Modelling Industrial Wastewater Ozonation In Bubble Contactors. 2. Scale-up From Bench To Pilot Plant

摘要

Un modèle cinétique basé sur les équations d'équilibre entre l'ozone présent dans le gaz et l'ozone présent dans l'eau ainsi que la balance totale de l'ozone mis en jeu a été utilisé pour prévoir la concentration en ozone dissous, C_(O3), la pression partielle de l'ozone à la sortie du réacteur, P_((O3)0), et la demande chimique en oxygène (DCO) résiduelle, au cours de l'ozonation de deux eaux résiduaires industrielles en provenance d'une distillerie et d'une usine de transformation de tomates. Les équations cinétiques pour le taux d'absorption de l'ozone du modèle ont été obtenue par l'application de la théorie des films à une réaction irréversible gaz/liquide. Les paramètres utilisés dans le modèle (taux de réaction, coefficients de transfert, constante (de Henry) ont été estimés à partir d'essais en discontinu. Le modèle a été appliqué à l'ozonation dans un réacteur à bulle dont le rapport hauteur/diamètre est égal à celui du réacteur en discontinu, et à une colonne pilote à bullage dont le rapport hauteur/diamètre est 3,6 fois plus important. Les résultats du modèle ont montré un bon accord avec les résultats expérimentaux lorsqu'ils sont appliqués à des réacteurs ayant le même rapport hauteur/diamètre. Les écarts ont été respectivement de 5%, 10% et 10% pour la DCO, la C_(O3) et la P_((O3)0). Des écarts similaires ont été trouvés lorsque le modèle a été appliqué au réacteur à bulle en colonne pour des temps de contact supérieurs à 15 minutes. Pour la période initiale de réaction, les écarts étaient plus importants, ceci pouvant être dû à des valeurs incorrectes du coefficient de transfert et du taux de réaction, et ce dernier tout spécialement dans le cas de l'ozonation de l'eau résiduaire de l'industrie de la tomate.%A kinetic model constituted by ozone mol balance equations both in the gas and in the water phases and a total mole balance equation has been applied to predict concentrations of dissolved ozone, C_(O3), ozone partial pressure at the reactor outlet, P_((O3)0), and remaining chemical oxygen demand, COD, for the ozonation of two industrial wastewaters released from distillery and tomato processing plants. Kinetic equations for ozone absorption rate present in the model were derived from the application of film theory to an irreversible gas-liquid reaction. Parameters involved in the model, reaction rate and mass transfer coefficients, Henry's law constant, etc., were estimated from bench-scale experiments. The model was applied to ozonation in bubble contactors of height/diameter ratio equal to that of the bench scale contactor and to a pilot plant bubble column of a height/diameter ratio about 3.6 times higher. The results showed good agreement with the experimental values when applied to contactors of the same height/diameter ratio. Deviations were less than 5%, 10% and 10% for COD, C_(O3) and P_((O3)0), respectively. Similar deviations also were found when the model was applied to ozonation in the bubble column for reaction times higher than 15 minutes. For the short initial reaction period, deviations were much higher, possibly due to uncorrected values of mass transfer and reaction rate coefficients, the latter especially in the ozonation of tomato wastewaters. In all cases, however, the model predicts very well the experimental oxidation and ozone efficiencies. For these cases, deviations were lower than ± 3%.