CO2溶气气浮法气泡生成规律及试验研究
随着社会的不断发展，工业生产过程对自然界水体的污染程度日趋严重，因而需要对污水进行更为有效的净化处理。气浮法作为一种高效的净水手段，通过在水中生成大量微气泡并与絮粒结合上浮，从而实现除杂净水的目的，而溶气气浮法以其操作简便、释气量大等优点，在气浮净水领域应用广泛。 为了更好地研究并总结溶气气浮法气泡的生成规律，本文首先分析了溶气气浮法的优点及其影响因素，理论研究了气体在水中的溶解机理，运用相关软件计算分析得到不同溶气方式对氮气、氧气、CO2气体在水中的影响情况。然后研究了水中微气泡及絮粒的生成机理，对微气泡成核过程进行了热力学分析。最后结合动力学分析得到了絮粒在水中的上浮速度计算公式，获得了延长微气泡悬浮停留时间、增大带气絮粒上浮速度的方法。 以理论研究为基础，设计了以空气及CO2气体为溶质的溶气气浮试验，组建了包含供气、溶气、释气与微气泡采集测量四部分系统的试验装置。通过改变溶气压力及释放器出口直径的大小，试验得到了不同溶气及释气条件下微气泡生成的平均直径。在试验研究的基础上，运用Fluent软件对三种TS型溶气释放器在不同入口压力条件下释放器内部及出口处压力与速度的变化情况进行了数值模拟分析，得到了不同溶气与释气条件对微气泡生成直径及数量的影响。 通过上述相关研究，可以发现在相同条件下以CO2气体为溶质进行的溶气气浮试验所生成的微气泡直径普遍小于空气。随着溶气压力的增大，微气泡生成直径逐渐减小，不同条件下生成的微气泡直径差值亦呈减小趋势，将溶气压力由0.2MPa升高至0.4MPa微气泡生成直径减小幅度最大。研究同时发现，在相同溶气条件下，随着释放器出口直径的增大，微气泡生成尺寸减小、数量增多，其在水中悬浮停留时间更充分，从而有利于微气泡与絮粒的充分黏附，最终获得更好的气浮净水效果。
污水处理;溶气气浮法;二氧化碳;微气泡;絮粒生成;热力学;动力学
西安石油大学
硕士
化工过程机械
李景明
2022
中文
X703.1
2023-05-23（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）