船舶压载水旋流分离关键技术研究

论文摘要

近年来,远洋船舶压载水造成外来生物的入侵问题引起了全球高度关注,每天超过3000种海洋生物随压载水在全球范围内传播,破坏海洋生物的多样性、近岸和沿海的生态系统,影响甚至威胁当地物种的生存,造成当地水体污染,危害当地居民的健康。我国近海和沿海已成为全球赤潮的多发区,压载水造成的外来生物入侵带来的海洋环境危害严重。国际IMO要求不符合公约规定的压载水不准在港口排放,因此研究压载水处理技术具有紧迫性,在国家科技支撑计划支持下,开展压载水物理净化处理技术的研究,旋流分离是其中一项关键技术。旋流分离去除压载水中的颗粒和生物体,是利用水流的高速旋转运动产生的离心力与向心力,将固体物质、生物和病原体等进行分离。该方法不仅可以去除大多数的多细胞动物和植物、卵、幼虫、胞子(包括进入到淤泥中的有害藻类的休眠期胞子),而且还可以大部分去除将在压载水中舱底淤积的泥砂。论文主要内容如下:1.根据课题组研究内容的要求,设计了用于远洋船舶压载水的旋流分离器。2.加工制造旋流分离器样机,建立了与之配套试验的实验台。3.实验验证旋流分离器的分离性能,特别是与气泡发生器结合后的旋流浮选效果。4.设计加工制造除藻实验系统,进行了一系列的除藻实验研究,通过实验参数优化,得到最佳旋流浮选除藻效果。5.运用FLUENT软件,对船舶压载水旋流分离器进行流体仿真。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 船舶压载水处理技术的研究发展现状
• 1.2.1 置换与稀释方法
• 1.2.2 机械处理方法
• 1.2.3 物理处理方法
• 1.2.4 化学处理方法
• 1.2.5 基因工程和生物技术处理方法
• 1.2.6 小结
• 1.3 旋流分离技术的研究发展现状
• 1.3.1 旋流分离器的基本结构与工作原理
• 1.3.2 旋流分离器的主要特点
• 1.3.3 旋流分离器的应用概况
• 1.4 旋流浮选技术的研究
• 1.5 本文研究重点
• 第2章 旋流分离器方案设计计算
• 2.1 旋流分离器湍流数学模型
• 2.2 旋流分离器主要工艺指标
• 2.2.1 压力降
• 2.2.2 生产能力
• 2.2.3 分离总效率
• 2.2.4 分离粒度
• 2.3 旋流分离器设计方法
• 2.3.1 通用法
• 2.3.2 拉苏莫夫选择计算法
• 2.3.3 克鲁布斯法
• 2.4 用于船舶压载水的旋流分离器设计
• 2.4.1 300 吨旋分器设计
• 2.4.2 300 吨充气旋流器设计
• 2.4.3 改进300 吨充气旋流器
• 2.4.4 气浮旋分过滤一体化系统
• 2.4.5 30 吨充气旋流器设计
• 2.4.6 设计30 吨旋分器
• 第3章 实验研究
• 3.1 实验设备研制
• 3.1.1 实验台试制
• 3.1.2 实验台安装试水
• 3.1.3 实验台改造
• 3.2 实验样品来源及性质
• 3.3 实验方案与设计
• 3.3.1 实验装置
• 3.3.2 实验检测仪器
• 3.3.3 检测方案
• 3.3.4 实验内容
• 3.4 实验过程与分析
• 3.4.1 第一阶段实验
• 3.4.2 第二阶段实验
• 3.4.3 第三阶段实验
• 3.5 船舶压载水旋分器参数优化分析
• 3.5.1 气泡发生器内气液压差不同对浮选效果的影响
• 3.5.2 气液比不同对浮选效果的影响
• 3.5.3 底流口的开度对浮选效果的影响
• 3.5.4 排轻口的开合对浮选效果的影响
• 3.5.5 排藻口加装管道泵对浮选效果的影响
• 3.5.6 结论
• 第4章 船舶压载水旋分器流体仿真
• 4.1 计算流体力学（CFD）的计算模拟理论
• 4.1.1 什么是计算流体动力学
• 4.1.2 计算流体动力学的工作步骤
• 4.2 FLUENT 软件介绍
• 4.3 旋流分离器流体仿真
• 4.3.1 模型建立及网格划分
• 4.3.2 压力、速度分析
• 4.3.3 旋流器内流体迹线分布
• 4.3.4 中心线上的压力分布
• 4.3.5 结论
• 第5章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献