本发明专利技术涉及一种利用活性炭促进过饱和总溶解气体释放的方法及其实验装置，属于水利工程溶解气体过饱和技术领域。该方法采用在恒温恒湿试验室内，通过静置试验和搅拌诱发紊动试验，将活性炭加入试验容器内来实现过饱和总溶解气体的释放，其释放效果好；通过此方法对于减缓水利工程泄水及水产养殖中产生的总溶解气体过饱和对鱼类的不利影响等方面的研究工作具有重要的理论价值和工程意义；以及对过饱和总溶解气体影响的减缓措施的研究提供了基础数据和理论依据。实现该方法的实验装置，其结构简单，所用仪器设备少，成本低。
【技术实现步骤摘要】
利用活性炭促进过饱和总溶解气体释放的方法
本专利技术涉及一种过饱和总溶解气体技术，特别涉及一种利用活性炭促进水体中过饱和总溶解气体释放的新方法，属于水利工程溶解气体过饱和
技术介绍
我国许多大型水利工程，需要根据其水量调度需求，通过溢洪道、泄洪洞等泄水建筑物向下游河道泄水。高坝泄水时水流卷吸大量空气进入水体，造成下游河道总溶解气体(TotalDissolvedGas，简称TDG)过饱和。大量研究资料表明，泄水产生的过饱和TDG在向下游河道输移过程中，释放速度缓慢，这可能直接导致河道内鱼类患“气泡病”，甚至死亡。同时，由于这些泄水是下游河道许多临河而建的鱼塘或鱼类增殖站的水源，由此也会因溶解气体过饱和对养殖鱼类产生不利影响。此外，天然水体水温突然升高也会出现溶解气体过饱和造成对鱼类的影响问题。大坝下游过饱和TDG的释放，主要与水深、紊动强度、水温、含沙量以及河流形态等诸多因素有关，属于复杂的水气两相流问题。它涉及到水工水力学、环境水力学、气液界面传质等许多领域，其研究难度极大。因此，目前关于促进过饱和TDG释放方面的研究仍较为匮乏。现阶段，解决泄水产生的过饱和TDG问题通常采用的手段是改善泄水建筑物设计及优化泄水运行方式，但其存在诸多的限制性因素：(1)我国多是已建高坝，受到技术和经济双方面限制，不宜采用导流装置；(2)动态调度研究主要基于减少弃水，减缓下游气体过饱和现象的目标进行调度，未综合考虑防洪、航运、发电、生态及库区泥沙淤积的影响；(3)现有研究多集中在降低过饱和TDG的生成方面，而关于如何加快促进过饱和TDG在下游河道释放的措施研究尚未见报道。从释放的角度，开展减缓过饱和TDG影响的研究，更具有实际意义。因此，本课题组提出一种利用活性炭来促进水体中过饱和总溶解气体释放的新方法及其实验装置，在试验室内通过控温、控制搅拌器转速和活性炭含量的实验进行过饱和TDG释放的研究，通过实验证明利用活性炭能够明显促进水体中过饱和TDG的释放，这也正是本专利技术的任务所在。
技术实现思路
本专利技术的目的正是针对现有技术所存在的缺陷和不足，提出一种利用活性炭促进水体中过饱和TDG释放的新方法；以及提供一种实现该方法的实验装置。该方法通过静置试验和搅拌诱发紊动试验来实现，通过此方法和实现此方法的实验装置，对于减缓水利工程泄水及水产养殖中产生的总溶解气体过饱和对鱼类的不利影响等方面的研究工作具有重要的理论价值和工程意义；以及对过饱和TDG影响的减缓措施的研究提供基础数据和理论依据。为实现本专利技术的目的，本专利技术是采用由以下技术措施构成的技术方案来实现的。本专利技术提出的一种利用活性炭促进过饱和TDG释放的方法，采用在恒温恒湿试验室内，通过静置试验来实现，包括以下步骤：(1)首先对试验活性炭采用不同的三种方式进行预处理；(2)启动恒温恒湿试验室，将其环境温度调至20℃，在第一水浴容器内注入饱和度为103～105％的正常饱和水体，其液面高度应超过第一试验容器和第二试验容器中液面高度5～10cm；再将第一试验容器和第二试验容器置于第一水浴容器中；(3)待第一水浴容器中温度与恒温恒湿试验室环境温度一致，将用不同三种方式预处理后的活性炭分别加入第二试验容器内，再将准备好的过饱和水体注入第一试验容器和第二试验容器内，分别进行不同工况的实验；(4)采用温度记录仪监测第一试验容器、第二试验容器和第一水浴容器中水温随时间的变化情况，采用TGP测定仪自动记录第一试验容器和第二试验容器中过饱和水体的饱和度随时间的变化过程。