مقايسه عملكرد راكتورهاي ايرليفت جريان داخلي و خارجي جهت تصفيه آب به كمك لجن فعال

Comparison of the Performance of Internal and External Loop Air-lift Reactors for Water Treatment by Activated Sludge

زمينه و هدف: در اين تحقيق اثر شرايط عملياتي و پارامترهاي طراحي مانند شدت هوادهي، نسبت سطح ناودان به بالارونده و خصوصيات مايع بر هيدروديناميك و ضريب حجمي انتقال جرم در راكتور­هاي ايرليفت سه فازي بررسي شده ­است. روش بررسي: . آزمايش‌ها در راكتور ايرليفت داراي حلقه خارجي با نسبت سطح ناودان به بالارونده 0/14 و راكتور­هاي ايرليفت داخلي با نسبت سطح ناودان به بالارونده 0/36 و 1 انجام شده ­است. هوا و آب به ترتيب به عنوان فاز گاز و مايع و و لجن فعال به عنوان فاز جامد استفاده شده ­اند. يافته ها: نتايج نشان داد سرعت چرخش مايع، نگهداشت گاز و ضريب حجمي انتقال جرم با افزايش سرعت حجمي گاز، كاهش غلظت لجن و كاهش نسبت سطح ناودان به بالا رونده، افزايش يافته است. بيش‌ترين مقدار نگهداشت گازبرابر با 0/178 در راكتور ايرليفت داراي حلقه خارجي با غلظت 1% وزني لجن فعال در سرعت حجمي گاز 0/24 متر بر ثانيه مشاهده شد. مدلي براي پيش بيني اثر غلظت لجن فعال، سرعت حجمي گاز و نسب سطح ناودان به بالارونده بر انتقال جرم راكتور­هاي ايرليفت لجن فعال ارائه شده است كه با نتايج تجربي تطابق خوبي دارند. بحث و نتيجه گيري: به ‌طور كلي بررسي عملكرد راكتورهاي ايرليفت داخلي و راكتورهاي ايرليفت داراي حلقه خارجي در شرايط مختلف غلظت و سرعت حجمي نشان داد راكتور ايرليفت داراي حلقه خارجي داراي عملكردي بهتر در مقايسه با راكتور ايرليفت داخلي است.

Background and Objective: In This study the impacts of operating conditions such as aeration rate, the downcomer-to-riser cross-sectional area ratio (Ad/Ar), and liquid phase properties on the hydrodynamics and volumetric mass transfer coefficient in three-phase airlift reactors was investigated. Method: Experiments were conducted in external loop air-lift reactor with downcomer to riser cross-sectional area ratio (AD/AR=0.14) and internal air-lift reactors with downcomer to riser cross-sectional area ratios 0.36 and 1. Air and Water were used as gas and liquid phases, respectively and activated sludge is used as the solid phase. Findings: The liquid circulation velocity, gas holdup and mass transfer coefficient increased with an increase in the superficial gas velocity, decrease the sludge concentration and decrease downcomer to riser cross-sectional area ratio. The maximum amount of gas hold up, 0.178 in external air-lift reactor with 1%(w/w) activated sludge in superficial gas velocity 0.24(m/s) was observed. A model to predict the effect of activated sludge concentration, the superficial gas velocity and the downcomer-to-riser cross-sectional area ratio on the mass transfer activated sludge airlift reactors provided which with the experimental results are in good agreement. Discussion and Conclusion: The evaluation of internal and external reactors performance at different concentration and superficial gas velocity show that the air-lift reactor with external loop has better performance in comparison with internal airlift reactors.