潜水搅拌器选型影响因子及其优化研究

李慧

摘要：潜水搅拌器在污水处理中起到了至关重要的作用，污水混合液的均匀搅拌不仅能够有效防止污水底部固体沉淀，提高污水可用面积，还能提高出水质量，以满足处理厂的生产需求，而不同处理厂的不同池体尺寸、介质温度密度都不相同，尽管市面上已经出现各种新型潜水搅拌器，但是根据不同情况进行潜水搅拌器选型时，涉及到方方面面，考虑其结构、材料、质量是最佳的选型手段。

关键字：潜水搅拌器；介质；密度

现阶段，我国潜水器的技术及应用范围不断更新，实现了较准确计算合理、高效的搅拌器的工作系统，潜水搅拌器是应用于水质净化厂污水、污泥水、废水处理的工具，其选型多为桨式搅拌器和潜水搅拌器，不同选型的影响因子有多重方面，包括水质、水池面积结构等，本文将从潜水搅拌器的工作原理及应用范围进行相关原理介绍，进而引出对其产生影响的因素，最后提出了相关优化建议，以促进潜水搅拌器在污水厂搅拌系统中进行更好的选型和使用。

一、潜水搅拌器相关原理

近年来，城市的污水处理在城市建设中越来越重要，不仅涉及到人们的饮水健康，还在一定程度上促进了环境与经济的可持续性发展，因此，优化水处理是十分必要的，在城市的污水厂污水处理过程中，污水中混有各种沉淀物质，如废水、化学物、固体垃圾等，由于污水处理工艺的需要，污泥和污水的混合液需要有频率的流动。如果流速过低，将会导致污水底部污泥固体沉淀，大大减少了池水的可用容积，进而影响到污水处理的工作进行以及出水水质的降低，因此，需要一种水力机械——潜水搅拌器，能够实现污水中的搅拌、净化以及引出，使污水流速保持在一个较为稳定的状态，并且能够实现污水和再循环水均匀混合在一起，使得池中微生物与污水之间能够充分接触，最终实现污水处理的效果^[1]。

潜水搅拌器是一种整体进入水中工作的设备，具有搅拌和推动功能，应用于各种池体，包括氧化沟、厌氧酸化池、均质池等，由潜水电机、密封机构、卷扬机构、电气系统组成。其中，潜水电机具有浸水、过热及电路受损等保护功能。搅拌 桨是一种适用于泥水搅拌功能的叶轮。根据适用范围的不同，分为高速搅拌机，桨叶较短，能够产生较大的动力，推动泥水搅拌混合；低速搅拌机，桨叶较长，能够产生较大的动力，推动泥水循环。潜水搅拌器工作时，通过电器、变速机带动搅拌桨转动，能够实现移动和转换频率，改善池水的水流状况，同时实现泥水混合均匀并达到微生物与污水的充分接触，提高污水处理效率。污水池的污水混合液的流动状态是由潜水搅拌器能量驱动的，如果涉及到不同污水含量要求的污水处理，可根据要求的推理数据进行潜水搅拌器的选型^[2]。

二、潜水搅拌器选型的影响因子

1.介质影响因子

潜水搅拌器应用于污水厂的污水处理，需潜入污水混合液中进行推力工作，污水处理中池水混合液被称为潜水搅拌器的相关介质，不同介质对于其工作效率影响是不同的，潜水搅拌器的选型受到介质温度和PH值以及填料的影响。

现阶段市面大部分的潜水搅拌器外壳均采用不锈钢制作，使用时间长、操作维修方便。推进器采用斜齿轮设计，并通过软件CFD优化，精度好、重量轻，实现了智能化、高质量，但是精细化的改良会导致很多问题，对于介质温度和PH值的要求更高，具体指介质最高温度不超过40℃，PH值在5-9之间，超过范围可能会导致潜水搅拌器外壳受到腐蚀、溶解甚至破裂，进而影响到其密封结构和密封组织，电器绕组受潮毁损，在不同的介质温度和PH值范围内需要考虑到节约材料和节能机组，因此，针对不同介质的池水可选取不同材质、结构的潜水搅拌器，以满足污水处理的高效性和实用性。

