摘要 攪拌混合作為市政、工業及其它多種污水處理工藝當中一道重要的工藝流程，直接影響到最終的處理效果。本文相對現在水處理過程中比較常用的攪拌方式，介紹一種新型高效雙曲面攪拌葉輪攪拌方案，其獨特的雙曲面葉輪結構和工作過程，更符合水體流動特性，可以達到優良的攪拌效果，同時具有節能高效的特點。
1 研制背景
城市污水處理及其它多種工藝中，水體攪拌是其中關鍵工藝過程之一。目前使用的攪拌葉輪多是雙葉槳或多葉槳、多葉片或異形曲面等推進式攪拌方案。這些葉片的結構形式決定了其攪拌效果相對集中在二維層面，只能形成單向層流，由于構筑物的形狀，因而難以攪拌均勻，很容易形成攪拌死角。為了改變傳統的水下攪拌機械普遍存在的能耗大、效率低的現狀，就必須先從突破葉輪的結構形式入手；我們利用洗衣機波輪的工作原理，并吸收國外同行的技術，經過反復實驗，成功研制出具有自主知識產權的雙曲面攪拌機，并已申報了國家專利，填補了該產品國產的空白，成為替代進口的首選產品。首批產品已在北京高碑店污水廠、上海吳凇污水廠等單位投入運行。通過實踐我們對雙曲面葉輪的工作原理有了粗淺的認識，現總結以下幾點，愿與同行分享，并以此為提高我國水處理專用裝備的技術水平做一點嘗試。
旋切渦流式攪拌機、雙曲面攪拌機
2 工作原理
獨特的葉輪結構設計，最大限度地將流體特性與機械運動完美地結合。雙曲面葉輪的曲面是方程為xy=b曲線沿y軸旋轉而構成的曲面體；為了迎合水體流動，設計從葉輪的中心進水，這一方面減少了進水紊流，另一方面保證了液體對葉輪表面的壓力均勻，從而保證整機在運動狀態下的平衡。在漸開雙弧面上均布有八條導流葉片，借助液體自重壓力作補充進水獲得的勢能與葉輪旋轉時產生的離心力形成動能，液體在重力加速度的條件下沿葉輪圓周方向作切線運動，在池壁的反射作用下，形成自下而上地循環水流，故可獲得在軸向（y）和徑向（x）方向的交叉水流。正是由于雙曲面攪拌機葉輪的結構特性和接近池底安裝的特點，決定了它在工作中可獲得理想的攪拌效果，能有效地消除攪拌死角。
3 結構形式
雙曲面葉輪由兩部分組成，上部分為導流部件，下部分為攪拌混合部件（如圖）。雙曲面邊緣附近沿圓周方向均勻分布有多個攪拌翼肋（波輪），該凸起可為徑向呈直線或漸開線的小葉片狀或其它異型凸臺狀，其主要作用是攪動水體，使水流沿底面由中心向四周甩出，造成整個水體繞攪拌軸心流動。
雙曲面葉輪攪拌機由動力部分和雙曲面葉輪及安裝附件組成，為了滿足在不同工況條件下的使用，我們將雙曲面攪拌機按照安裝方式的不同可分為干式（也稱立軸式）和潛水式兩種（如圖）。
圖一為干式安裝，通過橋架將減速電機定位在水池上方，由傳動軸將動力傳遞給水下的雙曲面葉輪，傳動軸的長度根據池深而定，一般葉輪離池底約300mm。
圖二為潛水式安裝，它由潛水電機、雙曲面葉輪和吊裝附件組成。利用潛水電機依靠設備自重定位，無需額外固定設施。
4 工作特點
此種雙曲面葉輪不僅適用于圓形池、方形池，在長方形水池中分單元格布置的使用方式也比較常用。
我國現有污水處理工藝中，攪拌工序主要采用水下攪拌機水平攪拌、葉輪為三葉片或雙葉片，單方向推流，易出現攪拌死角；曝氣工序主要采用水下推進器、外加水下曝氣管，水氣混合效果不佳。雙曲面攪拌葉輪均能克服其缺點，發揮其攪拌均勻的優勢，主要特點表現在以下幾個方面：
1、可以用在各種液體與固體、氣體混合的場合，可替代現有攪拌設備，實現三維立體、螺旋狀的混合攪拌更均勻，提高攪拌效率。
2、大比面積葉輪功率配備小，循環水流大，能耗低。
3、整機結構緊湊，運行可靠，安裝維護便捷。
4、該葉輪的制造材料為：增強纖維或鋼制材料制作，能適應不同的工況要求，使用壽命長。
5 應用前景
雙曲面攪拌葉輪應用前景廣闊，目前由于環境污染日趨嚴重，污水治理已越來越受重視，全國小城鎮污水治理率逐步提高，國務院明文要求近年投及大量資金用于小城鎮污水治理，同時由于我們整個社會對于節能高效產品的意識不斷提高，雙曲面葉輪攪拌方案在水體攪拌效果和節能方面有明顯優勢，所以通過正確和積極的推廣，我們有理由相信這種雙曲面葉輪攪拌方案將成為未來理想的、主導的攪拌方案，在污水處理工藝及其它攪拌混合場合發揮重要的作用。
旋切渦流式攪拌機、雙曲面攪拌機
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