（终稿）搅拌器的设计（全套完整有CAD）

那么在这样的试验中，水质的差异能否得到反映，这是需要考虑的。

从絮凝角度考虑的水质特征，主要应包括原水的颗粒浓度，颗粒的絮凝能力以及颗粒的抗剪强度。

颗粒浓度高，粒间的接触机会多，因而就具有较迅速增大颗粒的可能。

如果单体颗粒的絮凝能力和抗剪强度都样，那么浓度的高低基本上对其极限沉速值不会产生很大影响。

但如果考虑除水流切应力外，颗粒碰撞时尚有其衡量的作用，则可能出现高浓度的极限沉速略小于低浓度的现象。

当然，对于浓度高到程度例如污泥循环等类型，是否尚有其它絮凝作用机理，尚有待进步探讨。

因此图所示的二条曲线大致上反映了其它条件相同时浓度高低的影响。

由图可见。

般情况下，达到同沉速所需的絮凝时间随浓度增加而减少。

图反应曲线图颗粒的絮凝能力在絮凝过程中起着重要作用。

例如由于混凝剂选择不当或加注量不足，均可使颗粒缺乏必要的絮凝能力，此时，即使接触机会很多，然而其聚集效果却很差。

对这些絮凝能力差的水质，其絮凝进展必然非常缓慢，相应的极限沉速也很低。

而要达到极限沉速所需的时间也很长，实际生产中，往往采用不断调整混凝剂加注量的办法，来调节絮凝效果，其实质也就是不断改变颗粒凝絮能力，以满足絮凝的要求。

图的曲线代表了絮凝能力的影响。

由图可知，对絮凝能力弱的处理水，其无效碰撞占有重要比例。

颗粒的抗剪强度取决于原水颗粒性质以及絮凝体的组成结构。

例如对于主要由色度组成的原水，由于胶体所带负电荷较强，聚集颗粒组成的结构就与般浊度组成的原水不同。

相应的抗剪强度也有所区别。

颗粒抗剪强度的大小直接影响着絮凝颗粒的极限沉速，抗剪强度大，允许的极限沉速也大。

图曲线代表了抗剪强度的影响。

由图可知，如颗粒的絮凝能力相同，则在其开始反应阶段，抗剪强度的影响不显著。

只有接近其极限沉速时，将产生明显的区别。

以上只是根据些理论以及概念所作的分析。

事实上水质条件还要复杂得多，除了上述这些影响因素外，还可能存在其它影响絮凝的因素。

对于絮凝效果的评价，般可以采用颗粒粒径颗粒沉速以及沉淀后浊度去除率等来表示。

无论是颗粒粗径的加大，沉速的加快以及沉淀后浊度去除率的增加都能反映絮凝效果的提高。

在理论研究方面，般以粒径为指标的居多。

许多理论公式都与粒径有关。

对于后续处理的沉淀计算来说，采用沉速的概念较为有利。

因为沉淀池设计希望提供反应后的沉速数据。

然而对于测定来说，采用浊度指标最为方便。

实际上这三个指标都是相互关联的。

沉淀后浊度去除率可以间接地表达悬浊液的平均沉速。

为了探讨方便起见，我们在研究设想方案时，仍以平均沉速作为指标而作为实验的手段，则以沉淀后浊度去除率为指标。

此外，我们还作了个假设，就是由不同方式获得相同絮凝效果的悬浊液，在其进步作絮凝反应时，应获得同样的结果，例如采用值的速度梯度反应时间后，得到了悬浊液的平均沉速为，而用另值反应时间后也可得到平均沉速为，我们就认为这二者效果相同，同时，尽管它们形成的条件各不相同，但在进步絮凝时，二者应该获得同等的絮凝条件。

