双曲面搅拌机在沉淀池中的应用及流动数值研究
来源：蓝深集团 阅读：5562 更新时间：2012-11-16 11:21【摘要】污水处理在除磷脱氮的工艺过程中，需要有效的搅拌设备。针对双曲面搅拌机运用于污水处理沉淀池的工程实例，对双曲面搅拌机进行了CFD数值计算，计算过程中对流场进行全结构化网格划分，考虑介质为水与泥浆的混合物，采用多相流混合模型，分析显示了其流场的分布状况，及叶轮表面压力云图、内流速度矢量图等，并得到运行稳定时候泥浆浓度的分布规律，计算结果表面：本次设计选型满足了工艺对于污泥在水池下层不沉淀，同时不进入上层澄清区的要求。研究结果对在沉淀池中双曲面搅拌机的设计理论研究和选型应用，起到了指导作用。
【关键词】双曲面 搅拌机 沉淀池 两相流
搅拌设备，被运用于多种场合，在环保产业中，搅拌机更是污水处理必不可少的设备。随着对环境保护的重视，国内外对于搅拌设备，都加大了研发力度，各种结构的搅拌机，不断推向市场。其中，双曲面搅拌机以其低转速、低能耗、运行可靠及操作方便等诸多优点逐渐为市场所接受，尤其是它出色的搅拌效果在不同的使用条件下一再被验证，因此使它在国内外污水处理厂和有搅拌需求的场合得到广泛应用。已成为各大设计院及用户在选择搅拌设备时优先考虑的对象。
德国ABS公司于上世纪九十年代对双曲面搅拌机开始进行研究并推出了系列产品，主要用于污水处理的厌氧环境。通过十多年的市场孕育，国外INVENT公司等对此进行了发展，拓展了双曲面搅拌机的运用范围，可以与其他通风设备等综合运用于好氧池中并取得良好效果，其安装形式也发展了多种选择方案，但由于产品正处于发展期，关于设计及选型计算方面的论述极少。F.T.Pinhoa,*等人对双曲面搅拌机的功耗及流场内的速度分布、湍动能、搅拌池内的颗粒悬浮状态及其他一些特征进行了研究，通过CFD及实验等手段初步分析了双曲面搅拌机的优越性。
而我国对于双曲面搅拌机的研究工作刚刚起步，还没有一个针对性的理论依据和设计方法，河海大学郭珍珍等对双曲面搅拌机进行了CFD的模拟，并据此优化结构，但未涉及两相流的情况。汪文生等对双曲面搅拌机的流态，也做出了描述。双曲面搅拌机在市场上的广泛应用，促使研究人员加快了该设备特性的系统研究，同时对该设备的实际运用，进行不断地探索。
1、双曲面搅拌机原理
在各种搅拌结构形式中，双曲面形状搅拌器从流动技术上来说，近似于一个没有前盖板的半开式离心泵叶轮。所谓的双曲面搅拌机叶轮，就是以双曲线为母线，绕旋转轴旋转一周后形成双曲面，并在该双曲面的上方附有导流板（一般为8条），从而形成完整的双曲面搅拌机叶轮。
由于双曲面搅拌机的使用情况没有像其他旋转机械如流量、扬程、或者压头等具体的指标作为判断依据，且双曲面搅拌机的使用大多在非清水池中，无法直接观察流场等一系列因素，因此双曲面搅拌机的设计及选型，必须依赖于CFD数值计算的帮助。马庆勇利用CFD数值计算技术对搅拌池内部的固液两相流进行了研究，VAN等对不同转速下的固液悬浮状态进行了分析，都验证了数值计算在模拟搅拌池固液混合情况下的的可行性。
2、工程应用实例
天津市政设计研究院在某污水处理工程中，为一边长为20米的正方形二次沉淀池进行双曲面搅拌机选型，池深7500㎜，水深7000㎜。该沉淀池由上而下分为澄清区、填料区和污泥区。其中澄清区高度为1500㎜，填料区高度2000㎜，污泥区高度为3500㎜，污泥浓度为20g/L。按照设计工艺要求，池子下部活性污泥不能沉淀，同时，污泥也不能进入上层的澄清区，否则影响出水水质。
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201211161137078593.zip 