基于旋转浮阀的复合曝气器在曝气池中的应用及CFD模拟

发布时间：2020-03-25 21:33

【摘要】：目前市场上应用比较广泛的一类曝气器是微孔曝气器。微孔曝气器相比其他曝气器,产生的气泡较小,因而氧利用率较高。微孔曝气器表面的橡胶随着工作时间增加会逐渐老化而降低充氧效果,还存在气孔堵塞的缺点。微孔曝气器在实际污水处理过程中,由于安装排布方式以及自身的特点导致在曝气器之间即远离曝气器正上方区域气含率偏低,存在传质死区。在旋转浮阀的流体力学性能研究中发现,气体通过阀片时会以螺旋旋转方式从旋转浮阀与塔板间的缝隙流出,对周围液层产生很强的导向作用,在旋转浮阀周围存在旋转流场,可以使气液接触更均匀,使得旋转浮阀塔板的气含率分布更均匀。本课题基于气体通过旋转浮阀后能在阀盖四周形成旋转流场的特点,结合在微孔曝气器之间即偏离曝气头正上方曝气服务区存在传质死区的情况,提出浮阀-气泡石复合曝气器,并对其进行了曝气充氧性能研究。浮阀-气泡石复合曝气器由浮阀与四周均匀排布的6个气泡石构成。长宽高分别为800×600×910 mm的透明有机玻璃池内,以空气与自来水为实验物系,分别考察了旋转(和F1)浮阀-气泡石复合曝气器的综合性能。为了更好地从微观角度解释旋转流场形成原因以及旋转流场对气泡的搅动作用,本课题还利用CFD(Computational Fluid Dynamics)对气体通过阀片后的流场分布情况进行了模拟。实验结果表明,浮阀的引入,提高了气泡石的曝气效果,而旋转浮阀-气泡石复合曝气器的充氧均匀性指数优于F1型浮阀-气泡石复合曝气器;旋转浮阀-气泡石复合曝气器与F1浮阀-气泡石复合曝气器的氧总传质系数、氧传质速率要高于气泡石曝气器,氧传质效率与曝气效率都要要低于气泡石曝气器。CFD模拟结果说明,旋转浮阀的存在不仅增加了气泡在液层中的停留时间,还使气泡向曝气池四周进行扩散,使气泡分布更均匀,减少了传质死区,可以改善在微孔曝气器之间的气含率相对较低的缺点,与曝气充氧实验结果一致,为曝气设备的改进提供一种新思路。
【图文】：

图 1-1 刚玉微孔曝气器[18]Figure 1-1. Corundum fine bubble diffuser学的发展，研发出一种新型的微孔曝气器，表面新型微孔曝气器由橡胶制成，橡胶种类一般为气孔以同心同圆的方式分布在橡胶膜片上。图膜微孔曝气器优点是可以改善了陶瓷微孔曝气题，缺点是曝气池中的氯离子等杂质容易与橡时还会使膜破裂，不仅会减弱充氧效果，还会和更换橡胶膜片的费用。

图 1-1 刚玉微孔曝气器[18]Figure 1-1. Corundum fine bubble diffuser学的发展，研发出一种新型的微孔曝气器，表面新型微孔曝气器由橡胶制成，，橡胶种类一般为气孔以同心同圆的方式分布在橡胶膜片上。图膜微孔曝气器优点是可以改善了陶瓷微孔曝气题，缺点是曝气池中的氯离子等杂质容易与橡时还会使膜破裂，不仅会减弱充氧效果，还会和更换橡胶膜片的费用。
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X703

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本文编号：2600476