上述技术方案中，所述对活性炭采用不同三种方式进行预处理包括：未经任何处理的干燥活性炭；在正常饱和水体中浸泡6～7小时的活性炭；先用正常饱和水浸泡6小时，然后在过饱和水体中浸泡1～2小时的活性炭。上述技术方案中，所述第一试验容器和第二试验容器内过饱和水体水深均为35cm。上述技术方案中，所述加入第二试验容器内的活性炭含量控制在34.3g/L。上述技术方案中，所述第一水浴容器中正常饱和水体水温控制在19.8～20.2℃之间；第一试验容器和第二试验容器中过饱和水体水温控制在19.7～20.3℃之间。本专利技术提出的一种利用活性炭促进过饱和TDG释放的方法，采用在恒温恒湿试验室内，通过搅拌诱发紊动试验来实现，包括以下步骤：(1)在第三试验容器沿水深方向0.25m处布置温度记录仪的探头、将搅拌器叶片布置在距离第三试验容器底部0.05m处，并使叶片正对TGP测定仪的探头中心；(2)启动恒温恒湿试验室，将其环境温度调至20℃，然后在第二水浴容器内注入饱和度为103～105％的正常饱和水体，其液面高度应超过第三试验容器中液面高度5～10cm；(3)将第三试验容器置于第二水浴容器中，待第二水浴容器内温度与试验室环境温度一致，将准备好的过饱和水体注入第三试验容器内，控制其水深为20cm；(4)将未经任何处理的干燥活性炭放入第三试验容器的过饱和TDG水体中，然后开启搅拌器，调节搅拌器转速和控制活性炭的含量进行不同工况的试验；(5)采用温度记录仪监测第二水浴容器和第三试验容器内的水温变化情况，采用TGP测定仪自动记录第三试验容器中过饱和TDG水体随时间的变化过程。上述技术方案中，所述未经任何处理的干燥活性炭含量控制在0g/L～72g/L。本专利技术一种实现利用活性炭加快促进过饱和TDG释放方法的实验装置，包括静置实验的第一试验容器和装有活性炭的第二试验容器，温度记录仪及第一水浴容器；所述第一试验容器和第二试验容器均置于第一水浴容器中，第一水浴容器安装于恒温恒湿试验室内，所述温度记录仪的探头置于所需要监测水温的第一试验容器、第二试验容器和第一水浴容器中；所述第一水浴容器内的液面高度应超过第一试验容器和第二试验容器的液面高度。本专利技术是一种实现利用活性炭加快促进过饱和TDG释放方法的实验装置，包括搅拌诱发紊动试验的第三试验容器，第二水浴容器，搅拌器，温度记录仪和TGP测定仪；所述第三试验容器置于第二水浴容器中，第二水浴容器安装于恒温恒湿试验室内，搅拌器叶片布置于距离第三试验容器底部0.05m处，并正对TGP测定仪的探头中心；温度记录仪的探头布置于第三试验容器和第二水浴容器中用于监测和记录其水温变化，TGP测定仪的探头同样布置于第三试验容器中用于自动记录该试验容器中过饱和TDG水体随时间的变化；所述第二水浴容器内的液面高度应超过第三试验容器内液面高度。上述技术方案中，所述搅拌器转速控制在600～900RPM。本专利技术的技术特征在于在试验容器内没有加入活性炭，和在试验容器内加入了活性炭进行过饱和水体的静置实验，将二者进行对比实验；即分别对4个工况进行实验，工况1中，在第一试验容器内过饱和水体中没有加入活性炭，工况2、工况3和工况4中，分别在第二试验容器内过饱和水体中先后分别加入了经过不同的三种方式进行预处理后的活性炭，得到不同的实验结果：加有活性炭材料试验工况中的TDG过饱和水体的释放过程相较于未加活性炭材料试验工况释放过程明显加快。