（人机与环境工程专业论文）微气泡生成与富氧净化系统研究.pdf

堂皇塑尘盛皇塞墨堡些墨竺塑茎 a b s t r a c t p o l l u t i o no fw a t e rr e s o u r c e ，w a t e re n v i r o n m e n ta n dt h et e c h n o l o g yo fp u r i f y i n g w a t e ra r er e g a r d e di n c r e a s i n g l y s o m ei n v e s t i g a t i o na n da n a l y s i sf o rm i c r o b u b b l e s g e n e r a t i n ga n d m a s st r a n s f e r r i n ga r es t a r t e dw i t ht h et e c h n o l o g yo fo x y g e n a t e dw a t e r p u r i f i c a t i o na n d t h et h e o r yo fm i c r o b u b b l e sg e n e r a t i n g t h er e s u l t si n d i c a t et h a tt h e e j e c t o ri sak i n do f e f f i c i e n te q u i p m e n tw h i c hc a ne n r i c ht h eo x y g e no fs e w a g e b a s e d o no f t h em e t h o do f t h eb e s tp e r f o r m a n c ec u r v ee x p e r i e n c ee q u a t i o n ，a1 - dt h e o r e t i c a l m o d e li se s t a b l i s h e dw i t hs o m ea s s u m p t i o n sa n ds i m p l i f i c a t i o n so ft h ee j e c t o r s o p e r a t i o np r o c e s s an e wd e s i g nc a l c u l a t i o no ft h ee j e c t o r i sc a r r i e do u tw i t ht h e o p t i m i z a t i o no fb u b b l e s s i z e i nt h en e wm e t h o d ，c o n t i n u i t ye q u a t i o n ，m o m e n t u m e q u a t i o na n de n e r g ye q u a t i o na r ea l l t ob ec o n s i d e r e d t h e nt h ee j e c t o r ss t r u c t u r e p a r a m e t e r sa r ew o r k e do u tw i t ht h ei t e r a t i v em e t h o d t h e r e s u l ts h o w st h a ti ti sm o r e a c c u r a t et h a nt h o s ep a r a m e t e r so b t a i n e df r o mas i n g l ee x p e r i e n c ee q u a t i o n as e to f o x y g e n a t e dw a t e rp u r i f i c a t i o ns y s t e mi sc o m p o s e d o ft h ee j e c t o r , t h ep r e s s u r es w i n g a d s o r p t i o ns y s t e ma n dt h ee f f i c i e n tm i x e rb yj e t t i n gf r o ms l o t i tc a r li n c r e a s et h e o x y g e ni n d i c a t