【摘要】：曝氣充氧是黑臭水體修復的主要手段之一。本文研制了一套微納米曝氣增氧裝置系統(tǒng);對裝置內部等徑變螺距螺旋流域進行了數值模擬;測定了曝氣增氧裝置的性能指標并建立了相關模型;對比了常見的曝氣增氧設備與所研發(fā)微納米曝氣裝置的性能指標;同時考察了基于微納米曝氣和曝氣盤曝氣的SBR系統(tǒng)對污染物的去除效果;在此基礎上,開展了工程示范研究。使用Meshing軟件對SolidWorks建模文件劃分網格,裝配的階梯型刃口模型網格數是光滑模型的兩倍多,裝配模型更能表現變螺距螺旋孔道和階梯型刃口,充分反映流域特征,同時選擇Realizable k-ε湍流模型、混合物模型、無滑移壁面和SIMPLEC算法,經420步計算得收斂解。數值模擬結果顯示,流域內流體按變螺距螺旋線發(fā)生明顯的旋轉運動,葉片切割及流域變螺距螺旋結構使通過流域的氣液混合物混合均勻。流域內壓力從進口端到出口端壓降明顯。導流錐可起到分流和均壓作用。等徑變螺距螺旋孔道周邊葉片的混合切割作用使氣液兩相壓力、速度、混合度快速變化和湍流程度增大,有助于氣液傳質、氣泡的切割細化和微納米氣泡的形成�；贑entral Composite Design理論設計三因素五水平試驗。分析氣體流量A、液體流量B、水體深度C對標準氧總轉移系數Y1、氧利用率Y2及理論動力效率Y3的影響,回歸擬合得到三個多元二次回歸模型。影響Y1、Y2、Y3的主次因素順序分別為:液體流量水體深度氣體流量、液體流量氣體流量水體深度、液體流量氣體流量水體深度。液體流量X2對Y1影響顯著,氣體流量X1、液體流量X2、X1X2對Y2影響顯著,氣體流量X1、水體深度X3、X3X3對Y3影響顯著,以上指標對相應的響應值有統(tǒng)計學意義。綜合分析多因素進行優(yōu)化,得出標準氧轉移系數、氧利用率、理論動力效率最優(yōu)工藝參數組合為氧氣流量0.5m~3/h、液體流量10m~3/h、水體深度0.3m,此時通過模型預測計算得出:標準氧轉移系數1.4394、氧利用率37%、理論動力效率7.4388kgO_2/kw·h,經實驗驗證模型合理。相比常見曝氣設備,新型微納米曝氣增氧裝置曝氣充氧性能優(yōu)勢明顯且具備成本低、高效低耗,不易堵塞,容易維修、適用水體范圍大等優(yōu)點,值得推廣應用。微納米曝氣裝置通過曝氣增氧和切割細化,可降低污染負荷、增強水體自凈能力、恢復健康的水生態(tài)系統(tǒng),進而消除黑臭。對比基于微納米曝氣與曝氣盤曝氣的SBR處理黑臭水體的試驗結果可知,微納米曝氣組對COD、氨氮、硝酸鹽、TN和TP的去除率分別比曝氣盤曝氣組平均高20%、20%、17%、38%、35%。微納米曝氣裝置的變螺距螺旋結構可切割細化流經裝置系統(tǒng)的污染物、氣泡、液體等,使污染物、微生物及氧氣充分混合,進而系統(tǒng)取得較好的污染物去除效果。微納米曝氣增氧裝置系統(tǒng)的兩處示范工程運行表明,系統(tǒng)對水質處理效果良好,水質總體由劣V類水標準提高到了V類水標準。
【圖文】：

布、壓力分布、速度分布和相分布進行后處理并分析其內在規(guī)律；對微納米曝氣增氧裝置性能了測試，并基于響應面法對裝置系統(tǒng)的性能參數進行優(yōu)化；對比研究了微納米曝氣增氧裝置系曝氣盤曝氣系統(tǒng)對溶解氧、氨氮、COD、總氮、總磷、硝酸鹽氮等水質指標的處理效果，并分原因，最后對示范地微納米曝氣裝置系統(tǒng)的建設情況和應用效果進行介紹，并分析其應用前景.4 課題技術路線所研發(fā)的新型微納米曝氣增氧裝置，指出相比其他微納米曝氣增氧裝置的優(yōu)勢。對新型微納氣增氧裝置進行性能測試研究，獲取新型微納米曝氣增氧裝置的性能指標，并與市面存在的曝置的性能指標進行對比。對新型微納米曝氣增氧裝置的流域進行數值模擬，獲取內部流域的壓速、相等具體數值變化，并分析其原因，為后續(xù)改進提供理論支撐。數值模擬能夠降低時間成約材料，具備較大的可靠性。分別應用新型微納米曝氣增氧裝置和曝氣盤曝氣裝置對黑臭水體處理實驗研究，對比兩種裝置對相關污染物的去除率，進而分析水體中微生物的變化情況。最過建設示范工程，并對示范工程中的裝置系統(tǒng)建設進行造價分析，對比其他黑臭水體處理方式本，保證新型微納米曝氣增氧裝置的優(yōu)越性[29]。最后對實驗研究的結果進行總結分析，并對下的研究進行展望。

第二章 試驗材料及方法第二章 試驗材料及方法微納米曝氣裝置及系統(tǒng)圖 2-1 是自行設計的微納米氣泡發(fā)生裝置系統(tǒng)圖，其結構簡圖如圖 2-2 所示，主要包括以�？諌簷C：型號 V-0.17/8，排氣量 17m3/min，額定壓力 8kg/cm2，，電機功率 1.5KW，福建械有限公司；污水污物潛水泵：WQD10-10-0.75、轉速 2860r/min、流量 10m3/h、揚程 10峰泵業(yè)有限公司；浮子流量計：型號 LZS-50D，流量范圍 0~10m3/h，精度±2%，祥云流調氣體面板式流量計：型號 LZT-15T，流量范圍 0.6-6.0m3/h，上海天川儀表廠；溶氧儀： IDS SET4，測量范圍 0.0-60.0mg/L，精度(0-15.0mg/L)±0.2mg/L；(15-60mg/L)±10%。
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：X52

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

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本文編號：2691185