质极限的 改变。 (4)吸收过程有哪几个基本步骤？
第二节 物理吸收
本节思考题
(5)双膜理论的基本论点是什么？
(6)吸收速率与传质推动力和传质阻力的关系，有 哪些表达形式？ (7)吸收的传质阻力由哪几个部分组成，如何表示， 关系如何？ (8)简要说明气体性质对传质阻力的影响，并举例 说明。
第三节 分子传质
本节思考题
(1)什么是总体流动？分析总体流动和分子扩散的关系。 (2)在双组分混合气体的单向分子扩散中，组分A的宏观 运动速度和扩散速度的关系？ (3)单向扩散中扩散组分总扩散通量的构成及表达式。 (4)简述漂移因子的涵义。 (5)分析双组分混合气体中，当NB=0、 NB=－NA及NB=－
第六章 沉 降
第一节 反应器与反应操作
本节思考题
(1)哪些处理单元涉及沉降分离过程。
(3)颗粒的几何特性如何影响颗粒在流体中受到的阻力？
(4)不同流态区，颗粒受到的流体阻力不同的原因是什么？ (5)颗粒和流体的哪些性质会影响到颗粒所受到的流体阻力，怎 么影响。
第二节 热传导
本节思考题
(1)简述傅立叶定律的意义和适用条件。 (2)分析导温系数和导热系数的涵义及影响因素。 (3)为什么多孔材料具有保温性能？保温材料为什么 需要防潮？
(4)当平壁面的导热系数随温度变化时，若分别按变
量和平均导热系数计算，导热热通量和平壁内的 温度分布有何差异。 (5)若采用两种导热系数不同的材料为管道保温，试 分析应如何布置效果最好。
环境工程原理知识点总结
第I I篇思考题第一章绪论1.“环境工程学”的主要研究对象是什么？2.去除水中的溶解性有机污染物有哪些可能的方法？它们的技术原理是什么？3.简述土壤污染治理的技术体系。
4.简述废物资源化的技术体系。
5.阐述环境净化与污染控制技术原理体系。
6.一般情况下，污染物处理工程的核心任务是：利用隔离、分离和（或）转化技术原理，通过工程手段（利用各类装置），实现污染物的高效、快速去除。
试根据环境净化与污染防治技术的基本原理，阐述实现污染物高效、快速去除的基本技术路线。
第二章质量衡算与能量衡算第一节常用物理量1．什么是换算因数？英尺和米的换算因素是多少？2．什么是量纲和无量纲准数？单位和量纲的区别是什么？3．质量分数和质量比的区别和关系如何？试举出质量比的应用实例。
4．大气污染控制工程中经常用体积分数表示污染物的浓度，试说明该单位的优点，并阐述与质量浓度的关系。
5．平均速度的涵义是什么？用管道输送水和空气时，较为经济的流速范围为多少？第二节质量衡算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？第三节能量衡算1．物质的总能量由哪几部分组成？系统内部能量的变化与环境的关系如何？2．什么是封闭系统和开放系统？3．简述热量衡算方程的涵义。
4．对于不对外做功的封闭系统，其内部能量的变化如何表现？5．对于不对外做功的开放系统，系统能量能量变化率可如何表示？第三章流体流动第一节管流系统的衡算方程1．用圆管道输送水，流量增加1倍，若流速不变或管径不变，则管径或流速如何变化？2．当布水孔板的开孔率为30％时，流过布水孔的流速增加多少？3．拓展的伯努利方程表明管路中各种机械能变化和外界能量之间的关系，试简述这种关系，并说明该方程的适用条件。
4．在管流系统中，机械能的损耗转变为什么形式的能量？其宏观的表现形式是什么？5．对于实际流体，流动过程中若无外功加入，则流体将向哪个方向流动？6．如何确定流体输送管路系统所需要的输送机械的功率？第二节流体流动的内摩擦力1.简述层流和湍流的流态特征。