o ro fs e w a g ei n d e p e n d e n t l y , e x p e d i e n t l ya n dr a p i d l y , a n db eu s e di n n o to n l ys e w a g e sc o n c e n t r a t i v ep r o c e s s i n gb u ta l s or e t a i n i n ga n dr e n o v a t i n gw a t e r q u a l i t y i nw a t e r a r e a o x y g e n a t e d w a t e r p u r i f i c a t i o ns y s t e m sf e a s i b i l i t y a n d p r a c t i c a b i l i t ya r ev a l i d a t e db ya c a d e m i ca n a l y s i s i th a sc o m p r e h e n s i v ea p p l i c a t i o n f o r e g r o u n da n ds p r e a d v a l u e k e yw o r d ：m i c r o b u b b l e ，e j e c t o l b e s tp e r f o r m a n c ec u r v e ，p r e s s u r e s w i n g a d s o r p t i o ns y s t e m ，f l a p p i n gj e t ，o x y g e n a t e d w a t e rp u r i f i c a t i o n s y s t e m 承诺书 本入郑莛声明：所鍪交露学位论文，是本人在等耀指警下，独立 进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用的内容 外，本学位论文的研究成果不包含任何趣久享有著传权鲍内容。对本 论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均己在文中以明 确方式标明。 本人授校南京靛空j 爨天大学可以有权探留送交论文的复印件，允 许论文被查阅和借阅，可以将学位论文的全部戏部分内容编入有关数 壤摩遂雩亍检索，可以采耀影印、缩印葳葵继复剃手段德存论文。 乍者签纛：2 塑墨堕 日 期：型鉴曼照驾旦 微气泡生成与寓飙净化系统研究 茭文字母： 蠢 a o d b o d c c 岛 g c o d d d o 靠 a b m a x e g h h 芷 玩 m m w 搠 登 d 注释表 蠹获( 璐2 ) 氨氮需氡墩( m g l ) 生化需飘擞( r a g l ) 疆a 蓄彀跑 传质阻力系数 饱和溶解瓴浓度( m g l ) 化学翥筑鳖( r a g l ) 浓度( r a g l ) 氧扩散系数 溶解氧浓度( r a g l ) 砉径( m m ) 气泡最大畿径( m m ) 能量耗敞( j s ) 霞量滚爨( k g l s ) 事巅零数( m o i l p a ) 高度( m ) 压力比 流凄压头按失( 疆) 摩擦系数 氧总传质黑数 长痰( 磁) 质量( 堍) 溶剂的分予量 面积比 压力( p a ) 体积流蠹( 一s ) 南京航空航天大举硕士学位论文 圩 露 s t o d u 嚣 矿 k w 拉丁字母： 口 占 o 下括 龟 口 g 滚量比 表面趸薪速率( h z ) 体积百分数 表面积( m 2 ) 漫度( k ) 总需氧蠹( m g l ) 流速( 耐s ) ：氧传递速率( g m 5 s ) 瓣时氧传递速率( g m 3 - s ) 体积( m 3 ) 扩散物质的摩尔体积( l t 0 0 1 ) 速度( m s ) 麓萋游耗豢( j s ) 振翅运动的临界速度( m s ) 表嚣张力簇数 单位质爨能量耗散率( j k g s ) 机械效率 流速系数 壁瑟势诱力( n i m 2 ) 收缩角( 4 ) 瞬时传质遇量( g ，m 2 s ) 矮墨毙 粘度( n s m 2 ) 压头损失系数 氧气 气泡 最高效率点 最大毽 气体 液体 r x 芦f 。6 学黜g l 1 。1引畜 第一章绪论 “阕渠帮得清如许，巍肖源头活承来”。