微小功率装置改善富营养化水体品质的研究

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1、江苏大学硕士学位论文摘要底层微孔曝气和机械扰动增氧是改善水体富营养化两种有效的方法，但这些方法存在功率高，能耗大等缺点，并且在湖泊、水库、池塘等电力输送困难的地方实施困难，推广难度较大。针对此问题，本文设计底层曝气和机械扰动两种微小功率装置，输入功率约为9．3W，在12m3试验水池中，加入高浓度污染用水，经半年时间连续作用表明，装置有改善水质的效果。理论上，该装置放大后投入湖泊、水库、池塘中，也将起到防止和改善水体富营养化的作用。研究采取水质指标对比方法，分析水池中各装置改善水质的效果；用流场模拟方法对装置产生的流场进行动力学分析，为后续研究建立基础。本论文主要研

2、究工作包括：(1)通过文献阅读，分析了造成水体富营养化的原因；构建了三个试验水池，设计了底层曝气和机械扰动两种微小功率装置，在此实验平台上进行水质改善试验。(2)测量了水体透明度、溶解氧、pH值、水温、总氮与总磷、化学需氧量等水质指标，以此对试验水池水质改善效果进行评价。(3)运用SPSS软件对采集的试验数据进行了试验结果分析。(4)利用FLUENT软件对两装置产生的流场进行了模拟分析，对底层曝气装置主要采用气液两相流中(VOF)模型进行气含率分析，对机械扰动装置主要采用多重参考系法(MRF)进行速度场分析，并进行了实验验证。研究得到如下结论：(1)底层曝气方式和

3、机械扰动方式产生的溶氧量平均值分别从8．0853mg／l和8．9527mg／l增加到10．7580mgO和11．0037mg／l。进一步分析标准差，表明溶氧量分布较均衡，打破了溶氧量分层，有利于水质的改善，且机械扰动方式效果更好。空白对比池溶氧量平均值变化较大，且溶氧量呈下降趋势。微小功率装置改善富营养化水体品质研究(2)底层曝气和机械扰动装置将水从底层提至表面，形成循环作用，打破了水温分层现象，也有利于水体净化。(3)以氮、磷作为模拟污染源定时定量加入试验水池，添加浓度分别为0．042mg／l和0．0032mg／l情况下，底层曝气池总氮、总磷分别增加0．008m

4、g／l和0．002mg／l，机械扰动池总氮、总磷分别增加0．006mg／1和0mg／l，空白对比池总氮、总磷分别增加0．038mg／1和0．0031mg／1。表明底层曝气方式和机械扰动方式均有改善水质的效果，且机械扰动方式效果更好。(4)流场模拟分析表明，底层曝气装置空气流量增大时，相同时间内，导流筒中气含率分布变大，溶入水中的氧气量增多，达到了一定的增氧效果；机械扰动装置转速越高，导流筒中流速越大，溶于水中氧气越多，模拟分析和实验测量结果相近。关键词：微小功率，富营养化，底层曝气，机械扰动，水质指标，溶解氧，FLUENT模拟Ⅱ江苏大学硕士学位论文ABSTRACT

5、Bottommicroporousaerationandmechanicdisturbancearetwoeffectivewaystoimprovethesituationofwatereutrophication，butthesemethodshavesomedisadvantagesashigh·powerandlargeenergyconsumptionetc．Allthesedisadvantagesmakethesemethodsdifficulttoapplyandpromoteintheplaceswherepowerishardtoreachto

6、，suchaslakes，reservoirs，ponds，etc．Tosolvetheseproblems，bottomaerationandmechanicdisturbancemicro-powerdevicesmentionedinthispaperaledesigned．Thetwodevicesareoperatedinthe12m3testingtankswith9．3Winputpower,joinhighconcentrationpollutionwater．Afterhalfyearcontinuouslyoperating,wefindtha

7、tthewaterqualityhasbeenimproved．Sotheoretically,thelargerformsofthetwodevicescanbeappliedintolakes，reservoirsandponds，andtheyalsocanchangetheconditionofwatereutrophication．Researchmethodascomparisonofwaterqualityindexesisusedtoanalyzethewaterqualityimprovementbyusingthetwodevices，andf

8、lowfi