环境工程原理知识重点归纳(最新整理)
第一章绪论1.“环境工程学”的主要研究对象是什么？2. 去除水中的溶解性有机污染物有哪些可能的方法？它们的技术原理是什么？3. 简述土壤污染治理的技术体系。
4. 简述废物资源化的技术体系。
5. 阐述环境净化与污染控制技术原理体系。
6. 一般情况下，污染物处理工程的核心任务是：利用隔离、分离和（或）转化技术原理，通过工程手段（利用各类装置），实现污染物的高效、快速去除。
试根据环境净化与污染防治技术的基本原理，阐述实现污染物高效、快速去除的基本技术路线。
第二章质量衡算与能量衡算第一节常用物理量1．什么是换算因数？英尺和米的换算因素是多少？2．什么是量纲和无量纲准数？单位和量纲的区别是什么？3．质量分数和质量比的区别和关系如何？试举出质量比的应用实例。
4．大气污染控制工程中经常用体积分数表示污染物的浓度，试说明该单位的优点，并阐述与质量浓度的关系。
5．平均速度的涵义是什么？用管道输送水和空气时，较为经济的流速范围为多少？第二节质量衡算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？第三节能量衡算1．物质的总能量由哪几部分组成？系统内部能量的变化与环境的关系如何？2．什么是封闭系统和开放系统？3．简述热量衡算方程的涵义。
4．对于不对外做功的封闭系统，其内部能量的变化如何表现？5．对于不对外做功的开放系统，系统能量能量变化率可如何表示？第四章热量传递第一节热量传递的方式1.什么是热传导？2.什么是对流传热？分别举出一个强制对流传热和自然对流传热的实例。
3.简述辐射传热的过程及其特点4.试分析在居室内人体所发生的传热过程，设室内空气处于流动状态。
5.若冬季和夏季的室温均为18℃，人对冷暖的感觉是否相同？在哪种情况下觉得更暖和？为什么？第二节热传导1. 简述傅立叶定律的意义和适用条件。
环境工程原理第07章过滤讲解
u
?
?p
r? ?L ?
Le ?
过滤过程中饼厚 L 难以直接测定，而滤液体积 V 易于测量，故用 V 计算过滤速度更为方便。
假设每过滤 1m3 滤液，产生滤饼量 f m3 ，
fV ? LA
L ? fV V：滤液体积， m3 A
同理，生成厚度 Le的滤饼获得过滤介质的当量滤液体
下易变形，导致滤饼中通道变小， 阻力增大。
为降低可压缩滤饼的过滤阻力，可加入助滤剂改 变滤饼的结构。 助滤剂是某种质地坚硬而能形成疏松 饼层的固体颗粒或纤维状物质 ，有两种加法：一是直 接将其混入悬浮液；二是预涂于过滤介质上。
一般只有在以获得清净滤液为目的时才使用助滤 剂。常用的 助滤剂有粒状 （硅藻土，珍珠岩粉，碳粉 或石棉粉等）和 纤维状（纤维素、石棉等）两大类。
悬浮液 (滤浆)
滤饼 过滤介质
滤液
过滤操作的外力：重力、压力差或惯性离心力。
过滤方式很多，适用广泛，固 -液、固 -气、大、小颗 粒等。无论采用何种过滤方式，均需过滤介质，过滤 介质是影响过滤操作重要因素。
二、过滤介质
起支撑滤饼作用，并让滤液通过，基本要求是具有足 够的机械强度、尽可能小的流动阻力，耐腐蚀和耐热
第一节 过滤操作的基本概念
本节思考题
(1)过滤过程在环境工程领域有哪些应用？ (2)环境工程领域中的过滤过程，使用的过滤介
质主要有哪些？ (3)过滤的主要类型有哪些？ (4)表面过滤和深层过滤的主要区别是什么？
第二节 表面过滤的基本理论
主要内容 一、过滤基本方程 二、过滤过程的计算 三、过滤常数的测定 四、滤饼洗涤 五、过滤机生产能力的计算
过滤p 压差?