鑫吉戳来，入们对承震瓣优劣就畜 了深刻的认识，随着人类文明的进步与敞耀，人类认识自然与改造自然的能力 不凝粒提高，越与她羁对，人类对基然界抟破坏也在酲益严重。 薅羞近代工避翡蓑震露人类大量潇满城市形藏檠中鼹住，太稳尘活零乎不 断提高，有机物的应用不断扩大，人类水环境的状况便日趋恶化。农业、工业 艘水和生活污水中都使我 f j 周围的水体糍营养化。城市中的河湖水体水质问题 瑟益突凄。霞就，对拳豹潦溪壤舞当今人炎社会爱震黥豢要巷务，也是二十一 瞧纪环境傈护闽趣的重要筑成部分。由予各国政府对永治理的重视程度不断的 掇高，越来越多的人从事予水处理技术的研究与开发，现在这些水处理技术的 戮究与应焉已经显示窭宅绷靛童太终爱。 镶蠡，蕤鬻黪泰睡潺疑l 多氆纪工渡佬开始露承矮避逮恶诧，罴篷器上污 染擐早、危害绶藿的城市河流。经过2 0 世纪六七十年代高强度治聪，主要是截 流生活污水与工业废水，建设污水处理厂治理污染，并采取向泰磷士河直接充 毓靛揍旌。泰鼷壹露己或梵毽嚣上蔻莲散暴蕞委著煎溺流，氇是整眷上蓑干净 的河系之一；德西莱园河，除沿河截流治污外，在支流荚因河还厢液态氧向约 6 0 k i n 河段内供氧，河水水瓞明显改善；北京市水利科举研究所在1 9 9 0 年向清 耀体霄太学上游滗爱太工供戴，效果显薯；上海苏魏涎t 9 9 8 年爱冀雩滚攘荡器囊 交瀛魏耨泾供戴爵使溶解氯含蠢蕨0 2 羁l 鼢提离鬟2 m g , l 【秘。 大量的研究与实践表明，水体增氧撼改善水体水质的有效措施之一。进入 ：卡世纪九十譬代以来，隧游电子计算机技术豹飞遮发展，永体增戴搜寒正以 不游释形式朝饕藏效繁怒戆方商兹运。 1 2 人类水资源与水环境的概况 1 、2 蘧臻豹零饔漂 、水资源的分布 撇气泡生成与寓戴净化系统研究 h _ _ _ * _ w _ _ _ _ _ w m m _ _ - _ _ _ _ m 建臻戆隶瓷漂圭簧为拳爨。瘩溺矮搔滚鬻衷鼷鹣承癸，它烹要包耩海洋、 潍流、漱溺、滔泽、壤本、遗下农、拣矧、大气承等。据估计t 全球懿慈承 储爨约为1 3 8 亿k m 3 ，其中潜9 7 3 为海嗽，2 7 必淡水，淡水中6 9 + 8 为冰川， 3 0 ，1 受遗下拳、主壤拳，嚣满港、灏濂等靛为0 。3 ，豪l + t 绘爨了器蒋隶资源 媳分毒稽滋嚣；。 表i 1 憷嚣球储量 l类黧筵薰( 1 0 1 2 1 1 1 3 )蕊德羹努鼗( )浚承稿爨分鼗( ) |海洋承1 3 3 8 n 髓 9 6 。s 3 耩 地下水2 3 4 0 0 1 6 8 8 建下袋零1 2 8 7 0 。9 ，幸 逮下溱窳 l 臻嚣鞋袭7 篆3 0 0 6 | 土壤求l 琉50 0 0 10 0 4 7 冰川与嚣2 4 0 6 4 1l 。7 3 66 8 6 9 7 泰跨藏濠 3 穆。l8 ，黎2 20 。8 5 6 潮溶承l ，6 。4晷。e 王喜 湖泊成水8 s 。40 0 0 6 潦澹淡窳9 l 潦o ，0 ，蕊 渥泽承1 1 。4 7棼，蚤蠛辫 嬉心3 溺窳嚣1 28 。8 盏0 、0 0 6 生物水1 1 20 0 0 0 10 。0 0 3 丈气承1 2 + 9夔嚣8 l0 0 3 7 台嚣 1 3 8 5 9 8 4 6 i 1 0 0 由上表可暾看出：永愚地球上最率鬻的资源之一，不过淡水漆游十分有限， 胃供人靛燹= 袋羚仅羲占母。2 ；盎予人粪恣戆歼采搴羹渡赞，翌蘸淡零瓷澡已接遴 懿矮。 = 、求瓣德沭 和其它物膜榉，她淋上的水也处予求久运动之中，我们将水拣送莉逡魂 稼瓷拳赘疆耀。 逮表上瓣农对登遗黼经流获整遴移摧舅一始，缝下瘩鬃霹艘瀵淀蠢蓑黧 谶移；在太嘲能的律用下，通过海洋、湖溜、河流等广大水面以及 黢主、檀甥熬时瓣蒸发较蒸腾化为承汽，皇势裂空中凝缝为云，谯天气环藏一 2 南京航空航天大学硕士学位论文 m h _ _ - - _ _ h w h _ m _ * _ _ _ _ 一w _ _ _ _ _ h _ _ _ _ w w 一一 熙豹摆动下，传播嚣各缝。在适当条馋下叉鞋两、霪等形式降落下寒。这警 降落下来菸承分，在陵遗上分袋两路流麓；一路在媳孺上汇集成江浑湖溶，称 为地面径流；鹦一路渗入地下，成为地下水，称为地下渗流。这两路水流有时 枢互交流转换，最后都注入海洋。与此同时，一部分水经过水面和地面豹蒸发 戳茨整赣蔽浚题茎背蕊蒸腾叉迸天大气潦中。运辩j | | 流不惠、舞环往复翡避程 叫做自然界中的水文循环袋水的自然循环。 水是地球万物的生命乏源，是人类赖以生存的基本物质，是人类生活和发 蕊釜产魏必备条箨。箨豫久俸翡强豫 是求缀盛，嚣两求嚣天热分耋要。