紫外消毒技术由于其高效性,广谱性,安全性等特点,在水处理消毒领域应用越来越广泛,相应对紫外消毒设备的研究也越来越多。目前,国外已利用计算流体力学(CFD),采用数值模拟进行紫外设备开发优化;国内生产商主要是模仿国外厂家进行生产,缺乏核心技术,紫外消毒效果无法得到保证。本课题利用CFD数值模拟技术,从光强分布,流态分布以及剂量拟合三个方面建立紫外消毒模型,并采用生物方法对模型进行验证;利用CFD模型对腔体式紫外消毒反应器、明渠式紫外消毒系统进行结构优化及消毒效率预测评估;最后对紫外剂量同步技术进行了初步探究。紫外消毒CFD模型的建立及验证,结果表明:紫外消毒反应器内光强分布不均匀,进出口处光强较弱,随着与灯管距离的增大而降低;反应器内前段,反应器内壁处光强小而流速大,是影响消毒效率的原因;有效剂量随处理流量的增加而降低,呈乘幂关系;有效剂量随透光率的降低而降低,在高流量下受透光率影响不大。模拟结果与实验结果趋势相符,柱源模型误差范围为2.9%~12.0%,线源模型误差范围为5.5~21.4%,柱源模型更精确,可以较准确的计算紫外反应器消毒效率。腔体式紫外反应器的数值模拟,结果表明:基本模型的消毒灭活率1.73个log,t10/HRT为21.0%;挡板的添加有利于流体内部交换,使不同粒子接受的剂量趋于均匀,提高了整体的消毒效率,优化后模型的t10/HRT为59.6%,灭活率为2.02个log。明渠式紫外消毒系统的数值模拟,结果表明:渠道内灯管呈矩阵对称分布,光强在近灯管处最大,近壁面处较小;明渠前段及内壁处光强小而流速大,降低了消毒效率;通过对明渠进行结构的改进,系统内最低光强由由1.3mw/cm2增加至7.2mw/cm2,低剂量(小于20mJ/cm2)的区域消除,高剂量范围内分布更均匀,有利于系统消毒效率的提高。剂量同步主要通过操作参数优化实现:对于结构已定的小型单灯管腔体式紫外消毒反应器,可优化的操作参数主要是停留时间(流量控制);对于复杂的多灯管紫外消毒系统,主要控制参数为灯管有效输出,灯管排布以及流量控制。CFD数值模拟可以精确模拟紫外消毒过程,为紫外消毒设备的设计运行,强化反应器的处理效果提供有利的支持,为系统优化设计和剂量同步提供依据。