环境工程原理第07章_过滤
(7.2.11)
令q=V/A，qe=Ve/A（qe称为过滤介质比当量滤液体积），则
dq K dt 2( q qe )
(7.2.12)（滤饼过滤基本方程）
第二节 表面过滤的基本理论
K：过滤常数，如何测定?与下列因素有关：
•滤饼的颗粒性质
•悬浮液浓度 •滤液黏度 •滤饼的可压缩性 qe：过滤介质特性参数
(7.3.4)
ab主要与颗粒尺寸有关，颗粒尺寸愈小，床层的比表面愈 大。
第三节 深层过滤的基本理论
3.颗粒床层的当量直径 颗粒床层中空隙所形成的流体通道结构非常复杂。 通常采用简化的流动模型来代替床层内的真实流动过程。 将实际床层简化成由许多相互平行的小孔道组成的管束。
l’=L
与床层厚 度成正比
2 2 3 q q 0.1 2.073 10 1.6 10 0.1 0.473 10 所以 3 m3 2
因此可再得到的滤液为 0.473L。
第二节 表面过滤的基本理论
（二）恒速过滤 恒速过滤是指在过滤过程中过滤速度保持不变，即滤 液量与过滤时间呈正比。
留在过滤介质表面并逐渐积累成滤饼层。
滤饼层厚度：随过滤时间的增长而增厚，其增加速率与过
滤所得的滤液的量成正比。
过滤速度：由于滤饼层厚度的增加，因此在过滤过程中是
变化的。
过滤速度是描述过滤过程的关键！
推动力 其它因素
第二节 表面过滤的基本理论
过滤过程的主要参数
处理量：处理的流体流量或 分离得到的纯流体量V(m3) 过滤推动力：由流体位差、压差或离心力场 造成的过滤压差p 过滤面积：表示过滤设备的大小A(m2) 过滤速度：单位时间通过单位面积的滤液量u
本节的主要内容
环境工程原理过滤
三、过滤方式 1、滤饼过滤(表面过滤)： 过滤介质为织物、多孔材料或膜等，孔径可大于最 小颗粒的粒径。过滤初期，部分小颗粒可以进入或穿 过介质的小孔，后因颗粒的架桥作用使介质的孔径缩 小形成有效的阻挡。 截留在介质表面的颗粒形成滤渣层（滤饼）， 随滤饼的形成，真正起过滤介质作用的是滤饼，而 非过滤介质本身，故称作滤饼过滤。
则：
滤饼比阻 r 有两种情况：
不可压缩滤饼：滤饼层的颗粒结构稳定，在压力作用
下不变形，r与p无关 。
可压缩滤饼：在压力作用下易变形，r与p有关 。
经验式：
单位压差下滤饼的 比阻，m-2 Pa-1
滤饼的压缩指数， 对于可压缩滤饼，s= 0.2~0.8， 对于不可压缩滤饼，s=0 。
代入
故： 令
第一节 过滤操作的基本概念
本节思考题
(1)过滤过程在环境工程领域有哪些应用？
(2)环境工程领域中的过滤过程，使用的过滤介
质主要有哪些？
(3)过滤的主要类型有哪些？
(4)表面过滤和深层过滤的主要区别是什么？
第二节 表面过滤的基本理论
主要内容
一、过滤基本方程
二、过滤过程的计算 三、过滤常数的测定 四、滤饼洗涤 五、过滤机生产能力的计算
K 过滤常数，与滤饼的颗粒性质、 悬浮液浓度、滤液黏度、滤饼的 可压缩性有关，由实验测定。 qe：过滤介质特性参数
令 q=V/A， qe=Ve/A
滤饼过滤基本方程
二、过滤过程的计算 过滤计算的基本问题：确定过滤速度与推动力、阻 力等因素的具体关系。
1、恒压过滤： 对指定悬浮液，K为常数。
忽略过滤 介质阻力
主要用于含固量较大 （>1%）的场合。
慢滤池; 袋滤器; 压滤机。
环境工程原理-过滤2
Ht H0 Ktu0t
Kt：实验系数 ρ0：过滤原液的固体浓度
(7.3.15)
随着过滤时间的延长，水头损失逐渐增加。当水头损失
增加到一点值后，就需要对滤料床层进行反冲洗，以清
第三节 深层过滤的基本理论
【例题 7.3.2】某颗粒床由直径为 0.5mm 球形颗粒堆积而成，空隙率
为 0.4，床层的厚度为 1m。
（1）如果清水通过床层的压力差为 1×104Pa，求清水在床层中的实
际流速；
（2）如果固定床的横截面积为 1.2m2，清水通过流量为 10m3/h，求
清水通过固定床的水头损失。