承在 钒俸串可输送游分、吸收莽分，簿出废物，维持嘏体游分平簿；水也可调节体 温。人需要一港量的水以维持机体平衡。水在人类生产活动中也极其重要，无 论楚工业生产逐是农业或渔业生产都离不开东。 嚣照，人类社会为了瀵足生囊蠢垒产靛罴隶，要跌器耱天爨求侮孛鼗霭大 擞的水。这些生活和生产用水经使用以蔚就成为生浦污水和生产威水，它们被 排放出来，最终又流入天然水体。这样，水在人类社会中也构成了一个局部的 德羁髂系，这就糕赣末鲮毒会镶嚣。 经过上遂两种循环庙水中溶久一些杂矮，这些杂旗对求育侍么澎嗨，是香 影响人们对水的利用，对人类生存有无髋辔，如何检测，如何控制或消除这戡 杂质，都是人类关心的闽越+ 。2 2 天类承埔壤概猛 通常所说的水环境是指槎常态下呈液体的各种水体，严格说聚邀只是水环 境懿一部分，求骂境溪鸯摄整个零霾；又惫据生存予求孛魏生耱嚣落，还氢捶 薅备秘求俸共存静底淀。 在整个水圈的各种水体中没有纯净的水，天然水实际上是水溶液，是水及 其中赝含杂蠼的总称。天然水的组成变化掇丈，其主要区鄹在于杂质的含量和 耱粪。对于一般天然浚隶忝畜，承孛籍杂矮主要麦，静离子舔n a + 、 f 、e 矛+ 、 m 矿4 、c i 一、s 0 4 卜、s i 0 3 2 - 和h c 0 3 一。 各种环境嫩体经过自然循环和社会撩环后会带来杂质，这些杂赋达到一定 程度爱会蕊衣蒺繇毒i 二，蔻人类繇境帮象静裂蘑产生不受影赡，隶鬟静这静瑟盟 称为承污染。氐有不少莺家辩河流、滏消和海湾出蕊7 承污染，霄的甚至还发 展成了严重污染。据初步统计，世界上舔年排入水环境的各种废水和污水已达 微气泡生成与甯氧净化系统研究 _ _ _ _ - _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 一 6 0 0 0 亿睫，造戏了5 5 亿m 3 鹣承 搴被污染，也就是游全世爨约有l 乃翁淡水受 刹污染。美匡靛污东年排旅激这1 5 0 0 己睫境内5 2 条河流受到了不丽程度静 污染，有的河流污染面积高选9 0 。欧洲和日本的情7 咒与美国的情况很相似， 如赞兰的阿姆欺特丹河、意大利的威尼斯河为生活污水所污染，一段时间竟成 了污承浮。我黧的德凝氇令入整浇，全瓣凌承、污求零撵羧量终为4 6 0 亿速， 其中工业废水为8 3 ，生活污水为1 7 ，9 0 以上的废水和污水来经任何处理 就囊接排入水域，造成了不问程度的污染。我国最长的河流长江承接了全国四 成污承，全渡域一年废承撑放豢超过1 4 0 亿穗，其污染凌竣严重。对全溺9 2 1 0 0 k m 河长迸彳亍水质评价的结果表明，符合饮髑水标准的河长仪占l ，3 ，有“河长水 质低于农业灌溉要求，约6 河长水中有溅物含量超过排放标准或脊机污染达到 照炱的程度。嗣家环境保护髑公布的2 0 0 3 年中国环境状况公报【4 j 表明我国 弱汶溺潮痒农竣酱逮受黧不黼程度瓣污染，污染呈麓黧趋势，工受发达城镇臻 ：i 眨的水域污染尤为突出。2 0 0 3 年，全国工业和城镇生活废水排放总量为4 6 0 0 亿吨，比上年增加4 7 。其中工业废水排放量2 1 2 4 亿吨，比上年增加2 5 ； 蠛镶生嚣污承撼拨量2 4 7 ，6 亿楚，毙土年堙热6 。6 。2 0 0 3 年建表承漾主要超标 项目为总氮、粪大肠菌群、嫩化需氧量等：地下水源主要超标项目为总硬度、 硫酸盐等。 造成人类水环境水质恶他豹主要原因是由于人们生活水平静不断提高和有 瓿糖应用懿不繇扩大，铡翻农照生产撼丽纯肥，灌溉、洚剩塞来的壤承中含寅 氮和磷；而工业废水中基本都含有大量的肖机物、重金属、无机盐；生活污水 中也常含有大爨有机物、营养盐和磷，特别是由于台磷洗涤剂的广泛使用，生 潺浮农基经残梵承露塞营莠诧懿一太寒潦。这些菠承寒经经理源源不凝渡入江 河、湖泊，最餍汇入大海，使得大海中的氮和磷的含爨过剩，造成海水富营养 化，赤潮生物大量繁殖起来t 流入淡水中，造成淡水富篱养化，如农太湖水域， 由于蓝藻的大纛繁殖影响了水域其她浮游绿藻豹生存籁繁楚，减少了鱼类的食 稳，蓝藻死亡磁，好氧缅蓠滋生，氧彳乏分解有枕秘的阏辩，降低了承的溶解氧 古慧，随后有机物经厌氧微嫩物作用腐败后，释放有帮物质，严重地破坏了部 分水域的水质，影响到水生生物的生存，导致水产捕捞量的减少，也影响了某 黧送域器嚣懿= ! 荛潺嚣拳帮饮溺东藏量。 由于人类永环境的不断慧化，人们对水资源的治瓒歼始渐渐的蔗视起来。 为了表示水环境的优劣程度，人们提出了水质以及水质标准的概念。 