臭氧接触氧化反应器

一、臭氧接触氧化反应器

水的臭氧处理是在接触反应器内进行。臭氧加入水中后，水为吸收剂，臭氧为吸收质，在气液两相进行传质，同时发生臭氧氧化反应，因此属于化学吸收。接触反应器的作用主要有二个：①促进气、水扩散混合；②使气、水充分接触，迅速反应。应根据臭氧分子在水中的扩散速率和与污染物的反应速率来选择接触反应器的形式。

用于水的臭氧处理的接触反应器的类型很多，常用的有鼓泡塔、螺旋混合器、蜗轮注入器、射流器等。水中污染物种类和浓度、臭氧浓度与投量、投加位置、接触方式和时间、气泡大小、水温与水压等因素对反应器性能和氧化效果都有影响。选择何种反应器取决于反应类型。当扩散速率较大，而反应速率为整个氧化过程的速率控制步骤时，臭氧接触氧化反应器的结构应有利于反应的充分进行。属于这一类的污染物有合成表面活性剂、焦油、氨氮等，反应器可采用多孔扩散板反应器、塔板式反应器等，以保持较大的液相容积和反应时间。当反应速率较大，而扩散速率为整个氧化过程的速率控制步骤时，臭氧接触氧化反应器的结构应有利于臭氧的加速扩散。属于这一类的物质有酚、氰、亲水性染料，进水铁、锰、细菌等，可采用传质效率高的螺旋反应器、蜗轮注入器、喷射器等作反应器。

二、鼓泡塔式臭氧接触氧化反应器：结构如图7-15所示。

其运行方式为：气水两相可顺流接触或逆流接触，还可采用多级串联的方式实现逆流与顺流的交叠使用。整个装置可连续运行或间断批量运行。鼓泡塔式臭氧接触氧化器适合于由反应速率控制的操作和要求大液体容积的系统使用。

鼓泡塔式臭氧接触氧化器的运行优点是能耗较低，其理论电耗为2~3kW.h/gO3。但其运行缺点较多，主要有：①喷头堵塞时布气不均匀；②混合差，易返混；③接触时间长；④价格高。

根据塔内件的不同，鼓泡塔式臭氧接触氧化反应器可分为板式塔和填料塔两种。

(1）板式塔

根据塔板的形式，塔板式反应器可分为筛板塔和泡罩塔两种，如图7-16所示。

 

在塔内设有多层塔板，每层塔板上设溢流堰和降液管。塔板上开有许多筛孔的称为筛板塔；设置泡罩的称为泡罩塔。气流从底部进入，上升的气流经筛板或泡罩被分散成细小的气泡，与板上的水层接触后逸出液相，然后再与上层液体接触。废水从顶部进入，在塔板上翻过溢流堰，经降液管流到下层筛板，然后从底部排出。塔板上溢流堰的作用是使塔板上的水层维持一定深度，将降液管出口淹没在液层中形成水封，防止气流沿降液管上升。

(2）填料塔

填料塔式臭氧接触氧化反应器如图7-17所示，气水逆流通过填料空隙，可连续或间断批量运行。

 

填料塔的传质效果好，传质能力随气水流量及填料类型而不同，主要适用于反应速率由气相或液相传质速率控制的过程。

运行实践表明，填料塔式臭氧接触氧化反应器的主要优点是气水比适应范围广，但其缺点是：耗能高，理论电耗为

15~40kW·h/gO3；价格贵；易堵塞；填料表面积垢后，维护困难

二、固定混合器

固定混合器也叫静态混合器或管式混合器，图7-18是其结构示意图，是在一段管子内安装许多螺旋桨叶片，相邻两片螺旋桨叶片有着相反的方向，水流在旋转分割运行中与臭氧接触而产生许多微小旋涡，使气水得到充分的混合，因此非常适合于受传质速率控制的水处理过程。气水在混合器内可以顺流接触，也可逆流接触，并可连续运行。

 

这种固定混合器的主要优点是：设备体积小，占地少；接触时间短；处理效果稳定；易操作，管理方便；无噪声，无泄漏；用料省，价格低；传质能力强，臭氧利用率可达80％以上，且耗能较少，设备费用低。

其缺点是：流量不能显著变化；设备运行过程中的能耗较大，理论电耗为4~5kW·h/gO3。