新型溶氧裝置研制及其應(yīng)用研究.pdf

1、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

2、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)雜流動狀態(tài)，有效提高氧的傳質(zhì)效率。同時(shí)能將流過該裝置的氣、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，提高對污染物的去除能力。該裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、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)值模擬方法對新

3、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)。
　　通過清水充氧試驗(yàn)測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12m3/h，氣體流量為400L/h時(shí)，其氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)KLas為0.

4、39min-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