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潜水搅拌器的选用1搅拌系统的设计在污水处理厂中潜水搅拌器有多种用途。在活性污泥工艺中采用潜水搅拌器可防止污泥沉积在池底部，将污水与回流和再循环水流混合在一起使悬浮固体均匀分布，从而使微生物与污水之间有充分的接触。在污泥处理中它们可以执行其他类似的功能。搅拌器设计中通常需要考虑的因素是能量密度(W/m3)和整体流速(m/s)，特别是在污水处理中。由于已经出现了新的高效的搅拌系统，故能量密度标准已经转而用来表示最大能耗了。有效的搅拌是在整体流动条件下获得的，水池中的介质整体都在发生运动，并且成为搅拌工艺的一部分。整体流速通常为0.15～0.35m/s，现在往往被用作搅拌程度的设计参数。由于无循环通道的水池也存在着如何正确定义和测量所需流速的问题，故只在学术上规定一个整体流速是不够的。直到今天，整体流速仍是污水处理中最可行的对通用搅拌状态进行定量分析的方法，而以沉积量、活体积、污泥分布均匀度等参数来定量表示搅拌度的工作正在进行之中。整体流动是由搅拌器射流的动量驱动的，其根本上就是搅拌器的反应推力，它与搅拌器的位置共同决定着所产生的流动形式。如果搅拌器的位置和某一应用中所需要的推力以及搅拌器的推力数据已知，2最近的一篇报道显示，使用计算机流体动力学(CFD)可以准确地预测潜水搅拌器所产生的流量。为了计算流量，必须解出纳维—斯托克斯方程，这可依靠计算机的帮助并采用雷诺数平均的方法，还需要正确选择湍流、搅拌器型式以及计算中所采用的计算网格。解纳维—斯托克斯方程时所施加的力必须包括在内，如射流冲力(即搅拌器推力，单位：牛顿)。另外，与搅拌器力矩(角动量通量)也有一定的关系，但没有那么重要。依照搅拌器推力和搅拌器位置，正确使用CFD可以进一步增进搅拌器系统设计工具的准确性。在这些设计中，搅拌器推力是最重要的定量因素，由于ITT飞力系列各种搅拌器所产生的推力是已知的，因此搅拌器选型过程就完成了。3测量推力的试验台ITT飞力试验台如图1所示，包括一个专门设计的容器、一个带导杆的框架和所需的负载单元及与计算机相连的推力测量设备。框架使得搅拌器所产生的推力可以施加在负载单元上，除了推力以外还有其他的仪表记录电机输入功率(采用3W计法)和电流。该试验台具有的导流板系统和安装在罐中的有孔板保证了回流水不会影响搅拌器的性能，其目的是为了获得稳定的、与无限液体体积中相类似的试验条件。这些条件在设计搅拌系统时可作为基准点，而搅拌器性能还要根据周围的流动情况加以修正。试验装置(装有搅拌器和推力测量设备)在1∶10的试验模型中共进行了40多次试验，最终是将搅拌器放置在与前中心板上的一个孔相对的地方，前中心板与两个成一定角度的侧导流板相连，几乎到达了罐的边缘，形成一个“A”字形状。在流量大的情况下这两个流量收缩(一个位于“A”与罐壁之间，另一个位于“A”的入口)可大大提高系统的稳定性。放置在“A”的入口上方的一个带孔的板阻断了返混，更进一步提高了系统稳定性。4搅拌器推力测量标准化因为以牛顿表示的搅拌器推力正逐渐成为被广为接受的潜水搅拌器选型参数，所以各搅拌器供应商所提供的数值必须是直接可比的。在这方面，ITT飞力已经在ISO发起了有关搅拌器性能测量的标准化工作。在EuroPump中由ITT飞力召集了一个推力测量标准小组，而美国水力委员会(ITT飞力是其成员)也开始了同一领域的工作——除ISO内部外，还自己独立进行工作。标准化工作大量采用了ITT飞力十几年来在推力测量方面所获得的知识和经验。用于潜水搅拌器的搅拌器推力标准能够保证更为透明的搅拌器选型程序，将大大造福于工业。ITT飞力愿向任何感兴趣的各方提供全套试验台图纸，希望以此加快推力标准引入的进程。5搅拌器推力是一个能够充分表现潜水搅拌器性能的参数，因为它描述了搅拌器所提供的喷射动量，而网页上有根据推力进行搅拌器选型的工具包。如果系统设计师和工程师接受搅拌器推力作为潜水搅拌器选型的首要参数，那么在行业内进行搅拌器推力测量标准化就显得尤为重要了。