本文關(guān)鍵詞：新型溶氧裝置研制及其應(yīng)用研究

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【摘要】：溶氧曝氣作為污水好氧生物處理系統(tǒng)的重要工藝組成,對(duì)水處理效果起著重要作用,同時(shí)溶氧曝氣也是受污染河道水質(zhì)凈化的主要方式,而曝氣裝置作為溶氧曝氣工藝的核心,其充氧性能直接影響污水生物處理效果和運(yùn)行能耗。本文針對(duì)水處理領(lǐng)域?qū)Ω咝�、低耗充氧曝氣裝置的實(shí)際需求,提出了一種新型溶氧曝氣裝置,對(duì)其進(jìn)行了氣液兩相流模擬和充氧性能試驗(yàn),并考察了其改善污染河流水質(zhì)的效果。本文研制了一種新型溶氧曝氣裝置,其創(chuàng)新點(diǎn)主要在于裝置內(nèi)部的變螺距螺旋葉片組件,氣液混合物在變螺距螺旋葉片組件的作用下,形成復(fù)雜的旋轉(zhuǎn)氣液兩相流,裝置內(nèi)部產(chǎn)生徑向和軸向的壓力梯度,擴(kuò)大傳遞界面,產(chǎn)生二次流等復(fù)雜流動(dòng)狀態(tài),有效提高氧的傳質(zhì)效率。同時(shí)能將流過(guò)該裝置的氣、水分子團(tuán)及各種懸浮物和溶解于水中的大分子有機(jī)物集團(tuán)切割細(xì)化,大大增強(qiáng)物質(zhì)傳遞,提高對(duì)污染物的去除能力。該裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、不易堵塞、操作方便等特點(diǎn)。采用基于混合物模型、Realizable k-ε湍流模型的CFD數(shù)值模擬方法對(duì)新型溶氧曝氣裝置內(nèi)部的氣液兩相流進(jìn)行了穩(wěn)態(tài)模擬分析,結(jié)果表明：裝置內(nèi)不僅存在軸向的壓力梯度而且徑向也存在一定的壓力梯度,裝置內(nèi)部產(chǎn)生了二次流,二次流與主流疊加后,加強(qiáng)了氣液兩相流體的湍動(dòng)程度,降低了氣液接觸界面兩側(cè)氣膜和液膜的厚度,從而強(qiáng)化了氣液兩相間的傳質(zhì)。通過(guò)清水充氧試驗(yàn)測(cè)定新型溶氧曝氣裝置的充氧性能。結(jié)果表明新型溶氧曝氣裝置有較好的充氧性能,在液體流量為12mVh,氣體流量為400L/h時(shí),其氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)Las為0.39 min~(-1),充氧能力qc為0.0429kg/h,氧利用率ε可達(dá)32.49%。隨著氣體流量的增加,新型溶氧裝置氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)和充氧能力逐漸增大,而氧利用率下降；增大液體流量,裝置氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)、充氧能力和氧利用率均增大,但裝置充氧性能表征參數(shù)隨氣液流量的變化并不滿足線性關(guān)系。相比微孔曝氣裝置,在相同的氣體流量下,新型溶氧曝氣裝置溶解氧能夠達(dá)到的飽和濃度更高,且達(dá)到飽和的時(shí)間也較短,新型溶氧曝氣裝置的氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)、充氧能力和氧利用率大約是其的4倍。新型溶氧曝氣裝置改善受污染河流水質(zhì)研究表明,該裝置能夠快速的增加水體中溶氧,消除水體異味,實(shí)現(xiàn)水質(zhì)的凈化,相比微孔曝氣裝置,新型溶解氧曝氣裝置對(duì)COD_(Mn)、氨氮、TN和TP的去除率分別高出13%、78.1%、3%、3.5%。
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：X52;X703

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