圓柱型曝氣容器中氣泡羽流運動與氧轉(zhuǎn)移規(guī)律研究.pdf

1、曝氣池是污水好氧生化處理系統(tǒng)中普遍采用的重要構(gòu)筑物，曝氣池內(nèi)的氣泡羽流運動分布規(guī)律直接影響到曝氣池內(nèi)氣－液－固三相的接觸和混合效果，同時也影響著曝氣過程中氣相中的氧向液相中遷移轉(zhuǎn)換的速率，進而影響到污水凈化的效果和運行能耗。因此，進行曝氣池內(nèi)氣泡羽流運動分布特征和氧轉(zhuǎn)移規(guī)律的研究，可以為曝氣系統(tǒng)的優(yōu)化設計提供理論參考依據(jù)，具有重要的理論和工程研究價值。本研究通過構(gòu)建圓柱型曝氣模擬裝置，采用PIV圖像采集系統(tǒng)，通過圖像處理和粒子跟蹤測速的

2、方法對不同工況下氣泡羽流運動分布規(guī)律進行研究，獲得了氣泡羽流的速度場分布情況，并分析了氣泡羽流的運動分布規(guī)律及其對氧傳質(zhì)速率的影響，再通過測算各工況下氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)和氧轉(zhuǎn)移效率的變化規(guī)律，驗證分析結(jié)論。本文取得的最后研究成果主要有：
　　 (1)圖像預處理能夠有效的減少無用和錯誤信息對后續(xù)處理的干擾，降低速度場信息提取的難度，提高粒子跟蹤測速算法的精度；在速度場信息的提取中，基于評價粒子軌跡光滑度的4幀粒子跟蹤測速法能夠在低密度粒

3、子圖像下，快速準確的提取速度場信息。
　　 (2)研究表明，曝氣量、縱橫比和曝氣器布置間距對氣泡羽流的運動規(guī)律和速度分布產(chǎn)生不同的影響。曝氣量的增加不會明顯提高流場平均速度，但會導致流場底部速度過高；縱橫比對流場平均速度影響較為明顯，隨著縱橫比的增加氣相速度有明顯增大；當曝氣器布置間距為6.25cm時，流場平均速度要小于其他兩種布置間距，且當曝氣器布置間距為8.33cm時，流場平均速度略大于布置間距為4.17cm情況。