浅层气浮技术气浮净水技术在国内外应用广泛。国内应用的气浮装置有分散空气气浮法、电解气浮法、压力溶气气浮法等(以下简称传统气浮法)，目前压力溶气气浮法应用最广。但是近年来刚刚进入中国市场的浅层气浮装置后来居上，该装置由美国克拉福达(Krofta)公司经过几十年研究开发，本文对该装置的结构作一介绍。1工作原理浅层气浮装置的结构如图1所示。原水通过泵1进入气浮装置2的中心管3，通过可旋转的水力接头4和可旋转的分配管5均匀地配入气浮池底部，溶气水经过中心管7进入可旋转的分配管8，与原水同步进入气浮池底部。9亦为一个可旋转的水力接头。饱含微气泡的溶气水与原水在气浮装置的底部充分碰撞、粘附，使原水中的微粒形成比重1的浮渣上升到水面而被除去。原水的分配管5和溶气水的分配管8被固定在同一旋转装置10上，其旋转方向与原水进入气浮池底部的水流方向相反，但速度相等。本装置的关键部分是成功地利用“零速度”原理，使进水对原水不产生扰动，固液分离在一种静态下进行。表面形成的浮渣层由螺旋撇渣装置11收集，然后经过排渣管12将其排到池外。澄清后的水由旋转集水管13收集后排到池外，集水管13与中央旋转部分14连在一起，这样原水在气浮池中的停留时间就是中央旋转部分的回转周期。连在旋转行走装置上的刮板将池底和池壁上的沉泥刮到泥斗6中，定期排放。另外一项重要的改进就是固定在旋转行走架10上相互之间有一定间距的一组同心锥形板装置15，与配水部分一起沿气浮池同步旋转。每相邻两块锥形板组成一个倾斜的环行气浮区域16，该区域内水时刻处于层流状态，加速了颗粒杂质随微气泡的上升速度。浅层气浮装置还包括一对并联运行的溶气管20(简称ADT’S)，进水泵17的压力较低，只需202.6kPa。进水首先通过与两个ADT’S连接的三通阀18，ADT’S的另一端布置溶气出水口。压缩空气也经过一个三通阀19与压力水在同一端进入ADT’S，压缩空气的压力一般为707.8kPa。所有的三通阀靠一只调节器联动，正常运行时，一只ADT的进、出水口均被打开释放溶气水，而进气口被关闭；同时另一只ADT的进水口和出水口被关闭，压缩空气通过20～40μm的微孔不锈钢板进入ADT，靠压缩空气的压力将空气溶于水中，而不是靠水的压力。水沿着切线方向高速进入ADT中，流速可达10m/s，压力水在ADT中呈螺旋状前进，达995r/min，进水口可以调节，以便控制流量和流速。2浅层气浮与传统气浮装置的比较①传统气浮装置中，池深一般为2.0～2.5m，这是因为设备是静止的，水体是运动的。水体从反应室进入接触区时会产生流向的改变和流速的重新分布，即把水流转变成均匀向上的流动，这就需要有一定的时间和高度来完成这一变化，其高度一般不低于1.5m。而浅层气浮由于“零速度”原理的应用，实现了设备是运动的，水体是静止的，消除了由于水体的扰动对悬浮颗粒与水分离的影响，降低了对高度的要求；另外在传统气浮装置中，难免有泥砂或絮粒沉于池底，为防止带出池底的泥砂，出水管一般悬高300mm，而在浅层气浮装置中，由于池底设置了刮泥装置，因此不需设置悬高段。通过以上分析，浅层气浮装置的有效水深一般为400～500mm。②传统气浮装置中，水体的停留时间一般控制在10～20min；而浅层气浮装置中，停留时间只需2～3min③传统气浮装置中，溶气系统配备的是溶气罐，若按溶气罐的实际容积来计算，其水力停留时间为2～4min；而浅层气浮装置中，溶气系统采用的是溶气管，取消了填料，使溶气管的容积利用率达100%，其水力停留时间只有10～15s。④在传统气浮装置中，刮渣器定期对浮渣层进行清除，无法根据浮渣的浮起时间进行有选择性的清理，因此不但对水体有较大的扰动，而且浮渣的含水率也较大；在浅层气浮装置中，螺旋撇渣器安装在配水系统的前部，清除的浮渣总是气浮池内浮起时间最长(2～3min)的浮渣，即固液分离最彻底、含水率最小的浮渣。通过以上分析和比较，浅层气浮装置和传统气浮装置有本质的区别，其优越的技术性能已逐渐受到国内用户和环保界人士的重视。如果能加快该技术的引进并使之国产化，必将带来巨大的经济效益和社会效益。