对于每个筛，尺寸小于筛孔的颗粒通过筛下落，称
为筛过物。
大
尺寸大于筛孔的颗粒留在筛上，称筛留物。
振动一定时间后称量筛留物，计算在混合颗粒中的
小
质量分数，得到筛分结果。
第三节 深层过滤的基本理论
混合颗粒粒度分布最直观的表示方法是对不同颗粒粒径作相 应的质量分数曲线。
粒度分布还可以用累计分布曲线来表示。
g
Kl (1 )2 3
1
deV
2
Lu
——运动黏滞系数，m2/s， v ；
所以
h0
36
1103 9.811000
51 0.42
0.43
1
1 0.5 103
2
1 2.31103
0.95 m
得清水通过颗粒床层的水头损失为 0.95m。
第三节 深层过滤的基本理论
（二）运行过程中滤料床层
• 随着过滤时间的延长，滤层中截留的悬浮物量逐渐增多，滤 层空隙率逐渐减少。
环境工程原理7. 膜分离
对称膜又称为均质膜，膜两侧截面的结构及形态相同、孔径与孔径分布也基本一 致的膜称为对称膜，分致密的无孔膜和对称的多孔膜两种，如图7-2 (a)所示。一 般对称膜的厚度为10～200μm，传质阻力由膜的总厚度决定，降低膜的厚度可以 提高透过速率。
(a)
(b)
(c)
图7-2 对称膜横断面示意图 (a) 柱状孔；(b)多孔德；(c)均质的（无孔的） 非对称膜的横断面具有不对称结构。一体化非对称膜是用同种材料制备， 由厚度为0.1～0.5μm的致密皮层和50～150μm的多孔支撑层构成，其支撑层结 构具有一定的强度，在较高的压力下也不会引起很大的形变，它结合了致密 膜的高选择性和疏松层的高渗透性的有点。显然，复合膜也是一种非对称膜。 对于复合膜，非对称膜的传质阻力主要由致密表皮层决定。由于非对称膜的 表皮层比均质膜的厚度薄得多，故其渗透速率比对称膜大得多，因此非对称 膜在工业上的应用十分广泛。 复合膜也是一种具有表皮层的非对称膜。通常，表皮层材料与支撑层材 料不同，超薄的致密皮层可以通过物理或化学等方法在支撑层上直接复合或 多层叠合制得。由于可以分别选用不同的材料制作超薄皮层和多孔支撑层， 易于使复合膜的分离性能最优化。
② 截留率
截留率是指在混合物的分离过程中膜将各组分分离开的能力，对于不同的膜分 离过程和分离对象，其截留率可用不同的方法表示。对于反渗透过程，通常用 截留率表示其分离性能。截留率反映膜对溶质的截留程度，对盐溶液又称为脱 盐率，以R表示，定义为：
式中：cF——原料中溶质的浓度； cP——渗透物中溶质的浓度。 100%截留率表示溶质全部被膜截留，此为理想的半渗透膜：0截留率则表 示全部溶质透过膜，无分离作用。通常截留率在0～100%。
式中：Kw——水的渗透系数，是溶解度和扩散系数的函数，对反渗透过程， 其值大约为6×10-4～3×10-2m3/(m2· h· MPa)； KA——溶质A的渗透系数，m/s； Δp——膜两侧压力差，Pa； Δπ——溶液渗透压差，Pa。 上式表明膜的选择性随压力的增加而增大。膜材料的选择性渗透系数和直接 影响分离效率。要实现高效分离，系数应尽可能地大，而尽可能地小。
环境工程原理 第七章
图7-2 SO2在水中的平衡溶解度
第二节 吸收过程中的相平衡关系
二、亨利定律
1.气液平衡
溶质A溶
解速度 气体
平衡分压, pA* 摩尔分数, yA 摩 ……尔. 比相，际YA动态平衡
液体
溶质挥 发速度
如果温度和总压一定，溶质在液体 中的溶解度只取决于溶质在气相中 的组成。
气-液相平衡关系又称溶解度曲线
1.溶质与吸收剂反应： 如用水吸收氨。
ABM
假设溶质在溶剂中的总浓度为cA， cA AM
化学反应平衡关系可表示为：
K
M AB
cA A AB
进而可得
A
1
cA
K
B
第二节 吸收过程中的相平衡关系
将此浓度代入亨利定律，可得溶质的气液相平衡关系：
pA*
吸收操作的目的： （1）分离和净化原料气： 原料气在加工以前，其中无用的或有害的成分都要预先除去。如从
