基于超声原理的除藻抑藻技术研究
发布时间：2022-11-04 20:51
缓流水体的富营养化导致的水华频发现象是当前重要的环境问题之一,水华的爆发不仅破坏生态平衡,而且严重影响居民的饮用水安全,水华的去除技术即除藻抑藻技术有重要的研究意义和社会价值。基于目前国内超声除藻抑藻技术在应用方面存在的作用范围小,除藻装置使用不便等问题,本文通过COMSOLMultipHysics对超声场进行了数值仿真,分析了超声频率、加载电压等因素对声场的声压分布、有效作用距离的影响,并设计实验进行验证;以铜绿微囊藻为实验对象,通过超声除藻抑藻单因素实验研究超声频率、功率密度、作用时间、作用模式以及pH值五个参数对于超声除藻抑藻效果的影响并对超声参数的优化进行分析;在此基础上设计了可用于大面积水域持续作业的超声波除藻抑藻装置。研究表明超声场中声压随着距离的增加快速下降,超声产生的声压与加载电压呈线性关系,加载电压越高,产生的声压越大。超声频率越高,能量越容易被水体吸收,在水中衰减越快,传播距离也越小,主声束越窄,近场和远场的分界线越大,指向性越好。超声频率较低时,作用区域较大,适用于大面积水域的除藻抑藻作业。对超声除藻抑藻单因素实验结果表明,超声的频率越高,除藻抑藻效果越好,超声作...
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1. 绪论
1.1 研究背景
1.1.1 水体富营养化
1.1.2 水华的产生及危害
1.1.3 常用的除藻方法
1.2 国内外相关研究进展
1.2.1 声场参数的影响
1.2.2 超声波声场的研究
1.2.3 超声除藻设备
1.3 研究内容
2. 超声除藻抑藻机理的研究
2.1 超声场的基本理论
2.2 超声场的物理性质
2.2.1 超声波的衰减和吸收
2.2.2 超声在水中产生的作用
2.3 超声空化作用对蓝藻的影响
2.4 本章小结
3. 超声声场的仿真与实验研究
3.1 数值模拟方法
3.2 确定边界条件
3.3 模拟对象、参数和工况
3.4 模拟结果、分析
3.5 超声声场的实验验证
3.6 超声有效作用距离
3.7 本章小结
4. 超声除藻抑藻实验的材料和方法
4.1 藻种及培养
4.2 分析测定方法
4.2.1 叶绿素a浓度的测量
4.2.2 藻密度的测定
4.2.3 pH的测定
4.2.4 超声辐射功率密度的测定
4.2.5 除藻抑藻效果的评价方法
4.3 超声除藻抑藻实验装置
4.4 本章小结
5. 超声除藻抑藻单因素实验及除藻抑藻仪的设计
5.1 超声除藻抑藻单因素实验
5.1.1 超声频率的影响
5.1.2 超声功率密度的影响
5.1.3 超声作用时间的影响
5.1.4 pH的影响
5.1.5 超声作用模式的影响
5.2 超声除藻抑藻参数选择
5.3 超声除藻抑藻仪的总体设计
5.3.1 装置总体设计
5.3.2 设计计算
5.4 本章小结
6. 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
作者简历
【参考文献】：
期刊论文
[1]2014中国环境状况公报发布[J]. 本刊编辑部. 中国能源. 2015(08)
[2]几种除藻剂对铜绿微囊藻生长的毒性效应[J]. 李今,华江环. 沈阳师范大学学报(自然科学版). 2011(03)
[3]超声空化效应及其应用[J]. 张婵,郑爽英. 水资源与水工程学报. 2009(01)
[4]超声波热效应的应用研究[J]. 卢行芳. 浙江工贸职业技术学院学报. 2008(04)
[5]超声效应及其在机械领域中的应用[J]. 彭丽英. 中国农机化. 2008(04)
[6]荷花和睡莲种植水对铜绿微囊藻生长的抑制作用研究[J]. 李磊,侯文华. 环境科学. 2007(10)
[7]我国湖泊蓝藻水华的广泛性及其危害[J]. 吴应根. 中学生物学. 2007(09)
[8]药剂抑制铜绿微囊藻生长的试验研究[J]. 周律,邢丽贞,段艳萍. 环境科学与技术. 2007(05)
[9]浅谈富营养化水体藻毒素产生、检测及去除[J]. 姜炜. 有色冶金设计与研究. 2003(01)
[10]水体富营养化的形成及影响[J]. 李颖. 内蒙古石油化工. 2002(04)
