二沉池出水微波 紫外消毒反应器设计及工艺研究-环境工程专业论文.docxVIP

摘 要 全世界面临淡水资源危机问题，主要原因有水污染严重、水资源开发不合理、 水资源利用效率低等。中水回用作为解决水资源危机问题的重要方法，可以回用 于灌溉、道路洒水、冲洗厕所、工业冷却水和循环水等方面。在中水的处理方法 中，每种方法的最后一道工序都是消毒，因此，选择一种快速有效的消毒方法意 义重要。 微波-紫外消毒作为一种新型的消毒技术，具有杀菌谱广、杀菌效率高、节 省能耗、无消毒副产物等优点。本课题采用微波-紫外联合消毒技术，以微波无 极紫外灯作为光源，根据哈尔滨市某污水处理厂的二沉池出水中的活菌数配水， 考察各影响因素的灭菌规律，建立节能、省时、可操作性强的中水微波无极紫外 消毒工艺，使二沉池出水达到《城市杂用水水质标准》，为微波紫外灭菌技术应 用于中水消毒提供相关的技术参数；同时，对微波无极紫外消毒反应器建立 CFD 模型，模拟水流的流态，达到优化反应器设计的目的；通过比较 CFD 优化后微 波无极紫外消毒反应器的性能，验证 CFD 模拟的结果；研究微波无极紫外消毒 用于二沉池出水的处理效能，确定微波无极紫外消毒的优势。 首先，本文开展了微波无极紫外灯的制作工艺研究。结果表明：无极紫外 灯的制作参数对消毒效果有影响，填充物质为 10mgHg、5TorrAr 时，消毒效果 最好，且产生的 254nm 的光照强度最强。在微波功率为 300w，HRT=3min，温 度和 pH 不做调整的条件下，消毒处理后水中细菌总数和大肠杆菌数均满足《城 市杂用水水质标准》，可以回用。 本文还开展了基于 CFD 模型的微波无极紫外消毒反应器的设计与优化研 究。结果表明：通过对微波无极紫外消毒反应器建立 CFD 模型，模拟其中水流 的流态，增设挡板、改变折板间的角度并没有改善优化前的微波无极紫外消毒反 应器中的水流流态，而水流的流态随着折板数目、进水速度、折板长度的增加呈 现先变好再变坏的趋势，当折板数目为 4，进水速度为 0.39m/s，折板长度为 115mm~118mm 时，微波无极紫外消毒反应器的水流流态最好。 在上述研究工作基础上，本文开展了微波无极紫外用于二沉池出水处理效能 的研究。结果表明：实验结果很好的证明了 CFD 模型模拟的结果，且可以在更 短的时间内，处理更多的水量，处理后的水样中细菌总数和大肠杆菌数均满足标 准；对实际水样的消毒效果及复活现象研究，经微波无极紫外消毒反应器消毒处 理后的水样可以在 12h 内回用；微波无极紫外比紫外、微波能在更短的时间内达 到更高的灭菌率，消毒效率高，出水水温变化幅度较小，不会产生热污染现象， 体现了微波无极紫外联合消毒的优势。 关键词：微波无极紫外灯；CFD；反应器优化；消毒；回用水 I - Abstract The world faces a crisis of freshwater resources, mainly due to serious water pollution, water resources unreasonable development and low efficiency of using water. As an important method to solve the water crisis, water reuse can be reclaimed for irrigation, watering road, flushing toilet, cooling water in industrial and recycled water, and so on. In the method of water treatment, the final steps of each method is sterilization, therefore, choosing a fast and effective method of disinfection is of great significance. As a new disinfection technology, microwave electrodeless ultraviolet disinfection has a broad spectrum of bacterial, high efficiency of inactivation, saving energy consumption, without disinfection byproducts, etc. The research adopts a combined disinfection method of microwave and ultraviolet, and microwave electrodeless UV la