浅析混合搅拌机的设计要点

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1、浅析混合搅拌机的设计要点刘小琳北京市市政设计研究总院【摘要J本文试对混合搅拌机的“停留时问”和“搅拌强度”进行了分析和论述，从混合的机理和药荆水解的特性方面，说明了必须进行快速混合，探讨了确定搅拌强度的四种方法及叶轮的型式、直径和转速，并列举了北京市第九水厂的工程实例。【关建词】混合搅拌机停留时问搅拌强度城市给水工程的水质净化工艺，混凝是首要的工艺环节，当采用机械混合方式时，混合搅拌机是关键设备。混合搅拌机参数的设置，直接决定着混凝的结果，影响着水质的净化。在混合搅拌机的设计要点之中，最重要的是要确定其“停留时间”和“

2、搅拌强度”。为此，作如下论述。混合搅拌机安装在混合池内，混合的效果是由药剂与原水在混合池内的停留时问和搅拌机叶轮的搅拌强度共同决定的。l停留时间的确定在国内的一些工程中，混合池的停留时间不一，从lO余秒至120秒不等，差别较大。为了保证混合的效果，认为必须确保快速混合。快速的进行混合，这是混凝的机理所决定的。“混凝、沉淀、过滤”是水质净化的常规工艺，其中混凝又分为“凝聚”和“絮凝”两个阶段。凝聚阶段是加人水体的药剂迅速扩散，使水体中的胶体脱稳，聚合作用开始发生．形成微絮粒，这一过程也称为混合。絮凝阶段是凝聚了的微絮粒发

3、生碰撞并聚集，絮凝颗粒形成大的絮体。这是通过电荷引起颗粒间的吸附，或通过颗粒间的长链凝结荆的架桥作用而发生，也可通过例如某种氢氧化物沉淀的捕集作用而发生，或是上述两种或三种作用的结合而发生。虽然无法将“凝聚”和“絮凝”这两个阶段划分出明显的界限．但是定性的讲，他们是两个不同的阶段．有不同的特点和需要。特别要注意，从时间上来讲，“凝聚“是一个快速、瞬时过程，“絮凝”则是一个慢速过程。因为常用的药剂，即铝盐和铁盐的反应速度非常快，如形成单氢氧络合物所需时间约为10“秒左右．形成聚合物的时问也只有10“o～1秒左右；颗粒吸附

4、聚台物所需时间，对铝盐约在IO。4秒左右．对分子量为几百万的聚合物形成吸附的时间约为一秒或几秒。而絮凝过程随着絮体粒度的稳定长大，外加动力应逐渐减小和逐渐消耗，这是一个几十分钟的工艺过程。所以对于“凝聚”从水流和动能来讲，应是湍流过程，要求有一定的搅拌强度，而“絮凝”则是一个水体慢速运动的过·84·程。所以．从混合的机理、混合(凝聚)与絮凝的区别和相互关系、常用舶铝盐和铁盐的水解特性这几个方面来看，都需要在工程设计中尽量顺应水质净化的自然顺序和客观规律，减少水流的返混，尽量减小对凝聚阶段形成的徽絮粒的破坏；药荆的水解是

5、一个不可逆的过程，快速的进行混合，就是要恰当的控制水体在混合池的停留时间，既满足药剂充分混合的时间要求．又要使水体及时的离开混合池。进人絮凝池．进入絮凝阶段。从混凝的机理和药剂水解的特性以及我院的设计实践和探索．都说明了混合搅拌机的设计首先要满足快速混台这一要求。要求将少量的药剂与大量的原水进行快速、均匀的混台，这对混合搅拌机的设计提出了很高的要求，因混台停留时问越短，则达到均匀的难度就越大。从而所要求的搅拌强度更太，消耗的功率也增大，因此，在工程设计中要进行试算和比选，以确定停留时间的最佳值。根据以往进行混合搅拌机设

6、计工作的探索，认为：利用搅拌机进行快速混合，混合池水体停留时间应为10—30秒，在此范围内以接近10秒为宜。恰当的选取混合弛停留时间，确保快速混台，这是混台搅拌机首要的设计要点。2搅拌强度的确定混合搅拌机的搅拌强度是该机设计的另一个十分重要的要点。搅拌强度就是流体所需要的搅拌程度。搅拌机对流体的搅拌作用是通过叶轮实现的，而叶轮的搅拌能力是由其型式、直径和转速共同决定的。-对混合搅拌机的搅拌强度有四种确定和表达方法，即：混合均匀度法、循环次数法、搅拌等级法和C值法。由于这四种方法直接决定着叶轮转速的计算．所以将这四种方法

7、在后面的“叶轮转速的确定”中试述。为r确定搅拌强度，必须首先确定搅拌机叶轮的型式和直径，再计算叶轮转速。2．1叶轮的型式和直径的确定叶轮有很多形式，其外形详见有关资料。根据叶片排液的主流方向，叶轮被分为轴流_式和径流式两大类型。叶轮旋转时，从叶片端部排出的强大排出流，使得流体在池内形成循环流动。轴流式叶轮主要形成流体的上下整体循环流动，其流型如图1所示；这种上下整体循环流动有很强的对流循环作用，几乎涉及到全池内所有的液体，又起着容积循环作用。径漉式叶轮只能形成流体上下两个区域的循环流动，其流型如图2所示。可以将搅拌叶轮

8、简单地看作一台效率不高的水泵叶轮，在输入一定功率后，它将产生两部分作用，一部分使流体产生流动量，即叶轮的排液量Q，另一部分使流体产生剪切速率，既压头H，(P*QH)。一般来说，轴流型叶轮具有较高的删H值，而径流型叶轮具有较低的Q，H值。流体的运动是叶轮选型主要的考虑因素，将驱动装置传递的能量有效的转换为流体的流动置，使叶轮象船舶或