三管引射式污水曝气装置的研究

通过对现有曝气装置的分析比较,在双膜理论的基础上,设计了三管引射式曝气装置,研究了各因素对增氧性能的影响,建立了有关回归方程式。试验和回归结果显示,曝气装置的截面积比、进气量、曝气深度以及混合室和扩散器的型式等是影响曝气性能的几个主要因素,选择合适的截面积比可使曝气的动力效率达到某一最佳值,而增大进气量和曝气深度可明显提高动力效率,不同型式的混合室和扩散器对动力效率也有不同的影响。此外,还对该装置进行了污水处理试验,也取得了较好的结果。从而为污水处理提供了一种新型、高效的曝气装置。     

池塘微孔曝气和叶轮式增氧机的增氧性能比较

为研究池塘养殖中微孔曝气与叶轮式增氧机的增氧性能,用2种增氧机在清水池和鱼类养殖池塘中进行了增氧性能和溶氧值变化的比较研究。结果表明,在清水池中,微孔曝气的增氧能力、动力效率分别高出叶轮式增氧机82%和84%;而在鱼塘中,叶轮式增氧机对整个池塘的平均溶解氧增加值比微孔曝气高94%,且叶轮式增氧机对池塘水体有比较好的混合能力,缩小水层氧差能力比微孔曝气高出45.7%。研究表明在本鱼塘试验中,目前叶轮式增氧机是比同等功率配置的微孔曝气更合适的增氧方式。     

微孔扩散器形状对曝气增氧性能影响的试验

为了探究不同形状(直线型、C型、S型和圆盘型)的微孔曝气扩散器对增氧性能的影响,在3个水深和5个曝气流量下进行了一系列的室内曝气增氧试验.结果表明:相同水深和流量下,直线型的氧体积传质系数、充氧能力、动力效率和氧利用率均最大,例如在0.7 rn水深时4个技术指标的范围值分别为0.853～1.762 h-1、8.701～17.432 g/h、4.146～6.869 kg/(kW·h)、3.257％～4.912％;而S型是最低的,其范围值分别为0.798～1.504 h-1、6.850～12.627 g/h、2.630～4.444 kg/(kW·h)、3.823％～2.339％;其次是C型和圆盘型微孔曝气扩散器,其他水深试验条件下也得到了类似的规律.由此说明直线型的增氧效果最好.为了仅探究扩散器形状对增氧性能的影响,在试验水池表面铺设薄膜阻隔了空气-自由水表面氧传质后,4种扩散器的氧体积传质系数均下降,最大的下降率分别为12.29％、8.73％、12.26％和6.74％,空气-自由水表面氧传质对不同形状的扩散器的影响程度不同.但下降后的氧体积传质系数值最高的仍是直线型,其次是C型和圆盘型,S型仍然最低;直线型、C型、圆盘型、S型在0.7 m水深下分别为1.693、1.470、1.438和1.227 h-1,在其他工况下也得到了类似的规律.因此,增氧性能最好的是直线型微孔曝气扩散器.此研究结果可为微孔曝气技术的绿色环保应用以及实际工程中对微孔扩散器形状的选取提供一定的参考价值.     

NaCl及生物降解活性剂对曝气灌溉水氧传输特性的影响

曝气灌溉可有效调节植物根区环境、改善土壤通气性。微咸水中NaCl的存在及活性剂添加对提高曝气灌溉的氧传质效率,实现节能高效的灌溉有重要作用。为研究NaCl介质及生物降解活性剂对纯氧曝气灌溉水氧传输特性的影响,该文采用变压分离制氧技术-氧气扩散系统-空气注射技术耦合系统,分析NaCl介质(未添加和添加)及生物降解活性剂BS1000(醇烷氧基化物质量浓度0、1、2、4 mg/L)2个因素对氧总传质系数、溶氧饱和度、流量均匀系数和溶氧均匀系数的影响。结果表明:BS1000的添加促进氧传质过程的发生,提高了曝气水中的溶氧饱和度;随着BS1000浓度增加,氧总传质系数逐渐增加,而溶氧饱和度呈现下降的趋势;BS1000质量浓度在2 mg/L及以上时,NaCl介质对氧总传质系数的增幅显著;NaCl介质对曝气水中的溶氧饱和度起到抑制作用。各组合条件下,曝气滴灌中流量均匀系数均在95%以上,溶氧均匀系数均在97%以上。添加活性剂BS1000可使氧总传质系数平均提高18.85%以上(P0.05)。无论添加NaCl与否,添加1 mg/L BS1000的溶氧饱和度均最大,故1 mg/L BS1000是适宜的活性剂添加浓度。     