合成氨所用的原料气中分离出CO2、CO、H2S等杂质。 （2）分离和吸收气体中的有用组分：
如从合成氨厂的放空气中用水回收氨；从焦炉煤气中以洗油回收粗 苯（含甲苯、二甲苯等）蒸气和从某些干燥废气中回收有机溶剂蒸气等。
解度系数为 H 1.56102 kmol/（kPa·m3），一级解离常数
为 K1 1.7 102 kmol/m3。
解：考虑解离情况下 SO2 的吸收情况可以表示为以下两个过 程：
扩散传质过程 SO2 g
SO2 l
解离过程 SO2 +H2O
H+ +HSO3-
由传质平衡可以求得吸收液中 SO2 的浓度
cA HpA 1.56 102 5.05 0.0788 kmol/m3
环境工程原理第三版课后答案
1.2简要阐述环境工程学的主要任务及其学科体系。
解：环境工程学作为环境学科的一个重要分支，主要任务是利用环境学科以及工程学的方法，研究环境污染控制理论、技术、措施和政策，以改善环境质量，保证人类的身体健康和生存以及社会的可持续发展。
图1-2是环境工程学的学科体系。
1.3去除水中的悬浮物，有哪些可能的方法，它们的技术原理是什么？解：去除水中悬浮物的方法主要有：沉淀、离心分离、气浮、过滤（砂滤等）、过滤（筛网过滤）、反渗透、膜分离、蒸发浓缩等。
上述方法对应的技术原理分别为：重力沉降作用、离心沉降作用、浮力作用、物理阻截作用、物理阻截作用、渗透压、物理截留等、水与污染物的蒸发性差异。
1.4空气中挥发性有机物（VOCs）的去除有哪些可能的技术，它们的技术原理是什么？解：去除空气中挥发性有机物（VOCs）的主要技术有：物理吸收法、化学吸收法、吸附法、催化氧化法、生物法、燃烧法等。
上述方法对应的技术原理分别为：物理吸收、化学吸收、界面吸附作用、氧化还原反应、生物降解作用、燃烧反应。
1.5简述土壤污染可能带来的危害及其作用途径。
解：土壤污染的危害及其作用途径主要有以下几个方面：①通过雨水淋溶作用,可能导致地下水和周围地表水体的污染;②污染土壤通过土壤颗粒物等形式能直接或间接地为人或动物所吸入;③通过植物吸收而进入食物链,对食物链上的生物产生毒害作用等。
1.6环境净化与污染控制技术原理可以分为哪几类？它们的主要作用原理是什么？解：从技术原理上看，环境净化与污染控制技术原理可以分为“隔离技术”、“分离技术”和“转化技术”三大类。
隔离技术是将污染物或者污染介质隔离从而切断污染物向周围环境的扩散，防止污染近一步扩大。
分离技术是利用污染物与污染介质或其它污染物在物理性质或化学性质上的差异使其与介质分离，从而达到污染物去除或回收利用的目的。
转化技术是利用化学或生物反应，使污染物转化成无害物质或易于分离的物质，从而使污染介质得到净化与处理。
环境工程原理第07章过滤 (NXPowerLite)
本章主要内容
第一节 过滤操作的基本概念 第二节 表面过滤的基本理论 第三节 深层过滤的基本理论
第一节 过滤操作的基本概念
主要内容 一、过滤过程 二、过滤介质 三、过滤分类
一、过滤过程 在外力作用下，使流体通过多孔介质孔道而将固
体颗粒截留，从而实现固体颗粒与流体的分离。
过滤介质 —多孔物质； 滤浆(料浆)—被处理的悬浮液； 滤饼(滤渣)—截留的固体颗粒； 滤液—通过滤饼及过滤介质的液体
令 q=V/A， qe=Ve/A
滤饼过滤基本方程
dq K dt 2(q qe )
二、过滤过程的计算
过滤计算的基本问题：确定过滤速度与推动力、 阻力等因素的具体关系。
1、恒压过滤：
对指定悬浮液，K为常数。u
dV
过滤推动力
Adt 过滤阻力
Hale Waihona Puke V0 2(V Ve )dV
t KA2dt
0
q
t
0 2(q qe )dq
Kdt
0
V 2 2VVe KA2t
忽略过滤 介质阻力
dV KA Adt 2(V Ve ) dq K dt 2(q qe )
V 2 KA2t
q2 2qqe Kt
q2 Kt
如果恒压过滤的滤液量已达到 V1，即滤饼层厚度已累 计到 L1 的条件下开始，如何计算？
