1、第41卷 第5期2023年5月水 电 能 源 科 学Wa t e r Re s ou r c e s and Powe rVo l.41 No.5May 2 0 2 3D O I:1 0.2 0 0 4 0/j.c n k i.1 0 0 0-7 7 0 9.2 0 2 3.2 0 2 2 1 4 6 8曝 气 对 过 饱 和 总 溶 解 气 体 传 质 系 数 计 算 与 分 析 研 究姚 元 波,杨 慧 霞,王 云 云,刘 彩 红,梁 珈 珈(贵 州 大 学 土 木 工 程 学 院,贵 州 贵 阳 550025)摘 要:过 饱 和 总 溶 解 气 体(TDG)主 要 由 高 坝 溢 洪 道
2、 泄 流、植 物 光 合 作 用 产 氧 过 剩 和 水 温 剧 增 等 方 式 引 起,这可 能 直 接 导 致 鱼 类 和 水 生 生 物 患 有“气 泡 病”(GBD)甚 至 死 亡。为 探 索 减 缓 过 饱 和TDG不 利 影 响 的 措 施,采用 两 种 类 型 的 漩 混 曝 气 盘 对 过 饱 和TDG释 放 进 行 试 验。结 果 表 明,在 不 同 曝 气 条 件 下,漩 混 曝 气 方 式 对 过饱 和TDG释 放 有 明 显 的 促 进 作 用,其 作 用 效 果 略 强 于 针 孔 曝 气 方 式,且 曝 气 速 率 对 过 饱 和TDG传 质 系 数 影响 最 大,
3、曝 气 深 度 次 之,曝 气 直 径 最 小,并 获 得 了 过 饱 和TDG传 质 系 数 与 曝 气 速 率、曝 气 直 径 和 曝 气 深 度 的关 系 式,且 其 误 差 平 均 在6.25%以 内。研 究 结 果 为 减 缓 过 饱 和TDG的 不 利 影 响 提 供 了 数 据 基 础。关 键 词:曝 气;过 饱 和TDG;曝 气 速 率;曝 气 直 径;曝 气 深 度;传 质 系 数中 图 分 类 号:TV131.2+9 文 献 标 志 码:A 文 章 编 号:1000-7709(2023)05-0055-04收 稿 日 期:2022-07-17,修 回 日 期:2022-08
4、-19基 金 项 目:国 家 自 然 科 学 基 金 项 目(51709053);贵 州 省 科 技 基 金 项 目(QKHJ-2019-1117)作 者 简 介:姚 元 波(1997-),男,硕 士 研 究 生,研 究 方 向 为 水 文 及 水 资 源,E-ma i l:yybo201016163.c om通 讯 作 者:杨 慧 霞(1983-),女,博 士、副 教 授,研 究 方 向 为 环 境 水 力 学 及 河 流 动 力 学,E-ma i l:b t-y a nghu i x i a163.c om1 引 言在 自 然 环 境 中,高 坝 溢 洪 道 泄 流、植 物 光 合 作用
5、产 氧 过 剩 和 水 温 剧 增 等 方 式 引 起 总 溶 解 气 体 过饱 和(TDG)1,这 可 能 直 接 导 致 鱼 类 和 水 中 生 物患 有“气 泡 病”(GBD)甚 至 死 亡 2。其 中,过 饱 和TDG传 质 属 于 气 泡 界 面 传 质 和 水 体 表 面 传 质 3,两 个 传 质 过 程 主 要 受 紊 动 强 度、温 度 变 化 和 气 泡尺 寸 大 小 等 因 素 影 响 4。冯 镜 洁 等 5设 计 了 阻 水介 质 对 过 饱 和TDG传 质 系 数 的 试 验 研 究,结 果表 明 疏 密 程 度 高、错 列 型 式、表 面 粗 糙 高 和 不 规 则
6、形 状 的 阻 水 介 质 提 高 过 饱 和TDG传 质 系 数 及 含沙 量 高 和 转 速 的 加 快 也 能 提 高 过 饱 和TDG传 质系 数 6;黄 雅 楠 等 7将 吸 附 性 物 质(活 性 炭)加 入过 饱 和 水 体 中,表 面 积 大 活 性 炭 对 过 饱 和TDG传 质 系 数 提 高 显 著;张 丹 8采 用 针 孔 曝 气 方 式,发现 了 通 气 量 影 响 程 度 过 饱 和TDG传 质 系 数 最大,水 深 次 之,孔 径 最 小;OU Y等 9采 用 针 孔 曝气 系 列 试 验 条 件,拟 合 出 了 过 饱 和TDG传 质 系数 与 气 体 流 量、
7、水 深 和 孔 径 的 定 量 关 系;刘 燚等 10发 现 了 在 风 速 条 件 下,过 饱 和TDG传 质 系数 与 风 速 的 关 系 表 达 式,进 一 步 验 证 相 对 传 质 系数 与 风 速 呈 指 数 函 数 关 系。此 外,曝 气 方 式 利 于水 产 养 殖 持 增 氧 和 改 善 污 水 处 理 厂 的 氧 传 质。微孔 曝 气 方 式 既 可 增 加 氧 的 浓 度,又 可 加 速 气 水界 面 的 传 质 11。程 香 菊 等 12用 微 孔 曝 气 方 式 获得 了 氧 传 质 系 数 与 微 孔 曝 气 条 件 关 系 及 在 水 体 底部 微 孔 曝 气 的
8、 方 式,获 得 了 氧 传 质 系 数 与 微 孔 曝气 量、曝 气 管 长 度 的 关 系 13。微 孔 曝 气 方 式 还 能去 除 水 中 氮 磷 等 物 质 且 增 加 其 曝 气 移 除 效 率 14。黄 膺 翰 等 15用 针 孔 曝 气 对 过 饱 和 溶 解 氧(DO)进行 恢 复 性 试 验,获 得 了 氧 传 质 系 数 与 曝 气 速 率、曝气 孔 径 和 曝 气 深 度 的 关 系。目 前 对 过 饱 和TDG释 放 缺 乏 简 便 操 作 和 加 速 其 释 放 速 率 的 方 式。为此,本 文 采 用 两 种 类 型 的 漩 混 曝 气 盘 对 过 饱 和TDG释 放 进 行 试 验,在 不 同 曝 气 条 件 下,探 索 了过 饱 和TDG传 质 系 数 与 曝 气 条 件 的 关 系,为 减缓 过 饱 和TDG不 利 影 响 提 供 基 础 数 据。2 试 验 材 料 及 步 骤(1)试 验 材 料。图1为 过 饱 和TDG生 成 装置 16。试 验 装 置 主 要 有 漩 混 曝 气 盘=(260、300)mm,承 压 罐D=0.6 m,H=1.2 m,流 量 计Q=(0.55.0)m3/h,圆 形 水 箱D=400 mm,h=1 800 mm,测 量 仪 器TGP0600%,空 压 机最 大 排 量90 L/mi n。
