Velocity and concentration of bubbles in ozonization columns with cross sections of different sizes

Velocidad y concentración de burbujas en columnas de ozonización con sección transversal de tamaños diversos

La sección transversal de una columna de ozonización posee influencia directa sobre las características hidrodinámicas de esa columna, lo que se refleja en los fenómenos que dependen de la transferencia de masa en la interfase gas-líquido. En este estudio se utilizaron dos columnas con secciones transversales diferentes cuanto a la forma y al tamaño. La primera consección transversal cuadrada de 0,19 m y la segunda con sección transversal circular de 0,10 m de diámetro. Se midieron las velocidades ascensionales de las burbujas y su concentración. Los resultados obtenidos muestran que el aumento de la sección transversal en la proporción aquí estudiada no conlleva un aumento semejante de la sección transversal de la pluma ascendentes de burbujas, cuando son computadas las velocidades y concentraciones medias. Los resultados de velocidad media y de concentración media para la columna de sección más pequeña se mostraron independientes de la altura del líquido, mientras que los resultados de velocidad media y de concentración media obtenidos para la columna de sección más grande mostraron dependencia con la altura del líquido. La evolución de la razón de las áreas de la pluma a lo largo del eje longitudinal de las columnas se presenta y muestra que esta razón disminuye en la dirección del tope de las columnas.

INTRODUCCIÓN

Los estudios de investigación realizados en el Departamento de Ingeniería Hidráulica y Sanitaria de la Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, utilizando el ozono para la oxidación de la materia orgánica y la inactivación de microorganismos indicadores, están revelando situaciones de disminución de la eficiencia, posiblemente asociadas a la transferencia de masa a través de la interfase ozono-agua de las burbujas de ozono. Las características geométricas de los equipos utilizados son fácilmente controlables, y se probaron diferentes dimensiones de las columnas para obtener diferentes condiciones hidrodinámicas.

Evidentemente, la elección del difusor microporoso fue también de gran importancia, porque determinó el diámetro de las burbujas liberadas, que debe ser pequeño.

La bibliografía muestra que el nivel de líquido en la columna no debe ser demasiado bajo ni demasiado alto. En el primer caso, el ozono puede ser liberado a la atmósfera, sin reaccionar con los productos químicos o los microorganismos contenidos en el líquido. En el segundo caso, el ozono se consume completamente en la parte inferior de la columna, volviendo superflua la parte superior.