深层过滤无滤饼形成，主要用于净化含固量较少 （<0.1%）的流体，如水的净化、烟气除尘等。
快滤池等。
在拦截、惯性碰撞、扩 散沉淀等作用下，颗粒 物最终附着在介质表面
过滤介质 深层过滤示意图
四、滤饼的压缩性和助滤剂
滤饼
环境工程原理要点
第一章 绪论1、环境净化与污染控制技术原理：稀释：降低污染物浓度的一种方法，以减轻污染物对生物和人体的短期毒害作用。
隔离：将污染物或者是污染介质隔离，从而切断污染物向周围环境的扩散，防止污染进一步扩大。
分离：利用污染物与污染介质或其他污染物在物理性质或化学性质上的差异使其与介质分离，从而达到污染物去除或回收利用的目的。
转化：利用化学或生物反应，使污染物转化成无害物质或易于分离的物质，从而使污染介质得到净化与处理。
第二章 质量衡算1、当系统中流速、压力、密度等物理量只是位置的函数，而不随时间变化，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，则称为非稳态系统。
稳态过程的数学特征是：0t=∂∂，即物理量只是空间坐标的函数，与时间t 无关。
2、质量平衡关系式：输入速率-输出速率+转化速率=积累速率；即dtdmqm qm -qm r 21=+； 稳态非反应系统：21qm qm =第三章 流体流动1、层流：当流体流速较小时，处于管内不同径向位置的流体微团各自以确定的速率沿轴向分层运动，层间流体互不掺混，不存在径向流速，这种流动形态称为层流或滞流。
稳态流动下，流量不随时间变化，管内各点的流速也不随时间变化。
2、紊流：当流体流速增大到某个值之后，各层流体相互掺混，应用激光测速仪可以检测到，此时流体流经空间固定点的速率随时间不规则地变化，流体微团以较高的频率发生各个方向的脉动，这种流动形态称为湍流或紊流。
脉动是湍流流动最基本的特征。
3、雷诺数：流体的流动状况不仅与流体的流速u 有关，而且与流体的密度ρ、黏度μ和流道的几何尺寸有关。
雷诺将这些因素组成一个量纲为1的数，用以判别流体的流动形态，称为雷诺数Re ，即μρuLRe =。
式中：u ——特征速度，m/s ；L ——特征尺寸，对于圆管，常采用管内径d ，m 。
雷诺数综合反映了流体的物理属性、流场的几何特征和流动速率对流体运动特征的影响。
流动状态转变时的雷诺数称为临界雷诺数，小于临界雷诺数时，流动为层流。
环境工程原理《过滤》习题及答案
环境工程原理《过滤》习题及答案1、 用板框压滤机恒压过滤某种悬浮液，过滤方程为252610V V A t -+=⨯式中：t 的单位为s（1）如果30min 内获得5m 3滤液，需要面积为0.4m 2的滤框多少个？ （2）求过滤常数K ，qe ，te 。
解：（1）板框压滤机总的过滤方程为252610V V A t -+=⨯在s 18006030=⨯=t 内，3m 5=V ，则根据过滤方程180010655252⨯⨯=+-A求得，需要的过滤总面积为2m 67.16=A 所以需要的板框数42675.414.067.16≈==n （2）恒压过滤的基本方程为t KA VV V e 222=+ 与板框压滤机的过滤方程比较，可得/s m 10625-⨯=K3m 5.0=e V ，23/m m 03.067.165.0===A V q e e s 1510603.0522=⨯==-K q t e e e t 为过滤常数，与e q 相对应，可以称为过滤介质的比当量过滤时间，Kq t e e 2=2、 如例7.3.3中的悬浮液，颗粒直径为0.1mm ，颗粒的体积分数为0.1，在9.81×103Pa 的恒定压差下过滤，过滤时形成不可压缩的滤饼，空隙率为0.6，过滤介质的阻力可以忽略，滤液黏度为1×10-3 Pa·s 。
