流体型微泡生成及微泡气浮对水处理的作用机理研究

我国水资源短缺，昆明更为严重。虽然气浮法经常被用于水处理，但是由于难以获得尺寸、数量、稳定性、流态适合于水处理的微泡，以及微泡生成控制难、稳定性差、产生微泡的装置容易堵塞等问题的存在，严重阻碍和限制了微泡气浮法在水处理中的应用。微泡气浮比传统气浮具有比表面积大、节能、省药、高效、占地少、可分离微细物质等优点，已经应用于矿物选别等领域。为提高水处理的质量和等级，节能降耗，本研究将探索少无药剂水处理的理论和方法，为净化水、回收有用物质提供理论依据和技术支持。.项目将结合云南的实际情况进行研究。①研究建立适用于水处理的流体型微泡形成和微泡气浮三相流耦合动力学理论；②研究微泡对水处理的作用机理，探索微泡对药剂的影响、不同类型的废污水对微泡的性能要求、高度对水处理的影响，探寻最佳微泡气浮高度及工艺参数；③研究流体型微泡发生器性能评价方法及评价体系；④研制相应的实验装置，进行物理实验及应用实例分析。

项目的背景：一般水处理过程为：引入需要处理的污水、进行污物与水的分离、最后获得清水并排出污物。微泡气浮法比传统气浮法具有比表面积大、节约能量、节省药剂、效率高、占地少、可以分离微细物质等优点，已经应用于矿物选别等领域。流体型微泡生成方法对微泡气浮水处理有着极其重要的作用，如何获得合理的微泡是微泡气浮水处理成功的决定因素；微泡越小，比表面积就越大，就越适合于处理微细粒悬浮类污水，处理效率就越高；对于不同类型的废、污水，应该选择不同尺寸、数量、分布的微泡，以提高水处理的质量和效率。.主要研究内容：流体型微泡发生器可以在污水引入的同时产生微泡，这样即起到了节能降耗的作用，又生成了微泡。本项目的研究紧紧围绕了问题的关键进行研究：即什么样的微泡发生器才能提供适合水处理要求的微泡，如何设计出优质的微泡发生器，在实际制作微泡发生器前如何从理论上正确评价流体型微泡发生器的性能，等等。本项目研究建立了三相流耦合动力学理论，研究了流体型微泡发生器工作性能的评价方法、微泡对水处理的作用机理，研制了多个微泡发生器及微泡气浮水处理实验装置，并进行了实验研究。.重要结果：完成了流体型微泡发生器中的多相流体动力学、内流场的三相流模型、以及三相流混合模型的研究；完成了微泡对水处理的作用机理的研究；完成了流体型微泡发生器性能评价方法研究，对混流式微泡发生器三相流场进行了仿真研究、对自吸式剪切流微孔微泡发生器进行了优化设计、对旋流式微泡发生器进行了研究；制作了三种流体型微泡发生器，制作了实验装置、完成了实验研究、取得了预期的效果。另外，还进行了电解产生更小的微泡的方法的研究，以及电解微泡气浮实验研究。.关键数据及其科学意义：研究的流体型微泡发生器的三相流场仿真计算方法，经过对多个流体型微泡发生器的实际仿真、设计、制作、实验，证明是非常有效的。对微泡的生成质量有重要的指导作用。对于藻类污水，微小的气泡可以捕捉细微的悬浮微粒。我们研制的流体型微泡发生器中，依次混流式微泡发生器、自吸式剪切流微孔微泡发生器、旋流式微泡发生器所产生的微泡逐步减小，尺寸可从毫米级到微米级。同时我们研制的微泡发生器对矿物的别选也有重要的作用。我们申请并获得了各种微泡发生器的国家专利。.通过项目执行，公开或获得国家发明专利、实用新型专利、软件著作权8件，发表论文22篇，培养博士、硕士研究生14人。