根据以上对絮凝过程以及基本假设的分析，我们就可以进而讨论絮凝池合理设计的设想方案。

如果把单位体积中颗粒所占的比例用来表示，即.则参照式.及式.，并假定颗粒的每次碰撞均产生聚集，那么颗粒浓度的时间变化率就应为.式中取决于和，即。

将式.积分，可得.式中絮凝时间为时的颗粒总浓度单位。

絮凝开始时的颗粒总浓度单位。

假如絮凝过程中密度保持不变，即固定，则上式可换算成粒径的变化关系。

即.式中时间时的颗粒粒径单位。

时间时的颗粒粒径单位。

也就是说，如果颗粒的每次碰撞均属有效，则其粒径的增长或相应沉速的增长理论上应如图所示的形式。

粒径或沉速随时间呈指数关系增加，其增长的速率取决于值。

即越大增长速率越快，与水流的速度梯度及原水颗粒体积比成正比。

因此当值增加。

或者颗粒浓度增加时，粒径或沉速的增长就迅速。

图理论曲线图图所示为理论曲线，然而，根据般搅拌试验的结果，所得图形与图有很大出入，大致得到象图实线所示的曲线。

也就是说，在维持值不变情况下，沉速增长的速率不定是随时间增加而加速。

所谓热力运动产生的颗粒碰撞，是由于水分子进行的杂乱而没有规则的运动布朗运动，不断撞击附近的胶体颗粒，使颗粒也进行着杂乱而没有规则的运动，从而获得了颗粒彼此碰撞的机会。