试求：（1）每平方米过滤面积上获得1.5m 3滤液所需的过滤时间； （2）若将此过滤时间延长一倍，可再得多少滤液？解：（1）颗粒的比表面积为4610a =⨯m2/m3 滤饼层比阻为()()()222421033561010.651 1.33100.6a r εε⨯⨯⨯--===⨯m -2过滤得到1m 3滤液产生的滤饼体积0.10.1/0.90.61/310.610.6f ⎛⎫⎛⎫=-⨯= ⎪ ⎪--⎝⎭⎝⎭过滤常数33102298104.4310110 1.33101/3p K rf μ--∆⨯===⨯⨯⨯⨯⨯m 2/s 所以过滤方程为2q Kt =当q=1.5时，231.55084.4310t -==⨯s （2）时间延长一倍，获得滤液量为 2.1q ==m 3 所以可再得0.6m 3的滤液。
环境工程原理_名词解释
n
质量比：混合物 中 某组分的质量 与 惰性组分质量 之比 X m ；
mA A
m mA
摩尔比：混合物 中 某组分的物质 的量 与 惰性组分 物质的量 之比 n ； X
A A
Байду номын сангаас
n nA
流量：单位时间 流过 流动截面 的 流体体积 ； 流速：单位时间 内流体在 流动方 向上 流过的 距 离 。 4.沉降分离包括： 重力沉降、离心沉 降、点沉降、惯性 沉降和扩散沉降 。 重力沉降和离心沉 降：利用分离颗粒 与流体之间存在的 密度差，在 重力或 离心力 的作用下 使颗粒和流体之间 发生相对运动；
1.按过滤机理分： 表面过滤和深层过 滤 2.按促使流体流动 的推动力分： 重力过滤：在水位 差的作用下被过滤 流态对分离的影 的混合液通过过滤 响： 层流边界层和 介质进行过滤，如 湍流边界层都会发 水处理中的快滤 生分离，在相同逆 池。 压梯度下，层流边 真空过滤：在真空 界层比湍流边界层 下过滤，如水处理 更容易发生分离， 中的真空过滤机。 由于层流边界层中 第五章 质量传递 压力差过滤：在加 近壁处速度随 y 的 传质机理：①分子 压条件下过滤，如 增长缓慢，逆压梯 扩散（慢） ：由分子 水处理中的压滤滤 度更容易阻滞靠近 的热运动引起；涡 池。 壁面的低速流体质 流扩散（快） ：由流 离心过滤：使被分 点，湍流边界层的 体微团的宏观运动 离的混合液旋转， 分离点延迟产生。 引起。 在所产生的惯性离 阻力损失起因： （1） 单向扩散 ：只有气 心力的作用下，使 内摩擦造成的摩擦 相组分从气相向液 流体通过周边的滤 阻力（2）物体前后 相传递，而没有物 饼和过滤介质，从 压强差造成的形体 质从液相想气相作 而实现与颗粒物的 阻力 相反方向的传递， 分离。 摩擦阻力：边界层 这种现象可视为单 主要特征：随着过 内的流动状态，边 向扩散（氨被水吸 滤过程的进行，流 界层的厚度 收） 。原理：P186 体中的固体颗粒被 形体阻力：物体前 等分子扩散： 在一 截留在过滤介质表 后压强差，边界层 些双组份混合体系 面并逐渐积累成滤 分离，尾流区域的 的传质过程中，当 饼层。 大小 体系总浓度保持均 滤饼层厚度：随过 阻力损失的影响因 匀不变时，组分 A 滤时间的增长而增 素： （ 流 动 的 雷 诺 在分子扩散的同时 厚，其增加速率与 数、物体的形状、 伴有组分 B 向相反 过滤所得的滤液的 表面粗糙度等） 摩 方向的分子扩散， 量成正比。 擦阻力：边界层内 且组分 B 扩散的量 过滤速度：由于滤 的流动状态，边界 与组分 A 相等，这 饼层厚度的增加， 层的厚度；形体阻 种传质过程就叫等 因此在过滤过程中 力：物体前后压强 分子扩散。 是变化的。 差，边界层分离， 第七章 过滤 比表面积等于混合 尾流区域的大小。 过滤过程 ：混合物 颗粒的比表面积的 （1）流态的影响： （非均相）的分离： 颗粒粒径 湍流时，摩擦阻力 液体或气体通过过 颗粒 i 的等体积当 较层流时大。但与 滤介质，固体颗粒 量直径 ：各筛上筛 层流时相比，分离 被截留下来，而流 留物的平均直径 点后移，尾流区较 体通过过滤介质， 颗粒床层的当量直 小，形体阻力将减 从而实现固液或固 径： 与床层空隙体