雙曲面攪拌機在沉淀池中的應用及流動數值研究
來(lai)源(yuan)：藍(lan)深集團 閱讀：5765 更新時間：2012-11-16 11:21【摘要(yao)】污水處理(li)在除(chu)磷(lin)脫氮的工藝(yi)過程(cheng)(cheng)中(zhong)，需要(yao)有效的攪(jiao)拌(ban)(ban)設(she)備。針(zhen)對(dui)(dui)(dui)雙(shuang)曲(qu)面攪(jiao)拌(ban)(ban)機(ji)運用于污水處理(li)沉(chen)淀池的工程(cheng)(cheng)實(shi)例，對(dui)(dui)(dui)雙(shuang)曲(qu)面攪(jiao)拌(ban)(ban)機(ji)進(jin)行(xing)了CFD數(shu)值(zhi)計(ji)算，計(ji)算過程(cheng)(cheng)中(zhong)對(dui)(dui)(dui)流(liu)(liu)場進(jin)行(xing)全(quan)結(jie)構化網(wang)格劃分(fen)，考慮介質為水與泥漿(jiang)的混(hun)合(he)物，采用多相流(liu)(liu)混(hun)合(he)模型(xing)，分(fen)析顯示了其(qi)流(liu)(liu)場的分(fen)布狀況，及葉(xie)輪表面壓(ya)力云圖(tu)、內(nei)流(liu)(liu)速度矢量圖(tu)等，并得到運行(xing)穩定時候泥漿(jiang)濃度的分(fen)布規律，計(ji)算結(jie)果表面：本次設(she)計(ji)選型(xing)滿足了工藝(yi)對(dui)(dui)(dui)于污泥在水池下層不(bu)沉(chen)淀，同(tong)時不(bu)進(jin)入上層澄(cheng)清(qing)區(qu)的要(yao)求。研(yan)究(jiu)結(jie)果對(dui)(dui)(dui)在沉(chen)淀池中(zhong)雙(shuang)曲(qu)面攪(jiao)拌(ban)(ban)機(ji)的設(she)計(ji)理(li)論研(yan)究(jiu)和選型(xing)應用，起到了指導作用。
【關鍵詞】雙曲面 攪拌(ban)機 沉淀池 兩相流
攪拌(ban)(ban)(ban)設(she)(she)備，被(bei)運(yun)用(yong)于(yu)多種(zhong)場(chang)(chang)合，在環保(bao)產(chan)業中，攪拌(ban)(ban)(ban)機(ji)更是污(wu)水處理(li)必不(bu)可少的設(she)(she)備。隨(sui)著對環境保(bao)護(hu)的重視，國(guo)內(nei)外對于(yu)攪拌(ban)(ban)(ban)設(she)(she)備，都加大(da)了研發力度，各種(zhong)結構的攪拌(ban)(ban)(ban)機(ji)，不(bu)斷推向(xiang)市(shi)(shi)場(chang)(chang)。其(qi)中，雙曲面攪拌(ban)(ban)(ban)機(ji)以其(qi)低轉速、低能耗、運(yun)行(xing)可靠(kao)及操作方(fang)便等諸多優點(dian)逐(zhu)漸為市(shi)(shi)場(chang)(chang)所接受，尤其(qi)是它出色的攪拌(ban)(ban)(ban)效(xiao)果在不(bu)同的使用(yong)條(tiao)件下一再被(bei)驗證，因(yin)此使它在國(guo)內(nei)外污(wu)水處理(li)廠和有攪拌(ban)(ban)(ban)需求的場(chang)(chang)合得到廣泛應用(yong)。已成為各大(da)設(she)(she)計院及用(yong)戶在選擇攪拌(ban)(ban)(ban)設(she)(she)備時優先考慮(lv)的對象(xiang)。
德國ABS公司于上(shang)世紀九十年(nian)代對(dui)雙曲(qu)(qu)面攪(jiao)拌機(ji)開始進(jin)行研究并(bing)推(tui)出了(le)系列產(chan)品，主要用(yong)于污水處(chu)(chu)理(li)的厭氧(yang)環境。通(tong)(tong)過十多(duo)年(nian)的市場(chang)孕(yun)育，國外INVENT公司等(deng)對(dui)此進(jin)行了(le)發(fa)展(zhan)(zhan)(zhan)，拓(tuo)展(zhan)(zhan)(zhan)了(le)雙曲(qu)(qu)面攪(jiao)拌機(ji)的運(yun)用(yong)范圍(wei)，可以與其他(ta)通(tong)(tong)風設(she)備等(deng)綜(zong)合運(yun)用(yong)于好氧(yang)池(chi)中并(bing)取得良(liang)好效果(guo)，其安裝形式也發(fa)展(zhan)(zhan)(zhan)了(le)多(duo)種選(xuan)擇方案，但由于產(chan)品正處(chu)(chu)于發(fa)展(zhan)(zhan)(zhan)期(qi)，關于設(she)計(ji)及(ji)(ji)選(xuan)型計(ji)算方面的論(lun)述極少。F.T.Pinhoa,*等(deng)人對(dui)雙曲(qu)(qu)面攪(jiao)拌機(ji)的功耗及(ji)(ji)流場(chang)內的速度分布、湍動能、攪(jiao)拌池(chi)內的顆(ke)粒懸浮狀態及(ji)(ji)其他(ta)一些特征進(jin)行了(le)研究，通(tong)(tong)過CFD及(ji)(ji)實驗(yan)等(deng)手段(duan)初步分析了(le)雙曲(qu)(qu)面攪(jiao)拌機(ji)的優(you)越(yue)性。
