紫外消毒模型開發(fā)與設備優(yōu)化研究.pdf

1、紫外消毒技術由于其高效性，廣譜性，安全性等特點，在水處理消毒領域應用越來越廣泛，相應對紫外消毒設備的研究也越來越多。目前，國外已利用計算流體力學（CFD），采用數(shù)值模擬進行紫外設備開發(fā)優(yōu)化；國內生產(chǎn)商主要是模仿國外廠家進行生產(chǎn)，缺乏核心技術，紫外消毒效果無法得到保證。
　　本課題利用CFD數(shù)值模擬技術，從光強分布，流態(tài)分布以及劑量擬合三個方面建立紫外消毒模型，并采用生物方法對模型進行驗證；利用CFD模型對腔體式紫外消毒反應器、明渠

2、式紫外消毒系統(tǒng)進行結構優(yōu)化及消毒效率預測評估；最后對紫外劑量同步技術進行了初步探究。
　　紫外消毒CFD模型的建立及驗證，結果表明：紫外消毒反應器內光強分布不均勻，進出口處光強較弱，隨著與燈管距離的增大而降低；反應器內前段，反應器內壁處光強小而流速大，是影響消毒效率的原因；有效劑量隨處理流量的增加而降低，呈乘冪關系；有效劑量隨透光率的降低而降低，在高流量下受透光率影響不大。模擬結果與實驗結果趨勢相符，柱源模型誤差范圍為2.9％~1

3、2.0%，線源模型誤差范圍為5.5~21.4%，柱源模型更精確，可以較準確的計算紫外反應器消毒效率。
　　腔體式紫外反應器的數(shù)值模擬，結果表明：基本模型的消毒滅活率1.73個log，t10/HRT為21.0%；擋板的添加有利于流體內部交換，使不同粒子接受的劑量趨于均勻，提高了整體的消毒效率，優(yōu)化后模型的t10/HRT為59.6%，滅活率為2.02個log。
　　明渠式紫外消毒系統(tǒng)的數(shù)值模擬，結果表明：渠道內燈管呈矩陣對稱分布

4、，光強在近燈管處最大，近壁面處較??；明渠前段及內壁處光強小而流速大，降低了消毒效率；通過對明渠進行結構的改進，系統(tǒng)內最低光強由由1.3mw/cm2增加至7.2mw/cm2，低劑量（小于20mJ/cm2）的區(qū)域消除，高劑量范圍內分布更均勻，有利于系統(tǒng)消毒效率的提高。
　　劑量同步主要通過操作參數(shù)優(yōu)化實現(xiàn)：對于結構已定的小型單燈管腔體式紫外消毒反應器，可優(yōu)化的操作參數(shù)主要是停留時間（流量控制）；對于復雜的多燈管紫外消毒系統(tǒng)，主要控制參