氣升式環(huán)流反應器已從實(shí)驗室研究轉向工業(yè)應用領(lǐng)域,特別是在水處理領(lǐng)域中,展示了該反應器良好的應用效果與廣闊的應用前景。
氣升式環(huán)流反應器由四個(gè)主要區域構成,即上升區、下降區、氣液分離區和底部折流區,各區域內流體的流動(dòng)特性差異很大,在反應器啟動(dòng)過(guò)程中,首先在反應器中投加活性污泥或其他微生物;廢水經(jīng)水泵抽吸進(jìn)入反應器,壓縮空氣由氣體分布器射入反應器與廢水混合,并對其充氧,在上升區利用其所攜帶的動(dòng)能提升廢水,期間廢水中的部分有機物被去除,大部分空氣被消耗。
混合物到達反應器頂部(氣液分離區)后,大部分氣泡在氣液界面破裂,氣體從排氣口排出;另一部分殘余氣體以氣泡的形式隨廢水及污泥進(jìn)入下降區進(jìn)行反應,在下降區底部會(huì )達到缺氧狀態(tài),使COD和硝態(tài)氮進(jìn)一步降解。處理后的廢水經(jīng)過(guò)底部折流區再次返回到上升區,形成完整的循環(huán)。在上升區,氣含率較高,氣相動(dòng)能較大,流體湍動(dòng)劇烈,使得氣泡聚并和破碎頻繁,氣液相界面更新較快,相間傳質(zhì)效率較高,因此,對于氣升式環(huán)流反應器而言,氣液相間傳質(zhì)主要發(fā)生在上升區。
由于上升區與下降區的氣含率不同,造成兩區域混合相的壓力存在差異,此壓差作為流體流動(dòng)的驅動(dòng)力,推動(dòng)流體在反應器內循環(huán)流動(dòng)。氣升式環(huán)流反應器利用氣體的噴射動(dòng)能和混合相的密度差引起液相的循環(huán)流動(dòng),不需額外的攪拌裝置,降低了設備投資成本,耗能少,且氣體在推流的同時(shí)與液體充分混合,氣液相界面更新較快,相間傳質(zhì)效率高。
雖然氣升式環(huán)流反應器結構簡(jiǎn)單,但是其種類(lèi)很多,因其突出的優(yōu)點(diǎn)被廣泛應用于各種廢水的處理,并取得了很好的成果。不僅能有效去除COD、BOD、氨氮、磷等常規性污染物,降低廢水中的色度、濁度等,而且對酚、氰等難降解有機物也有很好的去除效果。