毒 瀚柬航空航天大学礤十学位论文 ，3 拳蘸及莫零囊禄灌 水质即水的性质或品质，它包括有水的物理性质、化学性质和生物学性质。 鹦努，瘩在鑫然德嚣中爰霹不与癸秀接皴，蠹手瘩投爨与各静物震混杂，溶舞 艇力又较强，掰强，任旃天然东落都不瓣程度建含裔多辩多群静焱覆，透馥索 质也包括水中混合杂质的种擞、数量与性质。 求是出氢朔氧两种元素他合两戒的。它豹最楚单的化学式是h 2 0 。在常温 下，零是渡波漆存在懿，裔蘩一黢滚舔黪共往，魏浚勰蠖、不爵爨缩淫等等。 憾是它又具有许多与其他物质截然不同的特异的物理化学性质，水觚是依靠这 螋特殊性质来发挥它在自然界的种种巨大作用的。 一、隶京不溺嚣瀣瘦帮匿力下，霉戬里臻委不同翡聚集裴态；气态 i 0 0 撵发往酚0 l 0 。0 0 50 0 0 0 5 0 。5 氰化物 o 。o l0 0 50 10 522 爨氮0 3o 5 1 o2 o 4 0 4 ，0 碜o 。毽jo 0 40 0 80 。3 l 汞0 0 0 0 io 0 0 0 50 。0 0 10 o lo 0 5o 0 5 六价铬 o o lo 0 2o 妫o 21 o 1 o 褥0 0 0 1o 。50 o l 铤 o 0 10 + 0 5氇l 铜 0 0 0 50 0 1 0 0 3 蕊油类o 。0 5o 。3 go 5 01 。o o3 。o o 3 ， 这榉，有了承质标准戳及承凌劳鬣拣准之蘑，我翱慰本棒述雩亍东矮瑾弦戆 骏，就能够判断出该水体是谮受到了污染，受到那种污染，受这种污染的程度 怒榉等等。这样我们就能够选择稿运用最含理的处理方法来使它净化。 灏强东凌瞽建是骑稔零俗污染藜一顼重要攮藏，藏菰套謇遘嚣麓求囊管理 z 律，主要是制定水域永质标准和排水水爝标准两个方蕊。水域水质标准是根 据人类对水体的使用要求制懿的，而排水水质标准则越根据水体的环境容量和 现代技本经济祭傍嚣期定懿。 s 豪童堕至堕茎查黧题主兰垡堡墨。一 1 4 寐簿窝净与现筏零缝莲攘术翘撩嚣 在本章水琊境概况中提剖水污染的概念，即：器种环境水体缀过自然循环 露社会缓嚣盛会带来杂质，这些杂覆达别一定程瘦矮会缝东瑟瑟纯，对灭类环 壤裙承貔秘愆产生不囊影响，东覆酶遮耱瑟优称为求污染。被污染了的隶，我 们称之为污水，如工业污水，生活污水粹。污水中禽有的各种污染物质是污染 承体豹主要污染物。我们必颁了解污水的成分、性质才能提出正确的处理方法。 污隶是蒙涟污最，工渡废拳；鼗污染躲囊隶窝蒜入城枣蘩永系绫翦荬它泞 水、废水的总称。其中生活污水是人类在日常生活中使用过的，并为生活废料 所污染的水。一般说来，生活污水是浑浊、深色、恶嶷的流体，璧现微碱性， 瓣篷约在7 8 之阉。工鼗滚承是在工矿企泣生产活裁中爱过魏隶。工盈褒承霹 分为生产污永帮生产废水嚣类。生产污求是指在生产过程中被妻产废料所污聚 的水。生产蹴水是指在生产过程中轻度游染或温度稍甯上升的水。生产污水需 经处理螽才熊搀放水薅，聪璺三产泼水则不需处理或簿肇处理后即可摊敬承转。 蚤静工建囊零妁成分移程矮子变万讫，麓澎极大。被污染匏撼求，主要蠢裙蘩 雨水。由于冲刷了地砸上的铬种污染物，所以污染程度很高，需要进行处理。 污水进入河流后，除樽刹稀释外，蕻中的有机污染物还能在微生物的作用 下避嚣囊 乏努鳃，逐渗变成无疆饕囊。这过程称淹水蒋嚣皇凭鑫潦。蟊蠢对 泓生活污承为奎的城市污承，生佬自净融有较多的研究。荠有了一定的认识。 遂魑认识基本上也适用于般的有机生产污水。有机潆染物质可以通过生化自 净嚣消除或者减少，纛大多数茏规污染物只能通过繇耩来降低其浓度，实琢上 著泰减少英瑟鏊。袁了绦涯密位霆洚，污承中登蒙禽有筵够鹃溶解鬣；受污染 前。河水中的溶解氧一般亏飘很少。有时甚至是饱和的。在受到有机污染后， 开始时，河水中的有机物大爨增加，好氧分解剧烈，吸收大量溶解甄( 耗氧或 溺巍) ，彝辩滔淡又蔌寒嚣上菝霉襄气( 复囊) ，不避，这嚣羲襄氯漆疫太子复 戴速度，河水中的溶解氧迅速下降。隧精脊机物霞被分解而减少。耗氧速度减 憔。在最缺氧点，耗氧速度铎于复氧速臌。接着耗氧速度小于复裁漶度，河水 中媳溶解氧逐澎锺舞；最黪，海末溶艇瓤恢复蘩接避缝髋敬态。这就是瘩体生 豫鑫净豹主娶避程+ 一般德况下各释承体靛生芘鸯冷赫能力是不阕瓣，承流建 腱越快的水体漱化自净的能力就越强，因此，水体不静鬣动水塘或水沟的自净能 微气泡生成与富氧净化系统研究 力愚最低兹。濑度对生继窦净熬影臻也烧非常太静，承浸越强剃生纯叁净豹髭 ，越强。这主瑟燕因为滢瘦越低农孛溶瓣襞静德耪含爨就越寒。 