Ózon oxidáció és fertőtlenítés - Ózonozó reaktorok választása - Degremont®
Az oxidánsokról és fertőtlenítőkről szóló részben már láthattuk, hogy az ózon molekulárisan (az aktív oxidálószer az ózon) és/vagy gyökös úton reagál (az aktív oxidálószer az ózon bomlásakor kapott hidroxilgyök) az összetételének megfelelően. közeg, amelyben átkerül. Ez a reakció megváltoztathatja az ózon transzferjét.
kinetikai szempont - reaktor hidraulika
Az oxidáció végrehajtására legalkalmasabb reaktor kiválasztása a reakció módjától függ. Általában az ózon ásványi és szerves vegyületekkel és mikroorganizmusokkal való reakciójának sebességét egy másodrendű egyenlet formalizálja, részleges 1-es sorrendben mindegyik reaktánsra:
ahol: k a reakció sebességállandója, í a sztöchiometriai együttható, [M] ([O3]) az M vegyület (oldott ózon) koncentrációja, és rM (rO3) az M vegyület eltűnési sebessége (az oldott ózon fogyasztásának mértéke). A k sebességállandók értékei nagymértékben változnak az M vegyületek ózonhoz viszonyított reakcióképességétől függően. Minőségi indikációkat az oxidánsokról és a fertőtlenítőkről szóló szakasz tartalmaz.
Tekintettel az 1. részrendelésre, a dugós folyadékfázisú áramlású reaktor mindig jobban teljesít, mint egy tökéletesen összekevert reaktor. Ezért arra törekszünk, hogy az ozonációs reaktorokat úgy tervezzük meg, hogy a folyékony fázis viselkedése a lehető legközelebb legyen az áramlás elzárásához.
Az ózonozó reaktorok választási kritériumai
A Hatta-kritérium (Ha) értéke, egy hozzáadható szám, lehetővé teszi az oxidációs reakció működési módjának jellemzését és ezáltal a gáz-folyadék reaktor választását a 8. táblázatban megadott meghatározó jellemző szerint. példa:
- nagyon alacsony Hatta szám azt jelenti, hogy a folyékony film átviteli kapacitása nagy az ózonfogyasztás mértékéhez képest: ez az kémiai rezsim;
- Ezzel szemben, ha a Ha magas, az ózonfogyasztás mértéke sokkal nagyobb lehet, mint az átvitt ózon áramlása: ez az diffúziós rezsim.
A 2. rendű irreverzibilis reakció esetén ez a kritérium érvényes:
Az (1) egyenletből az átvitt ózon fluxus kifejezése a következőképpen alakul:
ahol E a folyadékfázisú reakció miatti átviteli gyorsulási tényezőt jelenti, amely a Hatta számhoz kapcsolódik.
A 15. ábra a kettős film modell alapján a 8. táblázatban ismertetett különböző esetek koncentrációs profiljait mutatja az interfész közelében.
ózonozó reaktorok
A fő ózon-víz kontaktorokat az alábbiakban mutatjuk be a 8. táblázat osztályozása szerint.
buborékos oszlop és porózus diffúzorokkal ellátott ozonációs kamra
A buborék oszlop a vízkezelés során az ózonozás legklassikusabb kontaktora. Ez a típusú reaktor kétféle formában áll rendelkezésre, hagyományos buborékoszlop és többkamrás ozonációs kamra sorozatban. Ezek reaktorokat vázlatosan a 16. ábra mutatja. Ezekben a reaktorokban körülbelül 3 mm-es gázbuborékokat hoznak létre a reaktor tövén elhelyezett porózus diffúzorok, amelyek elosztják a gázt az oszlop teljes szakaszán (10. fotó). A folyadékok ellenáramban keringenek azáltal, hogy vizet engednek az oszlop tetejére, vagy válaszfalak beépítésével az ozonációs kamra minden rekeszébe. Ebben a típusú reaktorban a víz magassága 5 és 7 m között van a diffúzorok felett. A rekeszek számát (általában 2 vagy 3) a kémiai reakció sebességének megfelelően állítják be, az ózonozott gázáram eloszlásával a reakció előrehaladásának megfelelően (lásd még a 26. ábrát).