循环曝气压力与活性剂浓度对滴灌带水气传输的影响

适宜的工作压力及表面活性剂浓度对循环曝气效率的提高及地下滴灌水气传输优化具有重要意义。利用循环曝气系统,设置工作压力和活性剂浓度2因素3水平共9个曝气组合,每组均进行非曝气对照试验,分析曝气组合条件对掺气比例、氧传质效率、滴灌带水气传输均匀性的影响。结果表明:循环曝气条件下,不添加活性剂时,压力提高有利于掺气比例增加,添加后,趋势相反;压力一定时,掺气比例随活性剂浓度升高而增加;滴灌带出水均匀性和出气均匀度分别在95%和70%以上;活性剂浓度及压力对氧传质系数分别起到了促进和抑制作用,活性剂的添加大大缩短了曝气时间;掺气比例计算方法能够准确反映曝气滴灌系统中水气传输特性。研究结果对循环曝气滴灌系统水气传输效率的提高及运行成本的降低有重要指导。     

微孔曝气流量与曝气管长度对水体增氧性能的影响

为了探究曝气流量与曝气管长度对增氧性能的影响,在不同曝气流量、不同曝气管长度条件下进行了室内水体底部微孔曝气增氧试验。分析了曝气流量与曝气管长度对氧体积传质系数、增氧量和氧利用率的影响。研究结果表明,当曝气流量为0.27~0.55 m3/s、曝气管长为0.9~1.5 m时,所对应的氧体积传质系数在0.63~1.1 h-1变化,增氧量在6.8~12.9 g/h变化,氧利用率在6.87%~9.28%变化,且在一定的曝气管长度下,氧体积传质系数、增氧量均与曝气流量成正比,而氧利用率则与其成反比关系;在一定的曝气流量下,曝气管长度对氧体积传质系数产生的影响表现为先高后低再高的趋势;氧体积传质系数与修正的饱和溶解氧浓度是否作为增氧量的主要影响因子取决于曝气管长度;曝气流量对氧利用率较曝气管长度更为敏感。研究还发现,微孔曝气系统中存在着最优曝气管长度,使得增氧性能最佳,并建立了最优曝气管长度与曝气流量、水深、输入压力、最优初始气泡直径的相关关系式,为低碳经济下微孔曝气系统的设计和运行提供了理论依据。     

曝气增氧微气泡-水界面和水体表面的氧传质的计算分析

在水产养殖池塘中微孔曝气充氧系统日益受到关注,为了探究微气泡-水界面与水表面湍动对氧传质的贡献,在不同曝气流量、不同淹没水深条件下进行了水体底部微孔曝气增氧试验。基于氧体积传质理论,采用美国土木工程协会推荐的计算模型和两区氧传质模型进行耦合求解,计算得到了水体底部微孔曝气增氧过程中气泡-水界面和水表面湍动扩散氧体积传质速率。对温度修正后的体积传质速率进行分析,结果表明,在一定的淹没水深下,气泡-水界面和水表面湍动扩散氧体积传质速率均与曝气流量成正比;而在一定的流量下,气泡-水界面和水表面湍动扩散氧体积传质速率与水深成反比。针对于浅型养殖池塘,随着曝气管淹没水深的增加,虽然水表面传质的贡献率有所下降,但是其贡献仍然很大,占到了80%以上。结合微孔曝气式增氧系统具有能耗较低、安装简单等优点,采用微孔曝气式增氧系统对浅型水域增氧和湍动混合具有较大优势,值得推广采用。     

溶氧量及搅拌速率对青贮玉米秸秆微曝气水解效果的影响

为提高秸秆好氧水解的生物可降解性,试验选用切碎揉丝的青贮玉米秸秆,水解液按照体积比为10%的量添加,以水解液溶氧量(1、2、3、4、5、6mg/L)和搅拌速率(50、100r/min)为变化因素,温度控制在35～38℃、总固体为5%,进行优化设计。研究发现,进行8 d,pH值及氧化还原电位(oxidation-reduction potential,ORP)值趋近于稳定;搅拌速率为50 r/min、溶氧量为1～4 mg/L;以及搅拌速率为100 r/min、溶氧量为1～2 mg/L范围内,曝气量的提高,对脂肪酸的积累显著,且搅拌和曝气都可促进乙酸、丙酸和正丁酸的积累;搅拌速率为100 r/min,可溶性需氧量(soluble chemicaloxygendemand,s COD)的浓度整体呈现出高于搅拌速率为50 r/min时的状况;以纤维素降解为例,在搅拌速率为100 r/min条件下,溶氧为2 mg/L时,木质纤维素具有较高的降解率,达到48%。     

燃气机热泵容量调节制冷性能试验

为了实现燃气机热泵的容量调节和稳定运行,提高燃气机热泵的能源利用效率,该文根据燃气机转速知识库和控制规则,设计了专家比例-积分-微分(proportion-integration-differentiation,PID)转速控制器,对燃气机变容量调节进行试验研究;利用转速控制器对燃气机转速进行有效控制,分析测试了燃气机热泵变容量调节的制冷性能规律。试验结果表明:变容量调节过程中转速没有出现超调,表现出了良好的动态响应特性;对于干扰引起的燃气机转速波动,专家PID控制器表现出良好的抗干扰性能,转速波动小于±50 r/min;燃气机热泵系统制冷量随着燃气机转速的提高而增加,制冷性能系数和一次能源利用率随着燃气机转速的增加而减少;利用燃气机余热提供生活热水,燃气机热泵的一次能源利用率在1.23~1.66之间。该研究可为优化设计燃气机热泵提供参考。     

