気泡噴流を用いた工場排水処理および閉鎖性水域における環境修復技術の開発

气泡射流工业废水处理及封闭水域环境修复技术发展

基本信息

批准号：
08J00341
负责人：
藤川俊秀
金额：
$ 0.77万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2009
项目状态：
已结题

项目摘要

材料プロセス反応浴内におけるガス吹込み操作は,おもに化学反応や物質移動の促進を目的として用いられている.この操作は気泡のガスリフト効果を利用し,浴内に上下方向の液体の運動を発生させる攪拌法である.鉄鋼精錬プロセス分野では,高温溶融金属の攪拌や不純物の除去などを目的として古くから使用されており,吹込み方法には用途に応じて多様な形態が取られている.ガス吹込み操作を円筒浴内で行うと,円筒容器内の液体はある特定の条件下で,容器の中心軸周りに旋回を始める.このとき液体中には中心部では上昇流が,容器底部では容器の中心へ向かう周方向の流れが生じる.円筒容器の底部に堆積物があると,堆積粒子表層の粒子群は容器中心軸の周りを回転しながら容器内底部中央に集められる.容器中心付近では液体の強い上昇流により,粒子群がこの上昇流に巻き込まれて旋回しつつ上昇し,やがて液体表面に到達した後に容器内全体に分散する.気泡噴流による円筒容器内液体の旋回現象は,容器底板が無い場合でも発生する.申請者らは,J字型ランスによる底板の無い円筒容器内の旋回現象に着目し,閉鎖性水域における環境修復技術の開発を検討している.すなわち底板の無い円筒を船底に取り付け,円筒容器内で気泡噴流を発生させると,設定された流体力学的条件下で水底の堆積物を浮上させることができる.さらに,気泡内に微量のオゾンを混入しておくと,堆積物に含まれる有機物を分解することができる.本年度は,J字型ランスからのガス吹込みによる円筒容器内旋回気泡噴流の攪拌の強弱を,粒子巻き上がりの面から明確にした.また粒子の巻き上がり体積に対する整理法を提案し,粒子の巻き上がりには,浴表面で生じる波の運動の振幅と,浴表面における旋回気泡噴流中心の半径方向変位が重要な役割を演じていることを示した.

材料工艺反应槽中的吹气操作主要用于促进化学反应和传质。该操作利用气泡的气升效应，使槽内液体产生垂直运动，并通过搅拌的方法进行。在钢铁精炼工艺领域，长期以来一直用于搅拌高温金属液和去除杂质等目的，吹气方法根据目的而采取多种形式。吹气操作在圆筒中进行时洗澡，在一定条件下，圆柱形容器内的液体开始绕容器中心轴旋转，此时中心液体发生向上流动，底部发生朝向容器中心的周向流动如果圆柱形容器的底部有沉积物，沉积的颗粒表面层的颗粒被收集在容器底部的中心，同时绕容器的中心轴旋转，在容器的中心附近，液体有强烈的向上流动，颗粒被收集。团被卷入这种向上的流动中并在旋转时上升并最终到达液体表面。即使在容器没有底板的情况下，由于气泡喷射而导致的圆柱形容器内部的液体的涡流现象也会发生。换句话说，通过将没有底板的圆筒安装到船的底部并在圆筒容器内产生气泡射流，可以在设定的水动力条件下将水底的沉积物带到表面。到在气泡中混入少量臭氧，可以分解沉积物中所含的有机物。今年，我们将通过从J形喷枪吹出气体来研究圆柱形容器内旋转气泡射流搅拌的强弱。，从颗粒滚动的角度就可以清楚地看出。我们还提出了一种组织卷起颗粒体积的方法，发现浴表面产生的波动幅度和浴表面旋转气泡射流中心的径向位移在颗粒滚动中起着重要作用他表明他正在表演。