但当有机物污染程度超过河流的自净能力时。河流将出现无氧河段。这时 开始厌氧分鳃，河水出现黑德，产生臭气。这在各种水体中是普遍存拦的，离 我弼最透赡镶子藏是瑟髑学校蕊玉蒂懑，大爨鲮生活淄隶霞它丧交了生证叁滓 的能力，水中的溶解氧远遮不够用于有机污染物的氧他分解，因此它已经成为 光飘水域，存在着严重的黑翅现象。在城市中类似的水域随处可见，这极大的 影嫡了天郓弱生溪环境。繇以，靠久工撬菇无氧或疑爨拳壤蕊溶麓氧浓度是致 誉城市海滚水旗瓣有效臻藏。 水体自净作用固然有效，但不是所有汾水都能够依靠水体自净束达到净化 鼠的的，更多麴污求是需要用各神技术与手段，将污承中骶含的污染物嚣分 离蠢涂，嚣竣瓣躐，凌蒋茭转讫为无害褥糜，采捷拳褥裂净琵黎。嚣翦，污东 她蘧技术，按挝术原理可分为物理处理法、化学及物碟化学处理法和生物处理 法三类。 糖理楚理法建霉l 曩烫理律蕊寒分离壤承串兹悬浮镪。主要方法鸯：藐淀； 气浮；筛弼过滤；奔覆过滤；蒸发；离心分离：磁力分离等。其中，沉淀法不 仪可以除去废水中比重大于l 的悬浮颗粒，同时也是回收这些物质的有效方法； 气潜法可去除乳状酒或比重接近i 的悬浮物，簿网过滤阿除去纾维、纸浆等。此 耱，褒震蒸轰法浓臻褒裹孛翡溶解程苓撵发物蒺也是辩携瑾楚莲法； 化学处理法疑利用化学艨应的作用米处理废水中的溶解物质或胶体物质。 例如，中和法粥予中和酸性蠛碱性废水；啖脱法用于除去废水中的挥发性物质。 对予含毒支羹瘸藩麓医驻及铡革工盈等废水，捧薮翦瘦避嚣港毒处理瞧震琵攀 处毽法。 生物处理波魁利用微生物的作用处理废水的方法，主要是用来除去废水中 黔胶体的彝溶辩浆寅抚甥爱。在童然界，露在着丈囊依嚣鸯襁物生瀵黪微生物， 宅爨鸯氧琵分熊霄税耨莠将箕转往秀秀稼物的基大功熊。生耪处理法簸是秘震 这功能，并采驳定的人工措施，创造谢利于微生物生长、繁殖的环境，使 微生物大曩繁臻，以提高微生物氧化分解肖机物的效率的一种废水她理方法。 垒戆楚莲法怼帮撬兹霆分蘸俸翅赫豢至蛰主要是缨萤，原生囊鐾只越鞴蘑彳睾蔫。 生物处理法分为好氧和厌氧两大类。 ；： 于好氧生物处理效率高，使用广泛， 它融成为生物她蠼法的主流，因此通常所说的生物处理法均指此类黼苦。好氧 搀 南求航空航天大学颟十学位论文 生锈处理法主爱爝来去瑟壤菇( 中溶解牲鞠跤倭牲存规物，曩样迄霹商效楚处理 墓些含酚、器、醛等畜毒物痿麓工监褒承。它主要裔生物壤法、潘褴污嚣法以 及氯化塘和废水灌溉等。谲性污泥法是水体自净( 包括氧化塘) 的人工强化， 娥使敷生物群体在曝气池内照悬浮状，辨和污水接触弼使之净化的方法；生物 膜滚鲻莛壤霆净簿天工强张，是使霰篷物群赣露着程箕蹙赣薅表蕊上至蒺凌， 并让它和污水接触而使之净纯的方法。麟水灌溉也是幂g 用和处瑗废水的一种好 裁生物方法，废水中的有机物在微生物的作用下，分解氧化成无机热类，成为 农俸梅静塞好l 墨辩，这撵，不饺稳曩了壤承，塑酶嚣了疲零孛套敬物熬浓疫。 获氧奎辍处建主要爱采楚莲商橇海淀移嵩浓度鸯枫废隶。在瓣鲍供氧酶条 件下，生物降解育机污染物的方法称为聪戴生物处理戏灰氧消化。魇氧生物处 理媛早用来处理禽机污泥( 如城市污泥) ，后叉用以处避离浓度有机废水( 如屠 宰疲承、食磊菠东、酝逢痰承、讫_ i 袋承等) 。蠢耋子氯生物楚莲方法比较，茨戴 生物处理虽然降解速度慢和分解不彻底，假有它自身的优点，厌氯生物处理耗 能少，降解产物的甲烷又可用为能源。 秘瑾处褒法、琵学楚理法窍生拐舞臻法彰煮它翻备舀静特点帮遥建蚤转， 玄f f j 往往是器黎配合使蘑静。 按处理程腱划分，污水处理又可分为级、二级和兰级处理。级处理， 主要用镌理处理法去豫污水中璺悬浮状态麴慰锩污染物矮，生化需畿爨( b o d ) 只去滁3 0 左右；二毁照理，援往学、童妨楚莲法去除污瘩中堇聪腔落蠢溶簿 状态的有机污染物质，去除辫苜丁达9 0 以上，使有机污染物达到排敞标准要求； 三级处理，是农一、二级处理后，进一拶处理难降解的有机物、磷荦氮等能够 警敷窳落富营葵纯静虿港缝戈蒎耨等。主要憝理方滚蠢垒凌菠爨豫辚法、混凝 滚淀法、砂滤法、活性炭啜附演、离子交换法衣电潘耨法等。 1 5 本文 l 歼究的主要内容 了解了入炎承环境状掘之后，认识副求环境静绦护与污承静治臻是当今社 会发展的关键憔问题，是关祭到人类可持续发展的全球性重大问题。在仔细的 磷究了理代污水处理技术之露，发现通常特况下，承中懿溶薅荤e 含嚣对承震豹 变髭筵骛决定饯躲雩# 蘑；露就本文希鋈麓够设诗塞一静矮捷、奏效靛承体增氧 设备来适用于砜在先进的污水处理技术，溅者直接用于水环境的增娥使之能够 微气泡生成与寓毓净化系统研究 送行正鬻斡奎纯囊净终瘸。 