底层微孔曝气和机械扰动增氧是改善水体富营养化两种有效的方法,但这些方法存在功率高,能耗大等缺点,并且在湖泊、水库、池塘等电力输送困难的地方实施困难,推广难度较大。　　 针对此问题,本文设计底层曝气和机械扰动两种微小功率装置,输入功率约为9.3w,在12m3试验水池中,加入高浓度污染用水,经半年时间连续作用表明,装置有改善水质的效果。理论上,该装置放大后投入湖泊、水库、池塘中,也将起到防止和改善水体富营养化的作用。　　 研究采取水质指标对比方法,分析水池中各装置改善水质的效果;用流场模拟方法对装置产生的流场进行动力学分析,为后续研究建立基础。　　 本论文主要研究工作包括:　　 (1)通过文献阅读,分析了造成水体富营养化的原因;构建了三个试验水池,设计了底层曝气和机械扰动两种微小功率装置,在此实验平台上进行水质改善试验。　　 (2)测量了水体透明度、溶解氧、pH值、水温、总氮与总磷、化学需氧量等水质指标,以此对试验水池水质改善效果进行评价。　　 (3)运用SPSS软件对采集的试验数据进行了试验结果分析。　　 (4)利用FLUENT软件对两装置产生的流场进行了模拟分析,对底层曝气装置主要采用气液两相流中(VOF)模型进行气含率分析,对机械扰动装置主要采用多重参考系法(MRF)进行速度场分析,并进行了实验验证。　　 研究得到如下结论:　　 (1)底层曝气方式和机械扰动方式产生的溶氧量平均值分别从8.0853mg/l和8.9527mg/l增加到10.7580mg/l和11.0037mg/l。进一步分析标准差,表明溶氧量分布较均衡,打破了溶氧量分层,有利于水质的改善,且机械扰动方式效果更好。空白对比池溶氧量平均值变化较大,且溶氧量呈下降趋势。　　 (2)底层曝气和机械扰动装置将水从底层提至表面,形成循环作用,打破了水温分层现象,也有利于水体净化。　　 (3)以氮、磷作为模拟污染源定时定量加入试验水池,添加浓度分别为0.042mg/l和0.0032mg/l情况下,底层曝气池总氮、总磷分别增加0.008mg/l和0.002mg/l,机械扰动池总氮、总磷分别增加0.006mg/l和0mg/l,空白对比池总氮、总磷分别增加0.038mg/l和0.0031mg/l。表明底层曝气方式和机械扰动方式均有改善水质的效果,且机械扰动方式效果更好。　　 (4)流场模拟分析表明,底层曝气装置空气流量增大时,相同时间内,导流筒中气含率分布变大,溶入水中的氧气量增多,达到了一定的增氧效果;机械扰动装置转速越高,导流筒中流速越大,溶于水中氧气越多,模拟分析和实验测量结果相近。