本专利技术的技术特征还在于通过搅拌诱发紊动试验，即采用搅拌器在不同的转速下，分别对第三试验容器内加入了不同含量但未作任何处理的干燥活性炭的过饱和水体进行搅拌，共进行了20个工况，得到过饱和水体的饱和度随时间的变化。通过以上的静置试验和搅本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种利用活性炭促进过饱和总溶解气体释放的方法，其特征在于采用在恒温恒湿试验室内，通过静置试验来实现，包括以下步骤：(1)首先对试验活性炭采用不同的三种方式进行预处理；(2)启动恒温恒湿试验室，将其环境温度调至20℃，在第一水浴容器内注入饱和度为103～105％的正常饱和水体，其液面高度应超过第一试验容器和第二试验容器中液面高度5～10cm；再将第一试验容器和第二试验容器置于第一水浴容器中；(3)待第一水浴容器内温度与恒温恒湿试验室环境温度一致，将用不同三种方式预处理后的活性炭分别加入第二试验容器内，第一试验容器不加活性炭；再将准备好的过饱和水体注入第一试验容器和第二试验容器内，进行不同工况的实验；(4)采用温度记录仪监测第一试验容器、第二试验容器和第一水浴容器中水温随时间的变化情况，采用TGP测定仪自动记录第一试验容器和第二试验容器中过饱和水体的饱和度随时间的变化过程。
【技术特征摘要】
1.一种利用活性炭促进过饱和总溶解气体释放的方法，其特征在于采用在恒温恒湿试验室内，通过静置试验来实现，包括以下步骤：(1)首先对试验活性炭采用不同的三种方式进行预处理；(2)启动恒温恒湿试验室，将其环境温度调至20℃，在第一水浴容器内注入饱和度为103～105％的正常饱和水体，其液面高度应超过第一试验容器和第二试验容器中液面高度5～10cm；再将第一试验容器和第二试验容器置于第一水浴容器中；(3)待第一水浴容器内温度与恒温恒湿试验室环境温度一致，将用不同三种方式预处理后的活性炭分别加入第二试验容器内，第一试验容器不加活性炭；再将准备好的过饱和水体注入第一试验容器和第二试验容器内，进行不同工况的实验；(4)采用温度记录仪监测第一试验容器、第二试验容器和第一水浴容器中水温随时间的变化情况，采用TGP测定仪自动记录第一试验容器和第二试验容器中过饱和水体的饱和度随时间的变化过程；所述第一试验容器和第二试验容器内过饱和水体水深均为35cm；所述加入第二试验容器内的活性炭含量控制在34.3g/L；所述第一水浴容器中正常饱和水体水温控制在19.8～20.2℃之间；第一试验容器和第二试验容器中过饱和水体水温控制在19.7～20.3℃之间；实现上述方法的实验装置，包括静置试验的第一试验容器(1)和装有活性炭(4)的第二试验容器(2)，有多个探头温度记录仪(3)以及第一水浴容器(5)；所述第一试验容器(1)和第二试验容器(2)均置于第一水浴容器(5)中，第一水浴容器安装于恒温恒湿试验室内，所述温度记录仪(3)探头置于所需要监测水温的第一试验容器、第二试验容器和第一水浴容器中，第一水浴容器内的液面高度应超过第一试验容器和第二试验容器的液面高度。2.根据权利要求1所述利用活性炭促进过饱和总溶解气体释放的方法，其特征在于对活性炭采用不同三种方式进行预处理包括：未经任何处理的干燥活性炭；在正常饱和水体中浸泡6～7小时的活性炭；先用正...
【专利技术属性】
技术研发人员：冯镜洁，牛晋兰，李然，李克锋，李嘉，梁瑞峰，欧洋铭，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川;51
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