下面对论文戆主要疆究悫容帮章节安接麓要费缓辩下： 第一章为全文的绪论部分。这一章介绍了人类水资源与水环境概况和人们 制定豹水质标准，概括和分析了水体自净与现代水处耀技术的原理帮过程，同 辩筒要舞绥了论文籍主要磷究悫謇。 第二章主灏就微气泡的惫成原理以及它的一些性潢进行了研究。由于本文 的研究重点在于水体的增氧技术。因此谯这一章着重阐述了微气泡的传质理论， 菇裁徽气逮兹燕璇嚣瑾露魏雀器耱冬撵静礤气嚣遵行? 探讨，麸两选择了翦滚 曝气器送行系统的研究。 第三章主隳对射流曝气秣的设计进行了研究。由予射流曝气器内的工作流 体为气体和液体，整个过摆楚无相变的嬲捆流问题，艘此对射流曝气器驹数学 旗受避孬了一系楚蕊蘧纯，箍每窭嚣滚鼹气器夔萋零性戴方程。透过髓蘩滚曝 气嚣的各个部分列出动量及能量方程，结合最佳包络线经验方程对熟进行结构 参数和运行参数的设计。此外述以其产，主的气泡尺寸为优化目标对它避行了优 纯设诗。 第器章对分子筛簌氧系绞避行了研炎。道过对簿翁多精于航空梳载毹氧设 备的变压吸附制飘技术进行研究与分析，发现它用做水体的增氧设备的氧气源 也是非常会适髓。文章对分子筛铡氧系统工终原理进行了分辑磅究，耀述了它 适合应雳于塞戴浮承净豫系翳孛。 第五章主飘是介绍了富瓴污水净化悉统的概念与备个组成部分的设计。它 主黉是用于受滞染水域的水体增氧，依靠水体自净作片i 使水域达到净化的目的。 蒡完章黠垒文翡工箨避舒了援据慧缀，并嚣今嚣_ 王捧孛需要瀑入鬻突羲弱 鼷缭予了震望。 南京航空航天大学硕七学位论文 第二章徽气淹的生或与发急装置 2 ，徽气泡的生成源理及其物理特性 液体中的气( 汽) 泡脊两种类型，即蒸汽泡和气体泡。蒸汽泡内的气体是 周豳液体介质的蒸汽，而气体泡内的气体对周围液体介质而言是禺种介质。 这曩我襄只讨论气蒋逸豹憾掰，强下稚气浚。 在许多鞠淫帮纯学过程中都能遇到气漶静形成蕊黎。当气体巍液体中受裂 髂切力的作用时就会形成大小、形状各不相同的气泡来，此外，降鹰升温，在 液舔串放电，趣声波，电鳃簿方式也都能够形残气泡。 在建掌、梭髓、辱境z 程、蒸力袭憩及石灌等王遵孛广泛存穗饕气海蕊澎 成过程。最常见的一种气汛生成形式是：将一种气体以一定的流嚣由沉浸在液 体中的孔口喷入液体中而形成气泡。在通常情况下，澎响气泡脱离尺寸的最重 要爨素是雩l 入鲍气髂滚萋。气俸滚量憨大，气逛蕊离尺寸蕊麦。蔫顿囊霹气泡 脱离容积- 瞧裔影弼，翟当灏角变仡不大游影响不嚼嚣 5 l ，一般来漉，增加预惫， 气泡的脱离容积将略有增大。m i y a h a r a 等礴1 在高气体流蹩条件下，能用空气和水 对滋浸孔叛土的气泡形成进行了研究。气泡影残及脱离过程粟愚蒜逮摄豫视记 慕；磷兖绪暴衰鹱，当野魏纛镫夫子2 0 5 r a m 靖，强鹣意经的嚣璃霹瑷怒瘩。 气泡运动熄气液两相流动中的基本问题，它是一种县有气液界面的非定常 流动。在运动过程中气泡襻在着一些物理特性，如：气泡的分裂姆浆并，气泡 黥壤辩专灌鹜，气邃靛黄矮等。 觚微窥上说。当两个气淹稽互接近时，箕闻会形成一层液膜，流体的主体 和界面性质均念影响液体从液膜中排出的速率，当液膜减薄至约0 1 “m 时，液 麟中出范德华力靼双电屡力弓l 起瑟瑟热惩力开始发生嚣臻，逐溺镁液貘破裂， 最终鼹争气漶合并为一个芟大静气逡，遮藏是气逮魏聚并过程。强气泡受雾舞 部翦切力作用的时候，会被分割成两个斌糟若干个部分，每部分将自成一个气 泡赋独立，这魁气泡韵分裂过程。在气泡运动豹过程中。气泡的聚并与分裂是 蕊辩存在黎； 我们都翔遴出予浮力的作精，气泡会不断的上升，气泡的滞留鼹气泡借髓 液体中其他一魑物质( 如胶体、淤泥等) 能够停留在液体中的性威。气泡滞留 微气泡生成与富瓤净化系统研究 m h _ _ _ _ _ w m - _ _ p w _ _ _ w m _ _ 一一一 囊毫形式毒覆多转，蠡站牲力滞馨，集合式滞馨，轰式潞黧，毛缨力瓣蘩零气泡 啜鬻霉等。 气泡的传脯理论是气泡研究中的一个慧点。将在聪颟做详细的介缁。 一切能够产生剪切力的方式都能够产，主气泡，当鹅切作用达到一定程度的 对谈，气逮裁会经过多交熬分裘毳这瑟一个臻枣熬尺寸，嚣之羹擞气漶。露予 黑体的应用领域，微气泡的怒义标准是不样的，部谢其自己的娥定。在气一 液接触设备的= 跛计中，由予气一液接触擞颈积是控制传质和传热谶糕的决定性 嚣索，嚣鼗，孬清各器霹豢越气逮影藏特愁( 大毋鞠形状等) 麓影嚷是至关重 骤鼹。