پیوندهای مفید
آمار
| تعداد نشریات | 8 |
| تعداد شماره‌ها | 421 |
| تعداد مقالات | 5,523 |
| تعداد مشاهده مقاله | 6,343,035 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 5,467,751 |
بررسی اثر بازتاب دیواره‌های درونی مخزن فرابنفش بر غیرفعال‌سازی میکروارگانیزم موجود در آب با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی | ||
| نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر | ||
| مقاله 4، دوره 53، شماره 1 (Special Issue)، فروردین 1400، صفحه 375-392 اصل مقاله (2.18 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22060/mej.2019.15916.6226 | ||
| نویسندگان | ||
| قاسم حیدری نژاد* 1؛ نسرین بزرگمهر2؛ محمد صفرزاده1 | ||
| 1تربیت مدرس | ||
| 2دانشگاه تربیت مدرس | ||
| چکیده | ||
| بازتاب پرتو فرابنفش از دیواره‌های درونی، از مؤلفه‌های مؤثر بر افزایش کارآمدی مخازن فرابنفش، به شمار می‌آید. در این مطالعه، به ارزیابی میزان تأثیرگذاری مقادیر مختلفی از بازتاب دیواره‌های درونی مخزن، بر عملکرد مخزن فرابنفش چندلامپی، با استفاده از شاخص‌هایی چون دوز دریافتی ذرات و مقادیر لگاریتم غیرفعال‌سازی میکروارگانیزم‌های ام.اس.دو و باسیلوس سابتیلیس، پرداخته شده است. شبیه‌سازی میدان جریان با استفاده از مدل کا-امگا-اس.اس.تی صورت پذیرفته است و برای محاسبات میدان تابش، مدل جهت‌های مجزا در نظر گرفته شده است. مقادیر بازتاب دیواره در بازه‌ای از صفر (بدون بازتاب) تا صد (بازتاب ایده‌آل) درصد قرار داده شده است. در این گستره از بازتاب، برای دیواره مخزن با پوشش آلومینیوم، بازتاب 5/80 درصد و برای دیواره فولادی، بازتاب 1/26 درصد در نظر گرفته شد. میزان تأثیرگذاری بازتاب در دو مقدار ضریب گذردهی 7/87 و 5/78 درصد، محاسبه شد. برای ضریب گذردهی 5/78 درصد، مقدار تغییر دوز دریافتی و مقادیر لگاریتم غیرفعال‌سازی با افزایش درصد بازتاب، بسیار اندک بود و روند محسوس افزایش این مقادیر برای ضریب گذردهی 7/87 درصد، با افزایش درصد بازتاب، به چشم می‌خورد. روند تغییر نتایج مربوط به دو دبی متفاوت در ضریب گذردهی 5/78 مشابه بود. نحوه‌ی عملکرد مخزن در دو توان متفاوت در ضریب گذردهی 5/78 درصد بررسی شد که در توان بالاتر، میزان اثرگذاری روند افزایشی بازتاب، بیش‌تر مشاهده شد. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| مخزن فرابنفش؛ دینامیک سیالات محاسباتی؛ مدل جهت‌های مجزا؛ بازتاب؛ میکروارگانیزم باسیلوس سابتیلیس و ام.اس.دو | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| The Effect of Inner Walls Reflection on Microorganisms Inactivation in Water Ultraviolet Reactor using computational fluid dynamics | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Ghassem Heidarinejad1؛ nasrin bozorgmehr2؛ mohamad safarzadeh1 | ||
| 2Tarbiat modarres university | ||
| چکیده [English] | ||
| The inner walls reflection of ultraviolet radiation is one of the effective components of the ultraviolet reactor efficiency. In this study, the effect of inner walls reflection of the reactor on the performance of the multi-lamp ultraviolet reactor has been evaluated using ultraviolet dose distribution and log inactivation values of MS2 and Bacillus subtilis microorganisms. The simulation of the flow field is performed using the SST k-ω model and the discrete ordinates model for radiation. The wall reflectivity is in the range of zero (no reflection) to 100 (ideal reflection) percent. In this range of reflections, for the reactor walls with aluminum cover, the reflectivity of 80.5% and 26.1% for the steel wall and ultraviolet transmittance of 87.7% and 78.5% were calculated. For ultraviolet transmittance of 78.5%, the received dose and log inactivation change with increasing reflectivity were very low but for ultraviolet transmittance of 87.7%, there is a tangible increase in these values and the results variation trend for two different flow rate was similar in ultraviolet transmittance of 78.5%. The performance of the reactor was investigated in two different lamp powers and ultraviolet transmittance of 78.5%, which is related to the higher power, the reflectivity effect has become more apparent. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Ultraviolet reactor, Computational fluid dynamics, Discrete ordinates model, Reflection, Bacillus subtilis and MS2 microorganism | ||
