紫外線消毒器紫外線消毒系統(tǒng)中強(qiáng)度分布的理論計算與生物驗(yàn)證對比

紫外線消毒器系統(tǒng)中強(qiáng)度分布計算與生物驗(yàn)證

紫外線消毒器消毒機(jī)理是利用254nm及其附近波長區(qū)域的紫外線對微生物DNA的破壞，阻止蛋白質(zhì)合成而使細(xì)菌不能繁殖。由于紫外線消毒器具有殺菌廣譜性強(qiáng)、處理效率高、運(yùn)行成本低、不產(chǎn)生消毒副產(chǎn)物等突出優(yōu)勢而越來越受到人們的關(guān)注，并被廣泛應(yīng)用于消毒飲用水和污水處理等行業(yè)，統(tǒng)稱生活飲用水紫外線消毒器和污水紫外線消毒器（或再生水紫外線消毒器、中水回用紫外線消毒器、中水紫外線消毒器、回用水紫外線消毒器）

目前，國際上常用的消毒用的飲用水紫外線消毒器和污水，

紫外線消毒器紫外線發(fā)生器大規(guī)模的低壓燈其波長維持在253.7nm。同時，新型中壓紫外線消毒器( 1~ 5k ) W系統(tǒng)也越來越多地應(yīng)用于水處理行業(yè)。紫外線消毒設(shè)備的消毒效果與紫外線劑量 (UV dose)的大小直接相關(guān)。紫外線劑量的定義為單位面積上接收到的紫外線能量 (城市給排水紫外線消毒設(shè)備規(guī)范，2005)。 在理想推流狀態(tài)下 (在實(shí)際的紫外線消毒器反應(yīng)器中不可能達(dá)到)， 紫外線劑量等于紫外線強(qiáng)度 (UVin tensity)乘以水在反應(yīng)器里的停留時間， 這樣得到的劑量稱為設(shè)備紫外線平均劑量 (R eactor A verage Dose) (城市給排水紫外線消毒設(shè)備規(guī)范，2005)。 因此，在紫外線反應(yīng)器的設(shè)計中，計算紫外線強(qiáng)度的分布對于確定如何在反應(yīng)器中最有效的布置燈管具有重要的意義。

紫外線消毒器紫外線強(qiáng)度的計算需要把光學(xué)原理和幾何學(xué)應(yīng)用于反應(yīng)器。多點(diǎn)源疊加近似法 (MPSS) ( James 2000)把一個線光源分成反應(yīng)，器軸上的一系列等空間點(diǎn)源，被證明是合適的計算方法。

實(shí)際上，因?yàn)橛绊懽贤饩�消毒器消毒效果的因素很多，如顆粒物濃度、大小分布、微生物在反應(yīng)器中的路徑、水的透光率等等，通常通過理論計算而得到的設(shè)備紫外線平均劑量無法準(zhǔn)確地反映紫外線反應(yīng)器實(shí)際的消毒效果。決定一個紫外線消毒系統(tǒng)消毒效果的是反應(yīng)器所能實(shí)現(xiàn)的設(shè)備紫外線有效劑量 (Reactor E ffect ive Dose)，即由反應(yīng)器的生物驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)實(shí)際測得的紫外線劑量，也稱當(dāng)量滅活劑量 (equ iva lent reduct ion dose ERD)。要達(dá)到某一特定的消毒要求，

紫外線消毒器紫外線反應(yīng)器的有效紫外線劑量必須達(dá)到設(shè)計紫外劑量 (Design UV Dose)。 而設(shè)計紫外劑量的選取依據(jù)則是通過平行光管試驗(yàn)得出的微生物 (例如大腸桿菌、枯草芽孢桿菌、MS2大腸桿菌、噬菌體等)達(dá)到一定滅活率時所需要的紫外生化劑量 (Colli ated Bea Dose)，并考慮一定的安全系數(shù)得來的(通常這一安全系數(shù)要求紫外系統(tǒng)必須按峰值流量設(shè)計，而不是平均流量) (城市給排水紫外線消毒設(shè)備規(guī)范，2005)。針對一個實(shí)際的飲用水紫外線消毒反應(yīng)器內(nèi)的紫外劑量分布同時進(jìn)行理論計算和生物驗(yàn)證，比較2種方法得到的結(jié)果，并分析差異性原因和影響因素，期望為紫外線消毒器反應(yīng)器設(shè)計提供參考。 

實(shí)際上紫外線消毒器的反應(yīng)器受水力條件等多方面的影響，很難達(dá)到理想推流狀態(tài)。對于大流量的情況，理論計算的結(jié)果與生物驗(yàn)證比較接近，這是因?yàn)榱髁看蟮臅r候紫外線殺菌器反應(yīng)器中的水流更接近理想推流狀態(tài)，此時，停留時間成為紫外線劑量的主要影響因素之一。生物驗(yàn)證曲線的變化率明顯低于理論計算的情況，這說明，