气升式废水处理反应器内流场和传质特性的研究

doi:10.19965/j.cnki.iwt.2021-0847

摘要/Abstract

摘要：

针对废水生物处理中导流筒直径、表观气速、液位高度、黏度和表面张力对气升式反应器内流场和氧传质系数的影响进行研究，并利用气水冷模实验对气升式反应器进行简化分析。随着导流筒直径的增加，气含率、液速和氧传质系数都增大，最佳导流筒直径为120 mm。表观气速存在一个临界值，低于临界值，气含率、下降段液速和体积氧传质系数等特征参数随气速增加迅速增大；高于临界值特征参数增加变缓，最佳表观气速为3.0×10^-3 m/s。随着液位高度的增加，气含率和体积氧传质系数减小，下降段液速增大，最佳液位高度为900 mm。液体黏度增大会使反应器内气含率和体积氧传质系数降低，表面张力的减小会使得反应器内气含率和体积氧传质系数增大。

关键词: 气升式反应器, 导流筒, 传质, 黏度, 流场, 表面张力

Abstract:

The influence of the diameter of the guide tube，the superficial gas velocity，the height of the liquid level，the viscosity and the surface tension on the flow field and the oxygen mass transfer coefficient in the airlift reactor were studied. The air-water cooling model experiment was applied to simplify the analysis of the air-lift reactor. As the diameter of the guide tube increased，the gas holdup，liquid velocity and oxygen mass transfer coefficient were increased，and the optimal guide tube diameter was 120 mm. The apparent gas velocity showed a critical value of 3.0×10^-3 m/s. Below this critical value，characteristic parameters such as gas holdup，liquid velocity in the descending section，and volumetric oxygen mass transfer coefficient increased rapidly with the increase of gas velocity. Above the critical value，the characteristic parameters increased slowly. The gas holdup and volumetric oxygen mass transfer coefficient decreased with the increase of the position height，and the liquid velocity in the descending section increased，and the optimal liquid level height was 900 mm. The gas holdup and volumetric oxygen mass transfer coefficient decreased with the increase of liquid viscosity，and the gas holdup and volumetric oxygen mass transfer coefficient increased with the decrease of surface tension.

Key words: airlift reactor, guide tube, mass transfer, viscosity, flow field, surface tension

中图分类号:

X703
TQ052

吴松, 任慧敏. 气升式废水处理反应器内流场和传质特性的研究[J]. 工业水处理, 2022, 42(5): 143-149.

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https://www.iwt.cn/CN/Y2022/V42/I5/143

图/表 6

图1 气升式反应器实验示意 1—空气压缩机；2—气体缓冲罐；3—稳压阀；4—过滤器；5—闸阀；6—流量调节阀；7—止逆阀；8—气体流量计；9—气体分布器；10—排液阀；11—导流筒；12—反应器外筒；13—气液分离区；14—排气阀；15—溶解氧电极；16—电导电极；17—电导率采集系统；18—压力传感器；19—储液罐；20—液泵；21—A/D转换器；22—计算机

Fig. 1 Schematic diagram of airlift reactor experiment

图2 不同导流筒直径对气含率、液速和体积氧传质系数的影响

Fig. 2 The influence of different diameters of the guide tube on gas holdup，liquid velocity and volumetric oxygen mass transfer

图3 不同表观气速对气含率、液速和体积氧传质系数的影响

Fig. 3 The influence of different superficial gas velocity on gas holdup，liquid velocity and volumetric oxygen mass transfer coefficient

图4 不同液位高度对气含率、液速和体积氧传质系数的影响

Fig. 4 The influence of different liquid level heights on gas holdup，liquid velocity and volumetric oxygen mass transfer coefficient

图5 不同黏度对气含率和体积氧传质系数的影响

Fig. 5 The influence of different viscosities on gas holdup and volumetric oxygen mass transfer coefficient

图6 不同表面张力对气含率和体积氧传质系数的影响

Fig. 6 The influence of different surface tensions on gas holdup and volumetric oxygen mass transfer coefficient

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