基于巴克ingham-π定理的双MFSD系统的紫外反应器剂量分布实时监测及简化指标

《Environmental Science & Technology》：Real-Time Monitoring of Dose Distribution and Simplified Indicators of Ultraviolet Reactors with a Buckingham-π Theorem-Based Dual MFSD System

实时监测紫外线消毒剂量分布的创新方法。采用双微荧光硅胶检测器系统结合Buckingham-π定理标度，实现低成本实时监测UV透光率、衰减修正因子及流量参数，预测剂量分布并验证其准确性。通过CFD模拟和生物剂量验证，以及在二级供水系统的四个月实地测试，证明该方法有效支持高效节能的UV消毒管理。

　　

实时监测剂量传递对于确保紫外线（UV）消毒的可靠性和能效至关重要。然而，传统方法受到高成本和无法捕捉完整剂量分布信息的限制。本研究提出了一种新型的、成本效益高的实时监测UV剂量传递的方法（包括剂量分布和简化指标），该方法通过将双微荧光二氧化硅检测器（dual-MFSD）系统与基于Buckingham-π定理的缩放技术相结合来实现。双微荧光二氧化硅检测器系统能够同时方便地监测实时水体的UV透射率（T_RT）以及校正因子（CF_RT），该校正因子用于考虑灯输出衰减和套管污染因素，其有效光程差校准为1.01厘米。基于Buckingham-π定理的无量纲缩放方法被开发出来，利用实时运行参数（即T_RT、流速（Q_RT）和CF_RT）来预测UV剂量分布的完整信息，从而快速计算出简化指标。通过计算流体动力学（CFD）模拟和生物剂量测定，在不同的T_RT值（97%和90%）以及Q_RT值（40、50和60 L min^–1）下，使用实测的CF_RT（0.754）对预测剂量进行了验证。此外，在一个二次供水系统中进行了为期四个月的现场测试，证明了该方法的实用性。本研究提供了一种实时监测UV剂量的方法，支持可靠且高效的UV消毒。