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- Title
Ozonation of kraft pulp mill effluents: process dynamics.
- Authors
El-Din, M G; Smith, D W
- Abstract
Pulp mill wastewater discharged from an aerated stabilization basin (ASB) of a kraft pulp mill was ozonated in an extra-coarse-bubble diffuser contactor. The ozonation process is dynamic. Therefore, modeling the reduction efficiencies of contaminants present in the pulp mill effluent and the ozone gas absorption process became more complex than the pure water situation. The ozonation-process-mitigated reduction of colour, absorbable organic halides (AOX), chemical oxygen demand (COD), and total organic carbon (TOC) were examined. Ozone was more effective in reducing the colour and AOX than in reducing the COD and TOC. At an ozone dose (ΔO[sub 3] ) of 230 mg L[sup –1] , the maximum reduction efficiencies of colour, AOX, COD, and TOC were 86, 44, 22, and 15%, respectively. Ozonation was also very effective in increasing the biochemical oxygen demand (BOD[sub 5] ) of the pulp mill effluent. The biochemical oxygen demand increased by about 320% at ΔO[sub 3] of 230 mg L[sup –1] . Ozone gas absorption dynamics were investigated by continuous monitoring of the feed-gas and off-gas ozone concentrations and flowrates. Owing to the occurrence of rapid reactions between ozone and some contaminants in the liquid phase, the mass transfer process was enhanced by an enhancement factor, E. The application of the well-known two-film theory and the assumption that the ozone reactions followed pseudo-first-order irreversible kinetics, the overall mass transfer coefficient, k[sub L] a, and the enhancement factor, E, were determined as functions of ΔO[sub 3] . The induced reductions of pulp mill effluent contaminants and ozone gas absorption dynamics were compared to those obtained in other ozonation systems to investigate the effects of contactor design, configuration, operating conditions, and scale on the performance of the ozonation process. Key words: absorbable organic halides, chemical oxygen demand, colour, enhancement factor, mass transfer, ozonation process dynamics, total organic carbon.Les eaux résiduaires des usines de pâte à papier provenant d'un bassin de stabilisation aérobie (« aerated stabilization basin » ASB) d'une usine de pâte à papier kraft ont été ozonées dans un contacteur-diffuseur à très grosses bulles. Le procédé d'ozonisation est un procédé dynamique de nature. Ainsi, la modélisation du rendement de la réduction des contaminants présents dans l'effluent de l'usine de pâte à papier et du procédé d'absorption de l'ozone devient beaucoup plus complexe. Nous avons analysé la réduction de couleur limitée par le procédé d'ozonisation, les halogénures organiques absorbables (« absorbable organic halides » AOX), la demande chimique en oxygène (COD) et le carbone organique total (TOC). L'ozone a réduit plus efficacement la couleur et l'AOX que le COD et le TOC. À une dose d'ozone (ΔO[sub 3] ) de 230 mg L[sup –1] , les rendements de réduction maximum de la couleur, de l'AOX, du COD et du TOC étaient respectivement de 86, 44, 22 et 15 %. L'ozonisation a été également très efficace pour augmenter la demande biologique en oxygène (BOD[sub 5] ) de l'effluent de l'usine de pâte à papier. La BOD[sub 5] a augmenté d'environ 320 % à un ΔO[sub 3] de 230 mg L[sup –1] . La dynamique de l'absorption de l'ozone a été étudiée par une surveillance continue des concentrations et des débits des gaz d'alimentation et résiduels. En raison de réactions rapides entre l'ozone et certains contaminants dans la phase liquide, le processus de transfert de matière a été augmenté d'un facteur d'accentuation (E). En appliquant la théorie bien connue du double film et en présumant que les réactions de l'ozone ont suivi une pseudo-cinétique irréversible de premier ordre, le coefficient global de transfert de matière (k[sub L] a) et le facteur d'accentuation (E) ont été déterminés en fonction de ΔO[sub 3] . Ou afin d'étudier les répercussions de la conception, de la configuration, des conditions de fonctionnement et de l'échelle du contacteur sur le rendement du procédé d'ozonisation, nous avons comparé les réductions induites des contaminants dans l'effluent de l'usine de pâte à papier et la dynamique d'absorption de l'ozone à celles obtenues avec d'autres systèmes d'ozonisation. Mots clés : halogénures organiques absorbables, demande chimique en oxygène, couleur, facteur d'accentuation, transfert de matière, dynamique du processus d'ozonisation, carbone organique total. [Traduit par la rédaction]
- Subjects
CHEMICAL oxygen demand; PULP mills; HALIDES; OZONIZATION; DYNAMICS
- Publication
Journal of Environmental Engineering & Science, 2002, Vol 1, Issue 1, p45
- ISSN
1496-2551
- Publication type
Article
- DOI
10.1139/s01-001