摘要 攪拌混合作為市政、工業(yè)及其它多種污水處理工藝當(dāng)中一道重要的工藝流程，直接影響到最終的處理效果。本文相對現(xiàn)在水處理過程中比較常用的攪拌方式，介紹一種新型高效雙曲面攪拌葉輪攪拌方案，其獨特的雙曲面葉輪結(jié)構(gòu)和工作過程，更符合水體流動特性，可以達(dá)到優(yōu)良的攪拌效果，同時具有節(jié)能高效的特點。
1 研制背景
城市污水處理及其它多種工藝中，水體攪拌是其中關(guān)鍵工藝過程之一。目前使用的攪拌葉輪多是雙葉槳或多葉槳、多葉片或異形曲面等推進式攪拌方案。這些葉片的結(jié)構(gòu)形式?jīng)Q定了其攪拌效果相對集中在二維層面，只能形成單向?qū)恿鳎捎跇?gòu)筑物的形狀，因而難以攪拌均勻，很容易形成攪拌死角。為了改變傳統(tǒng)的水下攪拌機械普遍存在的能耗大、效率低的現(xiàn)狀，就必須先從突破葉輪的結(jié)構(gòu)形式入手；我們利用洗衣機波輪的工作原理，并吸收國外同行的技術(shù)，經(jīng)過反復(fù)實驗，成功研制出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的雙曲面攪拌機，并已申報了國家專利，填補了該產(chǎn)品國產(chǎn)的空白，成為替代進口的首選產(chǎn)品。首批產(chǎn)品已在北京高碑店污水廠、上海吳凇污水廠等單位投入運行。通過實踐我們對雙曲面葉輪的工作原理有了粗淺的認(rèn)識，現(xiàn)總結(jié)以下幾點，愿與同行分享，并以此為提高我國水處理專用裝備的技術(shù)水平做一點嘗試。
2 工作原理
獨特的葉輪結(jié)構(gòu)設(shè)計，最大限度地將流體特性與機械運動完美地結(jié)合。雙曲面葉輪的曲面是方程為xy=b曲線沿y軸旋轉(zhuǎn)而構(gòu)成的曲面體；為了迎合水體流動，設(shè)計從葉輪的中心進水，這一方面減少了進水紊流，另一方面保證了液體對葉輪表面的壓力均勻，從而保證整機在運動狀態(tài)下的平衡。在漸開雙弧面上均布有八條導(dǎo)流葉片，借助液體自重壓力作補充進水獲得的勢能與葉輪旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的離心力形成動能，液體在重力加速度的條件下沿葉輪圓周方向作切線運動，在池壁的反射作用下，形成自下而上地循環(huán)水流，故可獲得在軸向（y）和徑向（x）方向的交叉水流。正是由于雙曲面攪拌機葉輪的結(jié)構(gòu)特性和接近池底安裝的特點，決定了它在工作中可獲得理想的攪拌效果，能有效地消除攪拌死角。
3 結(jié)構(gòu)形式
雙曲面葉輪由兩部分組成，上部分為導(dǎo)流部件，下部分為攪拌混合部件（如圖）。雙曲面邊緣附近沿圓周方向均勻分布有多個攪拌翼肋（波輪），該凸起可為徑向呈直線或漸開線的小葉片狀或其它異型凸臺狀，其主要作用是攪動水體，使水流沿底面由中心向四周甩出，造成整個水體繞攪拌軸心流動。
雙曲面葉輪攪拌機由動力部分和雙曲面葉輪及安裝附件組成，為了滿足在不同工況條件下的使用，我們將雙曲面攪拌機按照安裝方式的不同可分為干式（也稱立軸式）和潛水式兩種（如圖）。
圖一為干式安裝，通過橋架將減速電機定位在水池上方，由傳動軸將動力傳遞給水下的雙曲面葉輪，傳動軸的長度根據(jù)池深而定，一般葉輪離池底約300mm。
圖二為潛水式安裝，它由潛水電機、雙曲面葉輪和吊裝附件組成。利用潛水電機依靠設(shè)備自重定位，無需額外固定設(shè)施。
4 工作特點
此種雙曲面葉輪不僅適用于圓形池、方形池，在長方形水池中分單元格布置的使用方式也比較常用。
我國現(xiàn)有污水處理工藝中，攪拌工序主要采用水下攪拌機水平攪拌、葉輪為三葉片或雙葉片，單方向推流，易出現(xiàn)攪拌死角；曝氣工序主要采用水下推進器、外加水下曝氣管，水氣混合效果不佳。雙曲面攪拌葉輪均能克服其缺點，發(fā)揮其攪拌均勻的優(yōu)勢，主要特點表現(xiàn)在以下幾個方面：
1、可以用在各種液體與固體、氣體混合的場合，可替代現(xiàn)有攪拌設(shè)備，實現(xiàn)三維立體、螺旋狀的混合攪拌更均勻，提高攪拌效率。
2、大比面積葉輪功率配備小，循環(huán)水流大，能耗低。
3、整機結(jié)構(gòu)緊湊，運行可靠，安裝維護便捷。
4、該葉輪的制造材料為：增強纖維或鋼制材料制作，能適應(yīng)不同的工況要求，使用壽命長。
5 應(yīng)用前景
