循环水养殖水处理系统中UVC-LED光反应器的CFD模拟及优化

为探究循环水养殖水处理系统中紫外发光二极管(Ultraviolet C Light Emitting Diode, UVC-LED)光反应器的合理结构,基于计算流体力学(Computational Fluid Dynamics, CFD)的方法建立了UVC-LED光反应器消毒计算模型,并对该反应器进行了验证与优化。结果表明:该计算模型可以很好的预测反应器的消毒效果,模拟与试验得到的微生物对数灭活率误差在8%以内。通过对整流区圆柱流道的优化可以提升反应器的消毒效果,当反应器具有10个圆柱形流道时,等效还原辐射剂量较之于原反应器提升了19.6%;内壁反射系数的增加对辐射强度的提升具有显著的影响,在高透光率的水环境中表现更为明显。构建了两种不同内壁材料的反应器模型,在紫外光穿透率(Ultraviolet Transmission, UVT)80%、UVT85%和UVT90%透光率下,高反射率模型比低反射率模型的等效生物验证剂量(equivalent Reduction Dose, RED)分别提高了47.74%、55.02%和66.87%。本研究用CFD建模对UVC-LED光反应器进行表征、优化和消毒性能分析,为循环水养殖水处理系统中新型紫外消毒光反应系统设计提供理论参考。