液压搅拌器在污水处理中的应用

搅拌器广泛应用于石油化工、污水处理等生产领域。目前，潜水搅拌器广泛应用于石油化工行业。这种设备结构紧凑，安装方便，但长期置于水下，维护成本高。新型液压搅拌器可以很好地解决这个问题。

一.背景

污水处理工厂使用的叶轮(潜水搅拌器)是污水处理生产过程中的一种叶轮，在污水处理工厂中数量众多，不可或缺。目前市面上大部分叶轮都是电机直接驱动，放在污水处理池中。由于其长年工作在复杂多变的污水中，转速受螺旋桨叶片的限制，大多不同步，所以往往需要配备减速器，有的还有防爆等特殊要求。其工作环境恶劣，使用寿命短，企业运维成本高。有必要考虑合适的设备类型。

第二，解决方案

经过综合比较，参考循环水领域水轮机的经验，采用直驱叶轮的水轮机可以很好的解决这个问题。这是一种由水流能量驱动的超低比转速微型水轮机。螺旋桨叶片通过键连接直接安装在涡轮的输出轴上。螺旋桨叶片由外置水泵提供的富含水头能量的水流驱动，替代原有的专用电机，既满足了其恶劣的工作环境，又大大延长了使用寿命，大大降低了企业的运行维护成本，具有良好的经济效益和社会效益。

技术上可行的是，用附加水泵抽取推进器所在的污水池水或污水处理厂处理合格的水，形成一定水头、一定流量的高能水流，接入发明的超低比转速微型水轮机，一个一个、一个一个地驱动污水处理厂的推进器，代替原来的电机，驱动推进器按设计工况旋转。由于厂内驱动污水处理叶轮的超低比转速微型水轮机由能量水流驱动，符合防爆要求；采用防腐材料制成，满足防腐要求；根据叶轮异步转速设计，满足同速直连的要求。连续工作多年的设计大大减少了检查和维护的工作量。

三。设计和选择

根据原潜水搅拌器叶片给定的额定转速和额定功率，确定直驱式叶轮的水轮机设计参数，设计转速n=680r/min，旋转方向按流出方向顺时针旋转；输出功率P=4kW，涡轮驱动净水头H=20.38m，涡轮转轮直径d=375mm。

根据水轮机出力公式:P=9.8QHη，水轮机出力P=4kW，水轮机初始效率η=85%，水轮机静压头H=20.38m，按经济流量3m/s计算，水轮机流量Q=0.023562m3/s，比转速ns=nPH54，比转速ns=31.4075

根据水轮机的比转速和水轮机的设计经验，该型水轮机应采用冲击式水轮机。但考虑到涡轮的出流是压力出流，为了满足工况的限制，有必要发明一种新型的适合压力出流的超低比转速特种涡轮。因此，发明了叶轮直接驱动的水轮机。

四。结构类型

直驱叶轮水轮机采用梯形蜗壳，分为蜗壳、导叶、转轮和尾水四部分。

采用梯形蜗壳，00-1800之间各段为方形，1800-3600之间各段逐渐为矩形。蜗壳的设计原理是:蜗壳内的平均速度保持不变，蜗壳出口为圆形轴向出口，速度矩恒定。

导叶部分的主要作用是将从蜗壳环形出水口流出的水无任何攻角地引入导叶栅的进口端(切向进水口)，在导叶栅的流道中加速，按设计出口角流出导叶，进入水轮机转轮的叶片栅；导叶的第二个作用是作为蜗壳和涡轮轴前轴承安装力部分的连接部分；导叶部分的第三个作用是安装涡轮的安装支架，固定整个涡轮。

转轮部分由两个主要部分组成:带叶片网格的转轮和与导叶部分和尾水部分静连接的转轮外壳。转轮的主要部件是叶片栅格。来自导叶栅的速度水流无攻角冲入转轮叶栅，在叶栅内将水流能量转化为旋转机械能，然后轴向流出转轮进入尾水部分。通过轮毂的使用键安装在涡轮轴上；转轮外壳、导叶部分和尾水部分组成转轮室，创造准转轮的工作环境。

尾水部分主要是降低水流出转轮的速度，尽可能多地吸收水流的动能，提高水轮机的能量转换效率；另一个功能是提供涡轮后轴承的安装点。

下图是直驱叶轮水轮机的结构图。

通过实验，直驱式叶轮的水轮机输入水头为20.4米，容积流量为84.45立方米/小时，效率为85.3%，长465毫米，直径为352毫米，呈圆柱形，满足叶轮的安装要求。

因此，可以构建一种新型的水力混合器系统，它由水泵、搅拌叶轮、水力混合器主机和安装系统(包括管道、金属软接头等)组成。).水力混合器是一种直连式结构，具有结构紧凑、能耗低、易于维护等优点。具有良好的轴向推力、自清洁和防缠绕功能。图2

经过几个月的现场试验，处理后的压载水(具有一定的压力)可以用于水力搅拌系统，满足搅拌要求，同时可以利用压载水自身的压头，节省一部分电能。

动词 （verb的缩写）结论。

综上所述，在介质温度不超过40℃，pH值在5-9之间，潜水深度不超过20m，介质中无缠绕物和漂浮物的条件下，这种水力搅拌器可用于污水处理厂的曝气池、厌氧池和污泥池，以及其它含有悬浮物需要混合搅拌的场所。同时可以有效利用工业过程中一些操作安全性较高的环境，如含有金属盐、纸浆和纤维物质的水，以及含有一些磨损颗粒、炉渣和金属盐的一些工业过程。它是潜水搅拌器的良好替代品。(来源:中海油惠州石化有限公司)

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