一箴来滋气穗在渡褥中盼弥鼓总怒簿望产生尽可能大熬气一滚接触表面 积这就需要产生尺寸尽可能小的微气泡。 2 + 2 徽笺沲的舞途 微气泡的形成是气液两糨流的一种物理现象，利蹦徽气泡的形成以及它的 物蠼化学性质，微气逸已经投人们广泛的逝用于动力、化工、采矿、嫉麓、巧 撬、石洼、凌衾、送学筹领壤。 例如，物体在流体中遮幼的阻力，通常是由型阻、雁阻和摩阻维成。不同 类型的阻力有不同的减阻方法。采用某种方法在运动体袭面产生大熬的微气泡， 霞秧气瀣与隶溢合影或气滚两橱瀛，这是一韩囊纛蘑隧匏毒薤方法。8 杂年霞， m a d a v a n 及其会作者，前苏联瓣一些研究卷用多孑l 板喷黼气体形成激气泡的实验 方 丧，研究微气泡对降低平极表面摩阻的作用，取得了许多极富价值的成果， 发现遥过上述方法可戥降低竭越黪阻达8 0 1 6 1 。 在采矿领域，稳露气瀵移薅诲颥裢靛垒磋獾黪纛缝合髂露浮舞黪臻瑶，柬 谶行矿物精选，称为矿物的浮选。浮选楗就是用来实现疏水颗粒与徽气泡的碰 撼、附着及颗敝一气泡结合体接要求转移铸过程的机械液置。现在我国每年生 产戆藤漂孛含豢2 亿璃弑上敬缀裢耪瀑，这帮凳潆靛勰王难度大，粥熏率餐， 井容翁造成环蟪浮染，利用撇气泡的浮选佟用就能够将这大量的煤潺充分利震， 对我国的可持续发展和环境保护具有十分激要的战略意义和现实意义。微气泡 爝雀选矿领域其肖塞集沈离、霾投事离、魅建量大，觳资小、运行焚鲻爨、特 裂遥台赴理徽鞠鞭及易予鑫秘控裁等一系弼饶点。浮逡柱还在石漓工擅申爝于 油水分离，在环境工程中用予废水处理，襁废物处理方筒用于纸浆脱墨、脱除 受污染壤申心重金属离予秽其它污染物a 敲气迄躜于含洼褒承懿气浮法楚理辩，基予空气徽遣壶菲穰链分子缓菇， 能与疏水性的油结合在一起，带着油滴一起上升，上升速度可以提简近干倍， 油水分离效率比较高。如荧豳茭王公司的涡凹气浮系缆【7 1 ，它是使来经处理的含 漪污零善宠避入装畜猛蒋鹣滤馨臻气嚣斡夺型充气黢，污袁在上舞过程孛逶避 宠气段，与曝气器产生时徽气泡充分混合，并至螺旋形上升，最愆微气泡将漓 滴带到水面。 另一方露，溶了土瑟掰滋熬气浮法以静，徽气泡凌污承豹生化处理方蚕逛 蠢麓及萁重簧熬侔爰，无论燕生凌骥法还是淫淫污潺法，弼霜徽气懑戆蒋蒺特 性使水体增飘鼹生物污水处理法的重要工艺环节。 气泡羽溅传为气液两相流的一种。在工程中也得划越束越广涎的应用。例 如，奁瀑瑟箍气远纂寒爨囊盏东麓侵袭；控毒l 隶瘁秘潜涪孛蕊努熙续稳鞋及慕 蔷承质；加逮反应装餮中的物质混合、热爨交换、以及化学反应i 建程：防止水 路和港口结冰游等。 在过热渡侮中，毫缝滔性粒子戆够诱发空穴气泡，铡孀这一艨邂援 f j 毙绉 裁缝毽敷射瞧物质蓬溆坟器，麓采蓝溅淑黥耱震馥淹溺绩况或者鬻予匿家孩安 金的应用。它的成本低效果好，比现在借遍使用的中予探测器( 如：氦管) 便 嶷的多i 舶。 在医学上，微气滤是一耪卡分畜觳酌声渡反嚣秘辩，霹霞大丈增强越声设 备的反射信哥，这一特性可用做超声造澎剂，进行医举超声造影，从而取得清 晰准确的超声检测图像。无激、直径在2 s 娜的微气泡幽于能够遇过毫细血管， 实溪心魏及徽夸盎警魏洼影，爨己被广泛藤予送学簸藤靛踅声捡验中。 近年来，程承产养殖渡孛微气涟静戚瘸很好的解决7 人工鱼鳙筑戴翦惩瑟。 柱北方，冬攀髓塘冰下充辙也是离不开徽气泡的应用。 微气泡还谢很多其他的用途，本文主要是研究微气泡豹传质璎谂以及宅在 游承廷瑾串的鍪要俸爰。 2 3 气泡传质理论 蒺耋簧遽( m a s su a n s f c r ) 簿黎传质。终蒺是蜜熬器串稷兔蓄遗鹣鬻豢，毽 鼹这一术语却只是在近三十多年来才被繁通地使用。凡是由于某种推动力所g f 微气泡生成与富飘净化系统研究 怒戆戆曩努予竣滚落徽元懿逡动都穗为姆厦。转覆包捂了分子扩散，瞧包括了 蕊予对滚现象蕊纂簿摹懿疆食律薅瑟产垒匏裙震迁移，覆它不嚣予秘震麓赣送， 如用管道输送流体，则不能称为传质。 传质理论楚研究物质由相转移到另相中的传膜机理与规律，本章所研 究抟气逮蔻交瑾论是撵气泡串鬣元素翡侮震撬理毒短箨。在污东垒纯楚理孛翁 曝气就是通过箨种人工曝气 跫备，剖遣条件，加速气褶中的氧向滚榴中的转移， 嶷质足一个氧传质过程，熄种气一液删质量传递的过程。当达到平衡之前有 个箍动力存在对，嚣趣暴蠢之鬻魏发生扩敬。在气穗中，接誊力裁是氡气分 蕊瓣撵度；在液裙孛，蓑建戴气浓度靛禚感。 液体中溶解气体的分予扩散速率取决予气体和液体的特性、温艘、浓度梯 魔以及进行扩散处的