某污水厂理论计算（UVDis法）确定消毒用紫外灯数
1． 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个/L
消毒后粪大肠菌数：1×104个/L
2． 计算粪大肠菌残留量公式
N= N0exp{ux[1-(1+4kE/u2)1/2)]/2E}-Np
其中：N=消毒后粪大肠菌残留浓度（个/L）
N0=消毒前粪大肠菌浓度（个/L）
x=灯长度 (cm)
u=污水流速 (cm/s)
由 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
参数及基本情况
灯型号：
功率：260W, 紫外最大输出：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
能量损失因子采用国际一般贯例，Fp(灯管老化因子)0.7，Ft(石英套管因透射率等在计算中造成的误差)0.7
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/灯=(S2z)-(πdq2/4z)
S=7.5cm
z=157cm
dq=4cm
Vv/灯=6859cm3(6.86 L)
紫外密度D
D=(紫外功率/灯)/(Vv/灯)
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
|
流量(m3) |
T254 (%) |
额定Iavg (mw/cm2) |
调整后Iavg (?w/cm2) |
|
1166 |
65 |
23.5 |
11.5 |
(3) 失活速率k
由k=aIavgb估算
k=1.45*10-5*115001.3=2.75
(4) 流速确定
N/N0=exp{[ux(1-(1+4kE/u2)1/2)]/2E}-Np
Np=0.26*201.96=92
其中：N=10000个/L, N0=107个/L, Np=92个/L, k=2.75 (/s), x=157(cm), E=100 cm2/ss
或-3=u*157/[2*100]*[(1-(1+4*2.75*100/u2))1/2]
即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)
根据以上分析结果灯管数不应低于71支。
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