博士论文
[1]水体中微囊藻的超声控制技术研究[D]. 范功端.重庆大学 2012
硕士论文
[1]环形阵列超声检测仿真技术研究[D]. 韩鹏.中北大学 2010
[2]滇池水质时空分布模拟及生态系统服务功能价值评价[D]. 吕磊.云南财经大学 2010
[3]流速对水体富营养化的影响研究[D]. 蒋文清.重庆交通大学 2009
[4]基于MATLAB的超声波声场模拟及可视化研究[D]. 蒙海英.大连理工大学 2008
本文编号：3701314
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1. 绪论
1.1 研究背景
1.1.1 水体富营养化
1.1.2 水华的产生及危害
1.1.3 常用的除藻方法
1.2 国内外相关研究进展
1.2.1 声场参数的影响
1.2.2 超声波声场的研究
1.2.3 超声除藻设备
1.3 研究内容
2. 超声除藻抑藻机理的研究
2.1 超声场的基本理论
2.2 超声场的物理性质
2.2.1 超声波的衰减和吸收
2.2.2 超声在水中产生的作用
2.3 超声空化作用对蓝藻的影响
2.4 本章小结
3. 超声声场的仿真与实验研究
3.1 数值模拟方法
3.2 确定边界条件
3.3 模拟对象、参数和工况
3.4 模拟结果、分析
3.5 超声声场的实验验证
3.6 超声有效作用距离
3.7 本章小结
4. 超声除藻抑藻实验的材料和方法
4.1 藻种及培养
4.2 分析测定方法
4.2.1 叶绿素a浓度的测量
4.2.2 藻密度的测定
4.2.3 pH的测定
4.2.4 超声辐射功率密度的测定
4.2.5 除藻抑藻效果的评价方法
4.3 超声除藻抑藻实验装置
4.4 本章小结
5. 超声除藻抑藻单因素实验及除藻抑藻仪的设计
5.1 超声除藻抑藻单因素实验
5.1.1 超声频率的影响
5.1.2 超声功率密度的影响
5.1.3 超声作用时间的影响
5.1.4 pH的影响
5.1.5 超声作用模式的影响
5.2 超声除藻抑藻参数选择
5.3 超声除藻抑藻仪的总体设计
5.3.1 装置总体设计
5.3.2 设计计算
5.4 本章小结
6. 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
作者简历
【参考文献】：
期刊论文
[1]2014中国环境状况公报发布[J]. 本刊编辑部. 中国能源. 2015(08)
[2]几种除藻剂对铜绿微囊藻生长的毒性效应[J]. 李今,华江环. 沈阳师范大学学报(自然科学版). 2011(03)
[3]超声空化效应及其应用[J]. 张婵,郑爽英. 水资源与水工程学报. 2009(01)
[4]超声波热效应的应用研究[J]. 卢行芳. 浙江工贸职业技术学院学报. 2008(04)
[5]超声效应及其在机械领域中的应用[J]. 彭丽英. 中国农机化. 2008(04)
[6]荷花和睡莲种植水对铜绿微囊藻生长的抑制作用研究[J]. 李磊,侯文华. 环境科学. 2007(10)
[7]我国湖泊蓝藻水华的广泛性及其危害[J]. 吴应根. 中学生物学. 2007(09)
[8]药剂抑制铜绿微囊藻生长的试验研究[J]. 周律,邢丽贞,段艳萍. 环境科学与技术. 2007(05)
[9]浅谈富营养化水体藻毒素产生、检测及去除[J]. 姜炜. 有色冶金设计与研究. 2003(01)
[10]水体富营养化的形成及影响[J]. 李颖. 内蒙古石油化工. 2002(04)
博士论文
[1]水体中微囊藻的超声控制技术研究[D]. 范功端.重庆大学 2012
硕士论文
[1]环形阵列超声检测仿真技术研究[D]. 韩鹏.中北大学 2010
[2]滇池水质时空分布模拟及生态系统服务功能价值评价[D]. 吕磊.云南财经大学 2010
[3]流速对水体富营养化的影响研究[D]. 蒋文清.重庆交通大学 2009
[4]基于MATLAB的超声波声场模拟及可视化研究[D]. 蒙海英.大连理工大学 2008
本文编号：3701314
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