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Water Insight丨紫外线水消毒技术
2024-06-05 14
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中国科学院生态环境研究中心强志民研究员受邀在第9期“水科学技术前沿沙龙(Water Insight)”作了题为《紫外线水消毒技术》的报告。

紫外线消具有消毒效率高、广谱性强、无消毒副产物、无化学药剂等优点。其单独使用或与其他消毒技术的组合工艺在市政供水、二次供水、农村地区分散式供水以及污水处理等领域有十分广阔的应用前景。

紫外线消毒技术的核心参数是紫外线剂量。工程光反应器中流场复杂,光场不均,难以被传统光学检测器(辐照计)精确测定。此外,受限于灯源功效、反应器几何构型、运行条件复杂因素,紫外线反应器普遍面临效能低、能耗高等问题。因此,如何精确定量工程光反应器中紫外剂量和提高反应器能效,是目前紫外线水消毒领域亟需解决的问题。

针对以上问题,强志民研究员及其团队围绕剂量测定技术、反应器构型优化技术开展了长期深入研究。在剂量测定技术开发方面,揭示了UV消毒器内光子传播规律,首次提出多波长光源应以有效剂量标定消毒效果;开发了响应快(10-6 s)、体积小(0.07 mm3)且稳定性高的荧光微探头,首次实现了实际运行紫外消毒器内部光强分布的高准确测定;构建了“探头+模型”UV消毒器剂量验证新方法。

在反应器构型优化方面,发现了低压汞灯的灯效-水温特性,所建立的特性曲线测试标准方法被德国水技术研究中心、法国Suez等机构采用;从进出水形式,多灯管排布,内壁反射,导流组件等角度提出了紫外消毒器构型优化方法,并结合实际运行条件提出了节能运行策略,消毒剂量稳定达标,运行能耗降低32%;所设计的高效节能紫外消毒器成功用于郑州、浙江等地。最后,强志民研究员指出,UV-LED是汞灯的最佳替代光源,其光场测定将是未来研究的重要方向。

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强志民研究员作主讲报告

张天阳副教授就多波长UV-LED反应器光强测定和优化设计问题和强志民研究员展开探讨,认为多波长复合叠加为剂量测定带来了新的挑战。殷冉研究助理教授就紫外灯管运行发热导致的化学结垢和生物膜生长问题和强志民研究员展开交流,并结合自身实践经验提出了深紫外线的相对安全暴露量。强志民研究员从紫外灯应用场景、反应器优化设计思路、准分子灯发光机制等角度,一一回答了老师同学的问题。

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张天阳副教授和殷冉研究助理教授参与研讨

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周石庆教授主持沙龙

2023122日上午,第9期“水科学技术前沿沙龙(Water Insight)”以线上形式成功举办。Water Insight由《Water Cycle》国际期刊、中国环境科学学会水处理与回用专业委员会、清华大学环境学院、环境前沿技术北京实验室主办。

出席此次沙龙的专家有专业委员会主任、清华大学秀钟书院院长胡洪营教授、中国科学院生态环境研究中心强志民研究员、湖南大学土木工程学院周石庆教授、同济大学环境科学与工程学院张天阳副教授、香港科技大学土木与环境工程系殷冉研究助理教授等专家学者。沙龙在学术会议平台直播,来自全球各地的环境领域专家、学者、研究生等6000人次参加。

沙龙的联合主办单位为中国科学院生态环境研究中心、湖南大学土木工程学院、同济大学环境科学与工程学院、香港科技大学土木与环境工程系、清华大学深圳国际研究生院、中国人民大学环境学院、北美环境工程与科学华人教授协会(CAPEES)、欧洲环境-生态与可持续发展华人学会(CESEES)等。


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