UV消毒MBR出水及反應(yīng)器水力特性和UV劑量計算的研究.pdf

1、突發(fā)性公共衛(wèi)生事件引起的安全問題，以及化學(xué)消毒副產(chǎn)物對水環(huán)境和人體健康的潛在威脅，引發(fā)了水處理領(lǐng)域消毒技術(shù)的革新。UV消毒因具有廣譜高效、無二次污染的特點(diǎn)，逐漸受到人們的青睞。與此同時，近年來隨著膜材料價格的下降和性能的改善，MBR在水處理領(lǐng)域得到迅速推廣，而MBR出水非常適合UV消毒。在此背景下，本文對UV消毒MBR出水及CFD模擬反應(yīng)器的流場和基于CFD計算UV劑量進(jìn)行了研究。 ⑴UV對MBR出水中的指示微生物具有良好的滅

2、活效果。不考慮光活化的影響時，17 mJ/cm2的UV劑量可以將污水中的細(xì)菌、大腸菌群和糞大腸菌群全部滅活。研究光強(qiáng)范圍內(nèi)UV強(qiáng)度的變化和MBR出水濁度在小范圍(＜3NTU)的波動，對微生物的滅活率沒有影響。UV消毒后的水在3 h內(nèi)未發(fā)現(xiàn)暗修復(fù)，但在日光燈和太陽光照射下均發(fā)生了光活化。采用UV對醫(yī)院的MBR出水進(jìn)行消毒，污水中殘余的微生物數(shù)量能夠滿足《醫(yī)療機(jī)構(gòu)水污染物排放標(biāo)志》(GB18466-2005)的要求。 ⑵反應(yīng)器的水

3、力特性是影響UV消毒效果的重要因素。增大雷諾數(shù)，反應(yīng)器的水力特性逐漸接近理想推流，水流的拖尾現(xiàn)象也隨之被弱化。反應(yīng)器的長細(xì)比較大時，徑向尺寸的影響基本可以忽略，進(jìn)出口垂直或相切于反應(yīng)器主體、以及位于反應(yīng)器的同側(cè)或異側(cè)，對水力特性的影響并不明顯。與示蹤試驗(yàn)比較，CFD技術(shù)能夠較好地模擬反應(yīng)器的流場，二者的差別主要是由于示蹤試驗(yàn)的實(shí)際條件偏離理想條件所造成的。采用CFD對反應(yīng)器進(jìn)行優(yōu)化，在其進(jìn)出口設(shè)置導(dǎo)流孔板后，雷諾數(shù)增大到一定程度后能夠明

4、顯改善其水力條件。 ⑶分別采用Radial模型和PSS模型分析簡單UV消毒器和大型UV消毒系統(tǒng)的光強(qiáng)及其分布規(guī)律。為克服PSS模型手工計算量大的缺點(diǎn)，探討用介質(zhì)的吸光度對空反應(yīng)器的光強(qiáng)進(jìn)行修正，該方法計算量小、相對誤差小，理論上是可行的。利用CFD中的DPM模型模擬微生物在其內(nèi)部的運(yùn)動規(guī)律，以PSS模型計算UV強(qiáng)度，提出了計算反應(yīng)器UV劑量的新方法。與近似方法和常規(guī)方法相比，理論上CFD離散方法的計算結(jié)果更接近實(shí)際值，并能減少