ISAD技术混合动力柴油机起动系统的低温试验

针对ISAD技术混合动力柴油机起动系统低温下的性能问题,该文结合柴油机的起动阻力矩、最低起动转速、ISG电机工作特性和电机热效应等因素,研究了起动阻力矩随环境温度、起动转速的变化规律,分析了起动阻力矩与ISG电机功率、蓄电池容量之间匹配关系,以及影响蓄电池性能的主要因素。通过ISAD柴油机起动台架试验可以看出：相同的环境温度下,起动阻力矩随起动转速的提高而增大,每提高50 r/min,每缸平均起动阻力矩增加3～8 N·m;起动阻力矩随环境温度的下降而增加,0℃以下时,每降低5℃,平均每缸起动阻力矩增加2.5 N·m。研究表明：ISAD混合动力柴油机的着火转速较之原柴油机大幅度提高,可达350 r/min以上,从静止到着火转速的起动时间为0.5 s,到怠速稳定的时间为3.1 s,起动时间比原柴油机缩短,且转速波动较小。     

几种机械增氧方式在池塘养殖中的增氧性能比较

为评价池塘养殖中主要机械增氧方式的性能优劣,该文通过增氧清水试验和水产养殖池塘中实地试验,研究了几种机械增氧方式在清水试验中的增氧能力,动力效率和实际池塘中的溶解氧变化。结果表明,在清水中,叶轮增氧机增氧能力分别高出水车和螺旋桨增氧机4%和264%,动力效率分别高出12.7%和259%;在池塘中,叶轮增氧机对池塘水层的混合均匀时间要比水车和螺旋桨增氧机快40%,对溶解氧的增加值分别高115%和293%。叶轮增氧机综合增氧性能要高于水车和螺旋桨增氧机,螺旋桨增氧机综合增氧性能最差。该研究为在池塘养殖中合理运用机械增氧方式提供了有益的借鉴。     

叶轮式增氧机的研究

本文对叶轮式增氧机工作时的池塘溶氧分布作了试验研究;对氧气在气—水界面上的传递与增氧机的功耗作了分析探讨。提出了通过增大气流速度,采用阶递形池底、局部增氧来提高增氧机效率的新论点;为增氧机的研制与应用提供了新的方法和依据。     

涌浪机在对虾养殖中的增氧作用

溶解氧是对虾正常代谢和生长中所必需的,为了探索对虾养殖增氧方式的新途径,该文进行了涌浪机在高位池凡纳滨对虾高密度养殖条件下增氧情况的研究,并进行了不同天气状况下与水车增氧机增氧效果的对比。试验表明:涌浪机在晴好天气下增氧能力远超同功率水车增氧机。在试验养殖密度约为10000kg/hm2时,0.75kW涌浪机在晴好天气白天时与同功率水车增氧机相比,使池中溶解氧质量浓度平均提高1.24mg/L,但在阴雨天和夜间涌浪机的增氧效果较差,增氧能力与同功率水车增氧机相近。因此,涌浪机在实际应用中需与其他增氧模式相结合使用,将会取得较好的增氧效果。     

基于氧传质的池塘机械增氧节能技术

该文通过对不同形式池塘机械增氧试验与分析,基于氧传质理论,提出了通过改变运行控制状况和使用方法达到池塘机械增氧设备节能的方法,试验结果表明利用该方法可节省能耗平均达4%,配合采用水层交换机械代替增氧机运行部分时间后,与传统增氧机运行方式比较,总体节省能耗达29.2%。该方法对池塘机械增氧节能运用和开展池塘智能化增氧研究具有指导意义。     

移动式太阳能增氧机的增氧性能评价

为改善池塘养殖环境,设计了一种移动式太阳能增氧机,由光伏供电装置和水面行走装置搭载涌浪机而成,能在水面沿钢丝绳移动并利用涌浪机的波浪增氧和水层交换作用,大范围扰动水体并为池塘增氧。该研究的目的是通过机械增氧效率检测、提水能力测定和池塘增氧能力测定3个试验,评估太阳能增氧机的机械增氧性能、水层交换性能和实际应用效果,以期全面了解移动增氧机增氧能力。结果表明,该移动式太阳能增氧机最大机械增氧能力为1.24 kg/h,动力效率2.59 kg/(k W·h);最大提水能力1 254.4 m3/h,提水动力效率2 613.3 m3/(k W·h);并在晴好天气白天(09:00—19:00),在对照组底层溶氧为3.1~3.8 mg/L时,大幅度提升池塘底层溶氧水平,最高时达7.8 mg/L,维持池塘上下溶氧均匀度72%~84%,极大改善了底层溶氧环境。数据表明移动式太阳能增氧机具有良好的机械增氧和水层交换性能,因而能有效改善池塘底层溶氧环境,提高上下水体溶氧均匀度。该研究结果可为太阳能增氧机的进一步推广应用提供数据支撑。