SEARCH

SEARCH BY CITATION

Keywords:

  • oscillatory flow;
  • oxygenation;
  • reciprocating plate columns

Abstract

We describe the operation of a pilot scale oscillating baffle column using a self-aeration system for oxygenation of water. The top baffle has a high constriction ratio and is sufficiently near to the surface of the water such that gas bubbles are generated. This aeration plate is coupled with a series of equally spaced low constriction orifice baffles, which lead to uniform dispersion of entrained air bubbles throughout the liquid volume. Flow visualisation experiments using video and still photography were used to identify two mechanisms for bubble generation: bubble formation under the water surface by surface vortex suction, and bubble generation from the collapse of a surface fountain and subsequent entrainment of bubbles into the bulk. Mass transfer measurements have shown that under most conditions a uniform oxygen concentration could be obtained throughout the column as a result of efficient mixing, and that the sole limitation to mass transfer performance was determined by the aeration mechanism. Initial comparison on the basis of aeration efficiency with other devices reveals a modest oxygen transfer rate, but with low specific power consumption of order 0.3 kW/m3.

Nous décrivons le fonctionnement d'une colonne à chicanes oscillantes à l'échelle pilote à l'aide d'un dispositif d'autoaération pour l'oxygénation de l'eau. La chicane supérieure a un rapport de constriction élevé et est suffisamment près de la surface de l'eau pour entraîner la formation de bulles de gaz.Ce plateau d'aération est couplé à une série de chicanes à orifices à faible constriction espacées de manière régulière, ce qui assure une dispersion uniforme des bulles d'air entraînées dans la masse liquide. Par des expériences de visualisation des écoulements faisant appel à la vidéo et à la photographie statique, deux mécanismes de formation des bulles ont pu être observés: la formation des bulles sous la surface de l'eau par la suction des vortex de surface et la formation des bulles par la rupture d'une fontaine de surface et l'entraînement subséquent de bulles dans la masse liquide. Des mesures de transfert de matière ont montré que dans la plupart des conditions une concentration d'oxygéne uniforme pouvait être obtenue dans les colonnes, des suites d'un mélange efficace, et que la seule limite à la performance du transfert de matière était deterrninée par le mécanisme d'aération. Une comparaison initiale sur la base de l'efficacité de l'aération avec d'autres systémes révèle un taux de transfert d'oxygène modeste, avec cependant une faible consommation d'énergie spécifique de l'ordre de 0,3 kW/m3.