2.密度及深度影响因子

随着处理厂的池体尺寸及形状的不同，市面上出现了不同类型的潜水搅拌器，大部分的处理厂池体深度为5-6m之间，形状多为方形、长方形和圆形，潜水搅拌器随着潜入越深，所承受的密度压力就越大，其选型上更要偏向于外壳硬度高的机器。并且不同形状的池体形状会影响潜水搅拌器的工作效率，为了防止池体死角沉淀物堆积，应选择专用池体的机器，以便污水混合液的均匀搅拌，保证出水质量^[3]。

三、潜水搅拌器选型的优化研究

1.高密度潜水搅拌器

为了适应不同介质温度和PH值，潜水器的外壳和推进器搅拌桨材质选择可采用不锈钢AIS304或更好的材质，如图1，为最新材质的潜水搅拌器，其承受的最高温度可达到45℃，PH值最高能够实现10的酸值，并在电缆入口的位置进行特殊材料的密封，电机轴承为连续无间断轴，在实现轻重量的同时加强其质量和使用时间，大大提升了潜水搅拌器的工作范围，防止外壳和搅拌桨的高温腐蚀以及电器绕组受潮毁损，加快污水处理的速度，提高处理厂工作效率。

图1 新型潜水搅拌器

2.变频潜水搅拌器

池体的尺寸和形状决定到潜水搅拌机的工作模式，如果没有充分考虑其具体情况，将会影响整个污水混合液的均匀状况。因此，针对池体尺寸和形状的不同，在设计时采用鼠笼式感应电动机，并配有摄像头，根据池体形状的不同变换搅拌桨转动频率，以防池体死角搅拌不均匀导致的一系列问题。

3.防爆潜水搅拌器

针对一些含有化学物质的特殊污水，如含有甲烷等爆炸性气体混合物，如果使用抗性不高的搅拌器会出现机组损坏等问题，因此，可以使用防爆潜水搅拌器。

4.三叶型潜水推流器

在同等转速及叶桨直径条件下，改型后的三叶型潜水推流器推流能力提高30%以上，同时具备可靠性高、稳定性强的特点，为工程应用提供了更加丰富的选择。

5. 填料流化搅拌器

为了满足表面附着生物膜的填料在水体中保持良好的流化悬浮状态，并防止填料受叶片的刚性撞击而造成的破损，可以选用采用特殊的三叶不锈钢叶轮的填料流化推流器。流线型的筒形整体式不锈钢外壳，可使填料对机壳的磨损最小，水力效率达到最优化。在流线型机体内整合了新一代节能电机以及整装式高扭矩的高效齿轮减速机，整体动力方案节能、高效、长寿命。针对生物膜反应工艺专门设计的倾角（15°、23°、30°）可调式的安装动作机构，可满足现场推流器对生物反应池整体优良的流化运动效果，有效提高反应效率。

图2 填料流化搅拌器

6、永磁高效潜水搅拌器

为节能降耗，可采用永磁高效潜水电机，该电机效率高，功率因数高。其性能指标达到国家一级或二级能效值，采用的永磁电机功率因数全部大于0.95，永磁高效潜水搅拌机比普通潜水搅拌机能耗节约15%～30%。能很好地达到节能的效果。

4. 总结

城市的污水情况愈加严重，人们的饮水问题受到重视，同时，节约、环保已经成为中国经济发展的现行条件，因此，污水的处理不仅加强出水质量和工作效率，更要在潜水搅拌器的设计上使用新能源新技术，现阶段，市面上除了对动力和特殊材料的改进机器，还出现了节能环保的潜水搅拌器，符合我国可持续的发展目标。

参考文献

[1] 上海市政工程设计研究院.给水排水设计手册.中国建筑工业出版社.2000年

12 月

[2] 唐受印，戴友芝等编.水处理工程师手册.化学工业出版社.2000年4月

[3] 陈志平，章序文，林兴华等编著.搅拌与混合设备设计选用手册.化学工业出版社.2004 年 5 月