| مراجع | ||
|
[1] Y. Mao, D. Guo, W. Yao, X. Wang, H. Yang, Y.F. Xie, S. Komarneni, G. Yu, Y. Wang, Effects of conventional ozonation and electro-peroxone pretreatment of surface water on disinfection by-product formation during subsequent chlorination, Water research, 130 (2018) 322-332. [2] B.E. García, G. Rivas, S. Arzate, J.S. Pérez, Wild bacteria inactivation in WWTP secondary effluents by solar photo-fenton at neutral pH in raceway pond reactors, Catalysis Today, 313 (2018) 72-78. [3] S.E. Hrudey, Chlorination disinfection by-products, public health risk tradeoffs and me, Water research, 43(8) (2009) 2057-2092. [4] L. Bach, E.R. Garbelini, S. Stets, P. Peralta-Zamora, A. Emmel, Experimental design as a tool for studying trihalomethanes formation parameters during water chlorination, Microchemical Journal, 123 (2015) 252-258. [5] M. Polo-López, M. Castro-Alférez, I. Oller, P. Fernández-Ibáñez, Assessment of solar photo-Fenton, photocatalysis, and H2O2 for removal of phytopathogen fungi spores in synthetic and real effluents of urban wastewater, Chemical Engineering Journal, 257 (2014) 122-130. [6] A. Nocker, M. Shah, B. Dannenmann, K. Schulze-Osthoff, J. Wingender, A.J. Probst, Assessment of UV-C-induced water disinfection by differential PCR-based quantification of bacterial DNA damage, Journal of microbiological methods, 149 (2018) 89-95. [7] X. Zhou, Z. Li, J. Lan, Y. Yan, N. Zhu, Kinetics of inactivation and photoreactivation of Escherichia coli using ultrasound-enhanced UV-C light-emitting diodes disinfection, Ultrasonics sonochemistry, 35 (2017) 471-477. [8] J.R. Bolton, C.A. Cotton, The ultraviolet disinfection handbook, American Water Works Association, 2011. [9] B. Wols, W. Uijttewaal, J. Hofman, L. Rietveld, J. Van Dijk, The weaknesses of ak–ɛ model compared to a large-eddy simulation for the prediction of UV dose distributions and disinfection, Chemical Engineering Journal, 162(2) (2010) 528-536. [10] D. Liu, C. Wu, K. Linden, J. Ducoste, Numerical simulation of UV disinfection reactors: Evaluation of alternative turbulence models, Applied mathematical modelling, 31(9) (2007) 1753-1769. [11] D. Liu, J. Ducoste, S. Jin, K. Linden, Evaluation of alternative fluence rate distribution models, Journal of Water Supply: Research and Technology-AQUA, 53(6) (2004) 391-408. [12] C. Ho, Evaluation of reflection and refraction in simulations of ultraviolet disinfection using the discrete ordinates radiation model, Water Science and Technology, 59(12) (2009) 2421-2428. [13] J. Chen, B. Deng, C.N. Kim, Computational fluid dynamics (CFD) modeling of UV disinfection in a closed-conduit reactor, Chemical Engineering Science, 66(21) (2011) 4983-4990. [14] M. Li, Z. Qiang, J.R. Bolton, W. Ben, Impact of reflection on the fluence rate distribution in a UV reactor with various inner walls as measured using a micro-fluorescent silica detector, Water research, 46(11) (2012) 3595-3602. [15] W. Li, M. Li, J.R. Bolton, J. Qu, Z. Qiang, Impact of inner-wall reflection on UV reactor performance as evaluated by using computational fluid dynamics: