电子束辐照水处理反应器水流特性阈值研究

Water pollution is one of the most significant environmental issues in China andt the world. Electron beam (EB) treatment of water, which is a new technology for water treatment, provides a new way to remove the pollutants that can’t be degraded by traditional water treatment technology. A lot of researches have been conducted to study the reaction kinetics of EB water treatment. However, relatively less attention has been paid to the hydrodynamic behavior and absorbed dose distribution of the EB reactor which is crucially important for the EB treatment efficiency. The nozzle jet EB reactor is selected as the research objectin this study for its relatively large treatment capacity. By means of theoreticalanalysis, numerical simulation, and experimental research methods, the behavior of the EB reactor will be studied, mainly including the Coupling relationship of EB and flow characteristic, the hydrodynamic behavior of the EB reactor and absorbed dose distribution of the flow. The response relationship between the flow characteristic and the uniformity of absorbed dose.distribution will be built. The rational threshold of flow characteristic index will be determined to optimize the performance of the EB reactor. This study will provide the theoretical basis and technical support for the wastewater treatment.

水污染是当前国内外面临的重大环境问题之一。电子束辐照水处理是一种新型的水处理技术，为传统水处理技术难以去除的污水组分提供了新的解决方法。至今国内外对电子束辐照水处理中反应动力学的研究较为深入，但对反应器水动力特性和吸收剂量分布规律的研究相对薄弱。水流吸收剂量分布均匀性决定了反应器的性能。本项目以处理量较大的射流式反应器为研究对象，拟采用理论分析、数值模拟与试验相结合的方法，对电子束流与水流特性的约束关系，反应器水动力特性、水流吸收剂量分布均匀性进行深入研究；从而建立水流特性与水流吸收剂量分布均匀性的响应关系，提出基于反应器性能优化的水流特性指标合理阈值，为水污染治理提供科学的理论指导。

水污染是当前国内外面临的重大环境问题之一。电子束辐照水处理是一种新型的水处理技术，为传统水处理技术难以去除的污水组分提供了新的解决方法。本项目采用理论分析、数值模型计算与试验相结合的方法，对电子束流在水流表面的密度分布特征、反应器内部水流水动力特性、反应器出流水舌水动力特性、水流的吸收剂量分布规律进行了研究，提升了水处理反应器的处理效率。.确定了电子束流的密度分布特征、穿透特性，揭示了电子束流在水流表面的密度分布，建立了电子束流与水流特性的约束关系。影响电子束流在水流表面密度分布均匀性的关键无量纲物理量是VT / d（水流流速V、电子束斑直径d、电子束扫描周期T）；VT / d ≤ 0.9时，电子束流在水流表面的密度分布可视为均匀分布。为使得反应器达到较高的处理效率，电子束下水流流速与厚度应均匀分布，应为最佳穿透深度。.构建了反应器三维水动力模型，研究了反应器构型对水动力特性的影响，并确定反应器构型优化参数，反应器弯曲段构型贴合水流运动方向。建立了欧拉气液两相流模型，研究了反应器出流水舌与空气掺混引起的沿程水流密度与厚度的变化规律。根据气液两相流的计算结果，采用蒙特卡罗方法，计算并提出了水流与空气掺混将引起电子在水中最佳穿透深度（质量深度ρh）减小的衰减规律。 .采用蒙特卡罗方法，计算了水流吸收剂量分布规律，分析了水流对吸收剂量分布均匀性的影响，探讨了水流流速、水流宽度、水流厚度与水流掺气对反应器处理效率的影响。研究结果表明，当水流流速V ≤ 0.9d / T时，水流流速对反应器处理效率的影响可以忽略；当水流宽度小于电子束有效辐照宽度的0.89倍时，水流宽度对反应器处理效率的影响可以忽略。