Résumés
Résumé
L'équation cinétique qui permet de calculer l'oxydation d'un micropolluant dans les réacteurs d'ozonation s'écrit:
-(d[P]/dt)=(KD[O3]L+KID[OH∘])[P]
Kd et Kid: constantes de vitesse de l'ozone et des radicaux hydroxyles sur le micropolluant P.
Dans la première partie, l'approche théorique de la concentration en radicaux hydroxyles a montré que [OH·] est proportionnel à la concentration en ozone ([OH·] = k'[03]). On a donc:
(d[P]/dt)=KG[O3]L[P] with KG=KD+KIDK'
Dans un réacteur parfaitement agité, les concentrations en ozone et en micropolluant sont constantes et l'élimination s'écrit:
([P]/[Po])=(1/1+KG[O3]L τ) with τ=(V/Q)
Dans un réacteur piston, les concentrations varient tout au long de la colonne et il est habituel de modéliser un tel réacteur comme un grand nombre de R.P.A. en série de volume DeltaV et de hauteur DeltaH (Dans notre approche DeltaH = 0,01 m).
Dans les deux cas, la simulation de l'élimination du micropolluant est basée sur la connaissance de la valeur de kG et de la concentration en ozone dans l'eau [03]L
[03]L est obtenue de la résolution des bilans massiques dans un volume V ou ~V.
ozone à l'entrée + ozone transféré = ozone à la sortie + ozone consommé
L'ozone transféré utilise pour son calcul des relations semi-empiriques donnant la constante de Henry et la valeur du kLa.
L'ozone consommé est déduit de la relation établie dans la partie 1:
(d[O3]L/dt)=w[O3]L
Les résultats de la simulation sont comparés aux résultats expérimentaux obtenus avec un pesticide organo-phosphoré, le parathion. Les paramètres variables sont le temps de contact (300 - 600 s), le pH (6,7 - 8,2) et le taux de traitement (1 à 5 g/m3).
Une valeur de kG comprise entre 500 et 600 M-¹s-¹ donne une bonne corrélation entre les valeurs expérimentales et calculées.
Cependant, on peut noter quelques différences, en particulier dans la partie basse de la colonne, ce qui montre la nécessité de prendre en compte pour des calculs plus précis l'hydrodynamique du réacteur.
L'emploi du programme de simulation permet de tracer deux abaques qui montrent l'influence pour n'importe quel micropolluant des facteurs kGteta et w.
Mots-clés:
- Ozone,
- micropolluant organique,
- modélisation,
- pesticides
Abstract
Micropollutant (P) oxidation in an ideal ozonation reactor uses the kinetic équation:
(d[P]/dt)=(KD[O3]L+KID[OH∘])[P]
kD and kID : kinetic rate constant of ozone and hydroxy radicals on the micro -pollutant P.
In part 1, the theoritical équation shows that [OH°] is proportional to the ozone concentration ([OH°] = k'[O3]) and thus the following equation is obtained :
(d[P]/dt)=KG[O3]L[P] with KG=KD+KIDK'
In a completely stirred tank reactor, ozone concentration in liquid phase is constant and pesticide elimination is given by the equation :
([P]/[Po])=(1/1+KG[O3]L τ) with τ=(V/Q)
In a plug flow reactor, ozone concentration in liquid phase varies along the column. To modelize them, we use the model of completely stirred tank reactors in series where the unit volume is ∆V. In our calculations, this volume is obtained by S (reactor cross section area) and ∆h equal to 0,01 m. In this volume ∆V, ozone and micropoliutant concentrations are considerad as a constant.
Simulation calculations are based on the knowledge of global kinetic constant kG and ozone concentration.
The value of the ozone concentration is obtain from mass balances on the oxklant (on a ∆V or V volume reactor) :
ozone inlet + transferred ozone = consumed ozone + ozone outlet
The quantifies of transferred ozone are calculated from the Henry law and a semi empirical kLa equation.
The quantity of consumed ozone is calculated from the equation in part I
(d[O3]L/dt)=w[O3]L
Experimental results are obtained with parathion, an organo-phosphorus pesticide on a bubble column pilot plant:
Parameters are contact time (300-600 s), pH (6,7-8-2) and ozone treatment rate (1 to 5 g/m3).
A kG value of 500 or 600 M-l s-l shows a good correlation between predicted and simulated pesticide concentrations.
However, there are noticable differences, especially at the bottom of the column. This shows the necessity to take into account the hydrodynamic properties of the reactor during next works.
The use of the simulation program lets to calculate the elimination of pesticide versus the two main parameters : the factor kGteta and the value of w.
Keywords:
- Ozone,
- organic micropollutant,
- pesticide,
- bubble tower,
- simulation