the role of diffuse reflection, Water research, 109 (2017) 382-388. [16] Á. García-Gil, C. Casado, C. Pablos, J. Marugán, Novel procedure for the numerical simulation of solar water disinfection processes in flow reactors, Chemical Engineering Journal, (2018). [17] S. Elyasi, F. Taghipour, Simulation of UV photoreactor for water disinfection in Eulerian framework, Chemical Engineering Science, 61(14) (2006) 4741-4749. [18] D.C. Wilcox, Turbulence modeling for CFD, DCW industries La Canada, CA, 1998. [19] A. Dewan, Tackling turbulent flows in engineering, Springer Science & Business Media, 2010. [20] A.E. Cassano, O.M. Alfano, Reaction engineering of suspended solid heterogeneous photocatalytic reactors, Catalysis today, 58(2-3) (2000) 167-197. [21] H. Li, H. Osman, C. Kang, T. Ba, Numerical and experimental investigation of UV disinfection for water treatment, Applied Thermal Engineering, 111 (2017) 280-291. [22] C.K. Ho, S.S. Khalsa, H.B. Wright, E. Wicklein, Modeling UV disinfection using integrated computational fluid dynamics and discrete ordinates radiation models, Proceedings of the Water Environment Federation, 2009(1) (2009) 257-273. [23] F. Crapulli, D. Santoro, C.N. Haas, M. Notarnicola, L. Liberti, Modeling virus transport and inactivation in a fluoropolymer tube UV photoreactor using Computational Fluid Dynamics, Chemical Engineering Journal, 161(1-2) (2010) 9-18. [24] C. Buchner, Modelling of UV disinfection reactors by means of computational fluid dynamics [MS thesis], in, TU-Wien Atominstitut der Osterreichischen Universitäten, Wien, Austria, 2006. [25] N.M. Hull, K.G. Linden, Synergy of MS2 disinfection by sequential exposure to tailored UV wavelengths, Water Research, (2018). [26] B. Wols, D. Harmsen, T. van Remmen, E. Beerendonk, C. Hofman-Caris, Design aspects of UV/H2O2 reactors, Chemical Engineering Science, 137 (2015) 712-721. [27] B. Wols, D. Harmsen, J. Wanders-Dijk, E. Beerendonk, C. Hofman-Caris, Degradation of pharmaceuticals in UV (LP)/H2O2 reactors simulated by means of kinetic modeling and computational fluid dynamics (CFD), Water research, 75 (2015) 11-24. [28] T. Sultan, Z. Ahmad, J. Cho, Optimization of lamp arrangement in a closed-conduit UV reactor based on a genetic algorithm, Water Science and Technology, 73(10) (2016) 2526-2543. [29] J.D. Schwarzkopf, M. Sommerfeld, C.T. Crowe, Y. Tsuji, Multiphase flows with droplets and particles, CRC press, 2011. [30] C. Xu, X. Zhao, G. Rangaiah, Performance analysis of ultraviolet water disinfection reactors using computational fluid dynamics simulation, Chemical engineering journal, 221 (2013) 398-406. [31] S. Morsi, A. Alexander, An investigation of particle trajectories in two-phase flow systems, Journal of Fluid mechanics, 55(2) (1972) 193-208. [32] B.A. Wols, CFD in drinking water treatment, (2010). [33] J. Kuo, C.-l. Chen, M. Nellor, Standardized collimated beam testing protocol for water/wastewater ultraviolet disinfection, Journal of environmental engineering, 129(8) (2003) 774-779. [34] Y. Zhang, G. Zhang, P. Wang, Q. Wang, OPTIMIZATION OF MICROWAVE INDUCED ELECTRODELESS ULTRAVIOLET DISINFECTION REACTOR USING COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS, FRESENIUS ENVIRONMENTAL BULLETIN, 25(12) (2016) 5473-5482. [35] D.A. Sozzi, F. Taghipour, UV reactor performance modeling by Eulerian and Lagrangian methods, Environmental science & technology, 40(5) (2006) 1609-1615.
| ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 764 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 773 |
||