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曲面叶片径向气体涡轮混合器臭氧接触
比利时布鲁塞尔梅塞河上的泰尔费给水站,用一种空气扩散涡轮混合器进行过一些生产性试验。在水流通过带隔板的池子时,完成臭氧向水中的喷射。每一间喷射室的平均停留时间为2min,经5min总接触时间(喷射时间2min,剩余作用时间4min)后测定水中溶解臭氧的剩余浓度。
无论臭氧化还是预臭氧化,每一间喷射室都是3m×3m的方室。涡轮混合器装在臭氧化水面下5m处。在循环室或再喷射室,臭氧化空气是在3m水柱之下扩散。预臭氧化部分设有一台压缩机。臭氧化空气扩散器是一台工业用带反向曲面桨叶叶轮的径向涡轮混合器。当涡轮以2840r/min旋转时,为有利于导入涡轮的空气向横向扩散,在水平板上装有复杂的导流板。只有由扩散作用产生的运动通过涡轮传递到液体。装置的一般构造如图5-18所示。运行电耗按喷射情况平均2~3W·h/g臭氧。
为改进气体涡轮混合器的臭氧接触,已采用液体(如水)部分循环。尽管仍然基本上是气体扩散装置,但凯拉格(Kerag)涡轮能使部分液体循环。
此型装置在标准水压力下,能扩散25~1000m3/h,2m淹没深度下15~500m3/h.该设备的扩散能力随淹没深度急剧下降,如在0.05Mpa时7~250m3是它的可比极限。因此,这种装置基本上是一种能使部分液体环流的表面气体扩散器,经常安装在待处理水水面之下。其本质是密集的臭氧化气气泡同水的瞬时相互作用,而不是某种剩余臭氧浓度的延迟作用。根据中试研究,出口处臭氧损耗有20%~30%。同时,为保证充分抽吸作用,扩散器约需7~10W·h/g臭氧。该法似乎不大适合用于主臭氧化,但能有益的适合于预臭氧化。这项工艺是先进的,能产生极微小的气泡。所以,它多少有点与双层传递原理不同。为限制能耗适合采用支流工艺。例如,像克拉林根(Kralingen)的鹿特丹水厂那样,重复接触也能对这种装置有利。
虽然这种设备不是按机械搅拌器的历史发展,但目前所采用的液体环流设备原理要比气体扩散涡轮更有效。况且,还考虑过在气体扩散装置中无液体环流时免不了因压缩-减压使部分臭氧分解的可能性。Kerag型涡轮混合器是对这些气液环流理论的一次探讨。
某些根据此种气液环流理论设计的小型和中型试验装置已得出满意结果,并提高了杀菌作用的效率。
当将一台螺桨混合器淹没到容器约1/3的深度时,通过以适当速度转动涡轮能造成一股涡流。这种运动传动到液体上能将0.05Mpa的臭氧化空气卷吸到涡流区造成臭氧的直接溶解。在适当操作条件下,此法能得到良好的溶解率,而且臭氧损失量小于投加量的5%~10%。
在臭氧溶解过程中,总接触时间起重要的作用,并且极大的影响着液体环流接触过程的处理效率。所以,进行了液体环流旋转混合器进气有帽分散和无帽分散试验。