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污水处理技术及工程应用

假定反应器内的基质的降解符合一级动力学反应,即r＝－KC ,且反应过
/
程处于稳定状态,即d c d u ＝ ０ ,则上式可表示为式 ５Ｇ１３ :
/(
C e ＝C o １＋kt ) ( ５Ｇ１３ )
式中: k ———基质降解速率常数, １ / h ;
t ———水力停留时间, h .
如果n 个相同的 CSTR 反应器串联运行,则各反应器的基质浓度变化规律可
表示为式 ５Ｇ１４ ,并可得到式 ５Ｇ１５ 式 ５Ｇ１６ :
C e ( n )＝C e ( n － １ ) /( １＋kt ),( n＝ １ , ２ , ３ , , n ) ( ５Ｇ１４ )
n
/( １＋kt ),( n＝ １ , ２ , ３ , n ) ( ５Ｇ１５ )
C e ( n )＝C o
V ＝Q [( C o C e ( n )) １ / n －１ ]/ k ( ５Ｇ１６ )
/
式中: C e ( n ) ———第n 个反应器出水中基质的浓度, m g L ;
/
C e ( n － １ ) ———第n 个反应器进水中基质的浓度, m g L ;
/
V ———当n＝１ 时, V 即单个 CSTR 反应器在某固定去除率下所需的反应
器容积;当n＞１ 时, V 即为n 个 CSTR 反应器在同一去除率下每个 CSTR 所需
的反应器容积.
又因为 η ＝ １－C e ( n ) / Co , V总 ＝ nV ,故式 ５Ｇ１７ :
１ / n
＝
V总 /( Q / k ) n { １ /[ １ /( １－ η )] －１ } ( ５Ｇ１７ )
表 ５Ｇ７ 中的结果可从方程式 ５Ｇ１７ 中获得.从表 ５Ｇ７ 可以看出,处理效率越
高,所需反应器的体积越大;在处理效率相同的情况下,随着反应器数量 n 的增
加,所需的反应器总体积将减少,但当 n 大于 ４ 时,总体积的减少变得不太明
显,因此反应器数量最好小于 ４ ,并且只有当两个反应器串联运行时,反应堆体
积的节省是最显著的.例如,当处理工艺的 COD 去除率为 ８５％ ,反应器由一个
改为两个时,总体积可节省 ４４％ ;当它改为三个时,总体积可以节省 ５３％ . A /
B 法处理城市污水时, BOD 和 COD 的去除率分别在 ９０％ 和 ８０％ 以上.从运行
管理和体积节约的综合分析可以看出,由一个反应器改为两个反应器串联,可以
取得明显的环境效益和经济效益.因此, A / B 工艺采用的两段工艺既经济又高
效.这是 A / B 过程采用两阶段法的动力学基础.
表 ５Ｇ７ 串联反应器数 n 、处理效率 η 和所需反应器总容积 V总 间的关系

处理效 反应器总容积,以 V总 /( Q / k ) 计
率 ( ％ )
n＝１ n＝２ n＝３ n＝４ n＝５ n＝６
７０ ２ ３３ １ ６５ １ ４８ １ ７６ １ ３６ １ ３３

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