臭氧氧化技术因具有氧化能力强、反应速度快和二次污染少等特点,已被广泛应用于工业废水处理中。然而,传统鼓泡塔内臭氧传质效率低、无效损耗多,导致该技术初期成本高昂,且实际应用中高度过大的反应器会受到处理场地的限制,难以广泛适用,这些问题制约了该技术的进一步发展与推广。针对上述问题,本文以鼓泡塔和搅拌反应器为研究对象,分别对其结构和工况参数进行优化设计,开发出高效适用的紧凑型臭氧接触反应器。在此基础上,探究了该反应器中臭氧氧化降解工业典型污染物的效能,为强化臭氧气液传质效果,降低臭氧技术成本提供了技术途径和理论依据。针对鼓泡塔,通过增设水平内构件或竖直内构件对其结构进行优化。增设水平内构件时,导流板间距为400 mm,导流板长度为100 mm,导流板与水平夹角为45°,曝气盘孔径为10μm,曝气流量大于10 L/min条件下,水平导流板能促使上升气流形成充分的旋流,增加气液扰动,强化混合,氧总传质系数和氧转移效率均可提升30%以上。当增设竖直内构件时,导流筒高度为780 mm,导流筒底部与曝气盘距离为100 mm,曝气盘孔径为0.2μm,曝气流量为0.5 L/min条件下,竖直内构件能使气液相形成充分的环流,延长气体停留时间,有利于气液传质,氧总传质系数和氧转移效率均可提升50%以上。针对搅拌反应器,搅拌桨层级数为三层,底桨为六直叶涡轮搅拌桨,中、上层桨为三叶下压搅拌桨,搅拌桨直径为80 mm,曝气盘孔径为0.2μm,桨叶间距为140 mm,搅拌转速为380 r/min,曝气流量大于1 L/min条件下,搅拌作用可强化气液混合和扰动,延长气体停留时间,相比空塔,氧总传质系数和氧转移效率均可提升120%以上。经过反应器评估筛选,发现搅拌反应器具有最佳的臭氧传质效果。使用搅拌反应器对罗丹明B进行臭氧氧化处理,结果表明:搅拌反应器在不同臭氧投加量条件下对不同初始浓度的罗丹明B的处理效果均有提升作用。在本试验条件下,高度为0.75 m的搅拌反应器内臭氧利用率可达65.6%,相比传统鼓泡塔的41.7%,提升了57.3%。基于罗丹明B连续动态处理试验,进行成本核算,相比传统鼓泡塔,搅拌反应器可有效降低运行成本。