攪拌器在石油化工、污水處理及其他生產領域的應用范圍廣闊，目前在石化行業(yè)的污水處理中，大量使用潛水攪拌器。該種設備結構緊湊、安裝方便，但長期置于水下，維護成本較高。新型的水力攪拌器可很好的解決此問題。
一、背景
污水處理廠使用的推流器(潛水攪拌器)，是污水處理生產流程中的一種推流裝置，在污水處理廠中數量眾多且不可或缺，目前市面大都采用電動機直接驅動推流槳葉，放置于污水處理池中。由于其長年累月工作在復雜多變的污水中，且轉速受推流槳葉限制，大多不是同步轉速，因而往往需要配備減速箱，有的還有防爆等特殊要求，其工作環(huán)境苛刻，使用壽命較短，企業(yè)運行、維護成本較高。需要考慮合適的設備型式。
二、解決方案
經綜合對比，參考循環(huán)水場水輪機的經驗，采用直驅推流器的水力渦輪機可很好地解決該這一難題。這是一種利用水流能量驅動污水處理廠推流器的超低比轉速微型水力渦輪機，推流槳葉通過鍵連接直接安裝于渦輪機的輸出軸上，利用外加水泵提供的、與之適應的富含水頭能量的水流驅動，取代原特種電動機，不但滿足其惡劣的工作環(huán)境，還大大延長了使用年限，大大降低了企業(yè)的運行、維護成本，具有良好的經濟效益和社會效益。
利用外加水泵抽取推流器所在污水池水、或者污水處理廠處理過的合格水，形成一定水頭、一定流量的高能水流，將之一對一、一對多接入所發(fā)明的驅動污水處理廠推流器的超低比轉速微型水力渦輪機，驅動推流器按設計工況旋轉，替代原來驅動的電動機，在技術上是可行的。由于這種驅動污水處理廠推流器的超低比轉速微型水力渦輪機采用有能水流驅動，滿足防爆要求;采用防腐材料制造，滿足防腐要求;針對推流器非同步轉速設計，滿足同轉速直聯(lián)要求;采用多年連續(xù)工作設計，極大減少了檢維修工作量。
三、設計選型
根據給定的原潛水攪拌器槳葉的額定轉速、額定功率，確定直驅推流器的水力渦輪機的設計參數，設計轉速n=680r/min，旋轉方向按出流方向為順時針;輸出功率P=4kW，渦輪機驅動凈水頭H=20.38m，渦輪機轉輪最大直徑d=375mm。
根據渦輪機出力公式：P=9.8QHη，渦輪機出力P=4kW，初定渦輪機效率為η=85%，渦輪機靜壓水頭H=20.38m，按經濟流速3m/s計算，水輪機流量Q=0.023562m3/s，根據比轉速公式ns=nPH54，得比轉速ns=31.4075，流量Q=0.023562m3/s，取管道直徑D=0.10m，得管道平均流速：vˉ=3m/s，選定渦輪機輸水水管型號為DN100。
根據水輪機比轉速及水輪機設計經驗，該型水輪機宜采用沖擊式水輪機，但考慮該水輪機出流為有壓出流，因而必須發(fā)明一種新型的、適用于有壓出流的、超低比轉速的特種水輪機，以滿足工作條件的限制，因而發(fā)明了直驅推流器的水力渦輪機。
四、結構型式
直驅推流器的水力渦輪機采用梯形蝸殼，分為四個部分：蝸殼、導葉部分、轉輪部分、尾水部分。
蝸殼采用梯形蝸殼，在00~1800之間的每個斷面為正方形，在1800~3600之間的每個斷面為漸變的長方形，蝸殼設計的原則：蝸殼內的平均流速保持保持不變，蝸殼出流口為圓環(huán)形軸向出流，并且滿足速度矩為常數。
導葉部分的主要功能是將流出蝸殼圓環(huán)形出水口、具有一定環(huán)量的水流，無沖角地引入到導葉柵的進口端(切向進水)，并在導葉柵的流道中加速并按照設計的出流角度流出導葉，進入渦輪機轉輪的槳葉柵中;導葉部分第二個功能是作為蝸殼的連接部件、渦輪軸的前軸承安裝著力部件;導葉部分的第三個功能是安裝渦輪機的安裝固定支架，固定整個渦輪機。
轉輪部分由兩個主要部件組成：帶有槳葉柵的轉輪和與導葉部分、尾水部分靜連接的轉輪圍罩。轉輪的主要組成為槳葉柵，來自于導葉柵的速度水流，無沖角地沖入轉輪槳葉柵，將水流能量在槳葉柵中轉化為旋轉機械能后，軸向流出轉輪，進入尾水部分;轉輪通過輪轂的利用鍵安裝于渦輪軸上;轉輪圍罩與導葉部分、尾水部分組成轉輪室，創(chuàng)造出準輪的工作環(huán)境。
尾水部分主要是將轉輪流出的水流的速度進一步降低，以盡可能多的吸收水流的動能量，提高渦輪機的能量轉化效率；其另外的一個功能就是提供渦輪機后軸承的安裝著力點。
下圖為直驅推流器的水力渦輪機的結構示意圖。
通過實驗，直驅推流器的水力渦輪機輸入水頭20.4米、容積流量為84.45立方米每小時，效率85.3%，長度為465毫米，直徑為352毫米的類圓柱形，滿足推流器的安裝要求。
由此，可構建一種新型的水力攪拌器系統(tǒng)，其由水泵、攪拌葉輪、水力攪拌機主機、安裝系統(tǒng)(含管道、金屬軟接等組成)等組成。水力攪拌機為直聯(lián)式結構，既有結構緊湊、能耗低、便于維護等優(yōu)點，且有軸向推力大、自潔防纏繞的良好功能。如圖2
通過現(xiàn)場數月的試驗，該水力攪拌系統(tǒng)現(xiàn)場采用處理后的壓艙水(有一定壓力)可很好地解決攪拌需求，同時還能利用壓艙水自有的壓頭，節(jié)省部分電能。
五、結語
綜上所述，在介質溫度不超過40℃、pH值在5-9之間、潛水深度不超過20m、介質中沒有纏繞物和漂浮物的情況下，該類水力攪拌器可適用于污水處理廠曝氣池、厭氧池和污泥池等含有懸浮物需混合、攪拌的場合。同時，工業(yè)流程中一些對操作安全性較高的環(huán)境，如含有金屬鹽、紙漿和纖維物質的水、含有一些磨損顆粒、碎渣與金屬鹽的某些工業(yè)污水處理過程均可有效使用。對潛水攪拌器具有很好的替代作用。（ >
如需要產品及技術服務，請撥打服務熱線：13659219533
選擇陜西博泰達水處理科技有限公司，你永遠值得信賴的產品！
了解更多，請點擊www.wangningwin.cn
