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污水紫外线消毒器的选型及消毒剂量和灯管支数的计算
发布时间:2016-08-17   点击次数:9706次

无论饮用水紫外线消毒器、污水紫外线消毒器选型,还是回用水紫外线消毒器选型,紫外线消毒器的选型首先选择紫外线消毒器功率,就是选择紫外线杀菌灯的功率,选择紫外线杀菌灯的功率首先要进行紫外线剂量的计算。UV剂量的计算通常采用理论计算剂量法和生物验证剂量法,在实际应用中,需将两种方法联合使用,无论饮用水紫外线消毒器、污水紫外线消毒器,还是回用水紫外线消毒器都必须同时达到理论计算剂量法和生物验证剂量法联合使用的标准要求。
1.生物验证剂量法。这种方法是利用生物验证剂量确定灯管数量,步骤为:
1)根据排放标准要求计算微生物灭活率;
2)查微生物灭活率——UV剂量曲线确定所需要的UV剂量;
3)查消毒反应器流量——UV剂量曲线确定每支紫外灯管的处理水量;
4UV消毒系统总处理能力除以每支紫外灯管的处理水量得到整个系统需要的zui少的紫外灯管数量;
5)根据模块化的要求,对灯管数量向上取整。
2.理论计算剂量。美国环保署在其1986年发布的《城市污水消毒设计手册》中较详细地叙述了污水紫外线消毒器系统的设计,目前实际使用较广的是1992年发布的配套软件UVDIS 3.1版。利用该软件可以非常方便的计算出明渠式污水紫外线消毒器系统整个反应器内的平均紫外光强度,然后乘以污水接受的照射时间,即得到消毒反应器的理论计算剂量。 
该方法在计算紫外线消毒器反应器的UV平均强度时,需输入如下参数:灯管的UVC输出强度;灯管排列方式;灯管电弧长;石英套管外径;灯管轴线间距;石英套管透光率;石英套管结垢系数;污水透光率;灯管老化系数和。任何一个参数的变化都会改变平均强度值。
在污水紫外线消毒器设备设计时,按以下步骤确定灯管数量:
1)根据消毒系统进口微生物浓度和排放标准要求计算微生物灭活率;
2)查微生物灭活率——UV理论计算剂量曲线确定所需要的zui低UV理论剂量;
3)采用以上技术参数和计算过程,改变灯管数量,验算UV理论计算剂量,直至满足zui低UV理论计算剂量的要求。
关于紫外线消毒器灯管支数的计算可以参考以下案例:
通过一些固定参数可以理论计算确定理论计算确定紫外线杀菌灯数量,对于不同领域来说通过以下举例作为参考就可以计算出来了。
1.污水紫外线消毒器的设计要求及相关参数
日污水流量:1166m3/h
高峰期污水流量:?
CODCr:<60 mg/L
BOD5<20 mg/L

总固体悬浮物(TSS):<20mg/L
污水254透过率(T254):>65%
消毒前粪大肠菌数:<1×107/L
消毒后粪大肠菌数:1×104/L
2.
计算粪大肠菌残留量公式
N= N0exp-Np
其中:N=消毒后粪大肠菌残留浓度(/L)
N0=
消毒前粪大肠菌浓度(/L)
x=
灯长度 (cm)
u=
污水流速 (cm/s)
    
u=x/(Vv/Q)计算
Vv=紫外辐射区
Q=总流量
E=分散系数(cm2/s)
k=
粪大肠菌失活速率(/s)
Np=
被悬浮固体包裹的粪大肠菌浓度
其中:k=aIavgb
Np=c(SS)m
a=1.45×10-5
b=1.3
c=0.26
m=1.96    
由实验等得出
设计选260W 紫外灯
1.参数及基本情况
灯型号:
功率:260W, 紫外zui大输出:100W
灯长:157.5cm, 弧长:151.7cm
外层石英套管直径:4.0cm,紫外透过率=90%
紫外灯以矩阵方式顺水流方向排列
灯心距:7.5cm×7.5cm
能量损失因子采用一般贯例,Fp(灯管老化因子)0.7Ft(石英套管因透射率等在计算中造成的误差)0.7
2.
污水紫外线消毒器的设计过程
(1) 系统紫外密度D
平均每支灯在污水中的辐射体积
Vv/=(S2z)-(πdq2/4z)
S=7.5cm
z=157cm
dq=4cm
Vv/
=6859cm3(6.86 L)
紫外密度D
D=(
紫外功率/)/(Vv/)
D=100*0.9/6.86=13.1 W/L
2)
平均紫外强度Iavg
平均紫外强度Iavg与紫外密度D关系
修正后平均紫外强度Iavg 
Iavg=
额定IavgFpFt
Iavg=
额定Iavg×0.7×0.7
调整后的Iavg见表1
流量(m3)        T254 (%)        额定Iavg (mw/cm2)        调整后Iavg (&#61549;w/cm2)
1166        65        23.5                   11.5
(3)
失活速率k
k=aIavgb估算
k=1.45*10-5*115001.3=2.75
(4)
流速确定
N/N0=exp-Np
Np=0.26*201.96=92

其中:N=10000/L, N0=107/L, Np=92/L, k=2.75 (/s), x=157(cm), E=100 cm2/ss
-3=u*157/[2*100]*[(1-(1+4*2.75*100/u2))1/2]
u[1-(1+1100/u2)1/2]=-3.82
因此u=150 cm/s
停留时间:t=x/u=157/150=1(s),考虑到反应器水力特性和液龄分布函数,取t=2 s
(5)
确定灯数
紫外消毒区的体积:V=1166/3600*2=0.65 m3
过水断面面积:A=0.65/1.57=0.4 m2
灯管数:A/S=0.4/0.0752=71()
       
根据以上分析计算可算出结果,这个污水紫外线消毒器所需要的紫外线消毒灯管数不应低于71支。通过以上示例就能正确的进行污水紫外线消毒器选型及消毒剂量和灯管支数的计算了。

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