هيدروديناميك و انتقال اكسيژن در راكتورهاي ستوني حبابي با تاثير آلاينده‌هاي نفتي و ماده فعال سطحي

Hydrodynamics and Oxygen Transfer in Bubble Column Reactors Influence of Petroleum Contaminants and Surfactant

هدف ازاين پژوهش بررسي اثر آلاينده‌هاي نفتي و مواد فعال سطحي بر پارامترهاي هيدروديناميك و انتقال اكسيژن به عنوان پارامترهاي كليدي در فرآيندهاي تصفيه زيستي هوازي آب‌هاي آلوده با روغن و نفت خام مي‌باشد. نگهداشت كلي گاز (?g)، توزيع اندازه حباب و ضريب حجمي انتقال اكسيژن (kLa) براي آلاينده‌هاي نفتي شامل برش‌هاي نفتي 13C و 16C در آب با درصدهاي حجمي 1/0 و 5 /0 در بازه ي سرعت هوادهي m/s) 3-10 × 52 /23-18/1(ug = در يك راكتور ستوني حبابي ارزيابي شد. يك نوع ماده فعال سطحي آنيوني SDS در آزمايش ها براي بررسي تاثير مواد فعال سطحي برروي پارامترهاي تصفيه مورد استفاده قرار گرفت. با افزايش سرعت هوادهي توزيع اندازه حباب به صورت دو قله‌اي بوده و مقدارهاي نگهداشت گاز، قطر متوسط حباب و ضريب انتقال اكسيژن افزايش مي‌يابند. آلاينده‌هاي نفتي و مواد فعال سطحي با كاهش كشش سطحي و جلوگيري از پديده به هم پيوستن حباب‌ها باعث تاخير در انتقال الگو از همگن به ناهمگن شده و همچنين قطر متوسط حباب باحضور آلاينده‌هاي نفتي كاهش مي‌يابد. البته اين تغييرات با حضور مواد فعال سطحي بيشتر است. همچنين آلاينده‌هاي نفتي باعث افزايش در نگهداشت گاز و ضريب انتقال اكسيژن به ويژه در سرعت‌هاي هوادهي بالاتر مي‌شوند. در غلظت‌هاي بالاتر آلاينده‌ها، اين افزايش بيشتر مي‌شود. همچنين حضور مواد فعال سطحي برروي سطح حباب، با افزايش مقاومت انتقال جرم، باعث كاهش در انتقال اكسيژن مي‌شوند. بر اساس نتيجه هاي اين پژوهش رابطه هاي تجربي براي پيشنهاد نگهداشت گاز و ضريب حجمي انتقال اكسيژن به عنوان تابعي از سرعت ظاهري هوادهي و كشش سطحي ارايه شد.

The purpose of the present study was investigation of effect petroleum contaminants and surfactants on hydrodynamics and oxygen transfer as important parameters for treatment of crude contaminated wastewaters. Gas hold-up (?g), bubble size distribution and oxygen transfer coefficient (kLa) were evaluated for petroleum contaminants (C13 and C16) in water at concentrations of 0.1 and 0.5 vol.% over the range of superficial gas velocity (ug) of 1.18-23.52×10-3 m/s in bubble column reactor. A type of anionic surfactant (SDS) was utilized in the experiments for studying of surfactants on wastewater parameters. The bubble size distribution becomes bimodal with increasing of gas velocity and gas hold-up, mass transfer coefficient and Sauter mean diameter is increased. The petroleum contaminants and surfactants lead to delayed regime transition from the homogeneous to heterogeneous by decreased surface tension and by the coalescence inhibition, and also, Sauter mean diameter is decreased in the presence of petroleum contaminants. These changes increased in the presence of surfactants. Also, petroleum contaminants enhanced mass transfer coefficient and gas hold-up, especially at higher superficial gas velocity. Increasing of mass transfer and hold-up were more at higher concentrations of contaminants. Also, presence of surfactants on bubble surfaces, decreases oxygen transfer due to the enhanced mass transfer resistance. Empirical correlations were proposed for evaluating gas hold-up and mass transfer coefficient as a function of superficial gas velocity and interfacial surface tension.