而我國對于雙曲(qu)面(mian)(mian)(mian)攪拌(ban)機(ji)的(de)(de)研究(jiu)工作剛剛起步，還沒有一個針對性的(de)(de)理論依據和設(she)計(ji)方法，河海大學郭珍(zhen)珍(zhen)等對雙曲(qu)面(mian)(mian)(mian)攪拌(ban)機(ji)進行了(le)(le)CFD的(de)(de)模擬(ni)，并(bing)據此優化結構，但(dan)未涉及兩相流(liu)的(de)(de)情況。汪(wang)文生等對雙曲(qu)面(mian)(mian)(mian)攪拌(ban)機(ji)的(de)(de)流(liu)態(tai)，也做出(chu)了(le)(le)描述。雙曲(qu)面(mian)(mian)(mian)攪拌(ban)機(ji)在市場上的(de)(de)廣泛應用，促使研究(jiu)人(ren)員加快(kuai)了(le)(le)該設(she)備特性的(de)(de)系統研究(jiu)，同時對該設(she)備的(de)(de)實際運(yun)用，進行不斷地(di)探索。
1、雙曲面攪拌機原(yuan)理(li)
在各種攪(jiao)拌(ban)結構形(xing)式中，雙(shuang)曲(qu)面(mian)形(xing)狀(zhuang)攪(jiao)拌(ban)器從流動技術上(shang)來說，近似于一個沒有前蓋板的半(ban)開式離心泵葉輪。所謂(wei)的雙(shuang)曲(qu)面(mian)攪(jiao)拌(ban)機葉輪，就是以雙(shuang)曲(qu)線(xian)(xian)為(wei)母線(xian)(xian)，繞旋轉軸旋轉一周后形(xing)成雙(shuang)曲(qu)面(mian)，并(bing)在該雙(shuang)曲(qu)面(mian)的上(shang)方附有導流板（一般為(wei)8條），從而形(xing)成完整的雙(shuang)曲(qu)面(mian)攪(jiao)拌(ban)機葉輪。
由于雙(shuang)曲(qu)面(mian)攪(jiao)拌(ban)機的(de)使(shi)用情況沒有(you)像其他旋轉機械(xie)如流(liu)(liu)量、揚程、或者(zhe)壓頭(tou)等(deng)具體(ti)的(de)指標作為判斷(duan)依據，且(qie)雙(shuang)曲(qu)面(mian)攪(jiao)拌(ban)機的(de)使(shi)用大多在(zai)非(fei)清(qing)水池(chi)中(zhong)，無法直接觀察流(liu)(liu)場等(deng)一系列因素，因此雙(shuang)曲(qu)面(mian)攪(jiao)拌(ban)機的(de)設計及選型(xing)，必須依賴于CFD數值計算(suan)的(de)幫助。馬慶勇利用CFD數值計算(suan)技術對(dui)攪(jiao)拌(ban)池(chi)內(nei)部的(de)固(gu)液(ye)兩相(xiang)流(liu)(liu)進(jin)行了(le)(le)研究，VAN等(deng)對(dui)不同轉速(su)下的(de)固(gu)液(ye)懸(xuan)浮狀態進(jin)行了(le)(le)分析，都驗(yan)證了(le)(le)數值計算(suan)在(zai)模(mo)擬攪(jiao)拌(ban)池(chi)固(gu)液(ye)混合情況下的(de)的(de)可行性(xing)。
2、工程應用實(shi)例
天津市政設(she)計研究院(yuan)在某污(wu)水(shui)(shui)處理(li)工程中，為(wei)(wei)一邊(bian)長(chang)為(wei)(wei)20米(mi)的(de)正方形二次沉淀池(chi)進(jin)行雙曲面(mian)攪拌機(ji)選型，池(chi)深7500㎜，水(shui)(shui)深7000㎜。該(gai)沉淀池(chi)由上而下分為(wei)(wei)澄(cheng)清(qing)(qing)區(qu)(qu)、填料(liao)區(qu)(qu)和污(wu)泥(ni)區(qu)(qu)。其中澄(cheng)清(qing)(qing)區(qu)(qu)高(gao)度為(wei)(wei)1500㎜，填料(liao)區(qu)(qu)高(gao)度2000㎜，污(wu)泥(ni)區(qu)(qu)高(gao)度為(wei)(wei)3500㎜，污(wu)泥(ni)濃度為(wei)(wei)20g/L。按照設(she)計工藝要求(qiu)，池(chi)子下部活性污(wu)泥(ni)不能沉淀，同時，污(wu)泥(ni)也不能進(jin)入上層的(de)澄(cheng)清(qing)(qing)區(qu)(qu)，否則影響出水(shui)(shui)水(shui)(shui)質。
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