这种接触机会与温度有关，而与液体的流动无关。

因而只要保持温度和时间的因素相同，热力运动造成的碰撞也是相同的。

至于沉速差异产生的颗粒碰撞，往往在沉淀池中有明显的作用。

然而在絮凝池中，由于其颗粒般尚属细小，沉速不大，可以说差异所产生的碰撞作用在絮凝池中，不占统治地位可予忽略。

般认为在絮凝池中，对颗粒碰撞起主导作用的主要是水体的流动，也就是由于水体流动所产生的能量损耗而造成的。

般关于水体流动所产生的碰撞公式可表示为.式中单位时间单位体积内颗粒接触的机会。

颗粒的有效粒径单位。

单位体积内的颗粒数。

计算范围内的绝对平均速度梯度单位。

平均速度梯度值可用下式计算。

.式中单位体积单位时间所消耗的功单位。

液体的动力粘滞系数。

般认为式只适用于层流，而大多数絮凝池的水源均属紊流。

对于紊流条件下颗粒的碰撞频率，提出了如下公式ε。

.式中系数。

ε有效能量消耗率。

单位。

比较式.与式.，除了系数差别外，主要是式.所用的功为有效能量，而式.则采用计算的能量，两者相差个效率系数。

而在实用上有效能量是难以确定的，仍需用计算的能量来表示。

因此，无论是式.或式.，作为单位时间单位体积内颗粒碰撞的因素都是颗粒的粒径浓度以及水流的速度梯度。

实际上，这里包含了二个方面的内容，即以颗粒的粒径及浓度为代表的参与絮凝的水质条件和以为代表的絮凝池水力条件。

由于粒径和浓度已由真实水样来模拟，因而只要保持值相似，理论上即可得到同样的颗粒碰撞条件。

但是应该指出，颗粒的碰撞并不就是颗粒的聚集。

对于不同絮凝能力的颗粒，在同样碰撞次数时，应该得到程度不同的聚集。

也就是说它们的有效聚集比例是各不相同的。

但是，如采用真实水样作为絮凝的模拟，则这因素同样可在实验中获得反映。

另外，在模拟絮近年来，由于高效能沉淀以及过滤装置的出现，使水厂的平面布置包括构筑物尺寸及占地面积大为缩小。

相对来说絮凝池所占比例就有所增加。

例如，在原平流式沉淀池中，絮凝只占较小的体积。

然而在斜管沉淀池中，絮凝部分的体积几乎与沉淀部分的体积相仿。

为此，国内不少同志在这方面进行着如何改进絮凝构筑物的研究，并提出了不少设想。

对设计工作者来说，亦迫切要求有个科学的评价方法，以解决如何合理选择絮凝形式的问题。

絮凝反应是个很复杂的过程，它不仅受絮凝池水力条件的控制，而且还与原水性质混凝剂品种和加药量以及混和过程都有密切关系。

从目前国内外的研究情况来看，尚没有个能定量地反映絮凝过程的完整数学模式，甚至作为定性分析，也还存在不少问题。

这些情况就给具体设计工作者带来很多困难。

严格地说，目前不少絮凝池的设计，仅是水力的验算，并没有对絮凝过程作完整的分析。

因此，往往出现即使原水的絮凝性质很不相同，而其絮凝池的布置却完全相同的情况。

根据规范或设计手册规定的设计数据，进行水力计算，是目前絮凝池设计中应用最广泛的方法。

应该说它在大多数场合下是可行的，但并不定是最优的，况且，这些规定也只规定些主要指标，至于具体的布置还需由设计者确定。

例如，般规定隔板絮凝池的流速由．米秒渐减至．米秒。

至于流速如何递减，以及隔板转折的布置和道数等等，都未作明确规定。

因而尽管所用主要指标完全相同，却可设计成很不相同的布置形式，至于它们的效果差异则更难以鉴别。

为了探讨絮凝池设计的合理方法，福建省净水工艺试验组曾提出了应用“模型絮凝池”的概念。

其基本出发点就是认为合理的反应速度应符合流速渐变的原则，即反应速度由大到小呈直线变化，且反应池进口流速应大于或者等于米秒。

凡符合这二个条件的所谓“模型絮凝池”则被认为是理想的絮凝池布置。

“模型絮凝池”作为探讨整个絮凝过程变化规律的设想，是有其积极意义的。

但是，要把“模型絮凝池”作为理想的絮凝形式，则尚缺乏足够的依据。

作为问题之，它脱离了原水性质的考虑。

速度渐变原则应对不同水质条件有不同的要求，而不宜取作常量。

譬如，对于原水颗粒浓度不足以及絮凝体不易破碎的情况，将较高流速区的反应时间增加些，显然是有好处的。

反之，则应增加较低流速区的比例。

另外，隔板絮凝的转折，从“模型絮凝池”的要求考虑，显然是不符合要求的。

但是实际上在絮凝的最初阶段，它往往起到了促进絮凝的效果。

“模型絮凝池”用流速作为比较的相似关系，与絮凝理论所采用的以速度梯由于现在的水污染大部分是来自分散的非点源，对于这些非点源污染，控制措施和相关费用都具有很高的不确定性，今后城市在污水处理方面能够或应该做到什么程度，目前正在进行激烈的争论。

合流制污水管网的老城市需要大量投资，来减少在雨季的污水溢流，而迅速发展的新兴城市又临着处理能力不足，导致生活污水管网溢流的问题。

.搅拌机在污水处理中的作用搅拌机的发展概述搅拌机的操作性能直接关系到产品的质量能耗和生产成本，工程界和学术界对搅拌混合都非常重视，进行了大量的研究工作，取得了不少的研究成果。

搅拌器是化学工程和生物工程中最常见也是最重要的单元设备之。

目前，搅拌器的选型和内构件的设计在很大程度上依赖试验和经验，对放大规模还缺乏深入的认识，对于能耗和生产成本只能在定规模的生产装置上对比后才能得出结论，由于对产品的回收率和质量要求越来越高，对搅拌器的研究日趋深入，已从早期对搅拌功率和混合时间的研究，世纪年代对反应釜内的流体速度场分布的研究，进入世纪年代以来的搅拌釜内三维流场的数值模拟研究。

流场数值模拟必须在深入进行流体力学研究的基础上，综合考虑流体流动的三维性随机性非线性和边界条件不确定性。

通过数值模拟不但可以解决反应器的放大机理，而且可以优化设计开发新型高效搅拌器，使机械搅拌器的设计理论更加完善。

反应搅拌机的工作原理对于不同的介质，不同的化学反应过程，要求搅拌装置的结构和搅拌速度不同，根据不同的场合般分为以下几种情况液液互溶系统的场合，般采用低速搅拌就能足够完成，这种场合常用浆叶式搅拌装置。

液液互不相溶的场合，这种场合则需要强烈的上下翻滚，常用浆叶搅拌器，在釜体内加有定形状的挡板，或采用推进式搅拌器。

反应介质里有少量的固体且不易沉降时可采用比较缓和的搅拌，反之当反应介质或反应过程的生成物中固体较多，且容易沉降时必须采用强烈的上下的翻动的搅拌，这些搅拌均属于固液相的搅拌系统。

在本人设计的课题中搅拌器中所搅拌的介质是废水，废水处理中反应搅拌机的目的是由电机作为驱动装置，经减速器联轴器带到直桨叶旋转使胶体颗粒絮凝形成较大的颗粒，以利沉淀，以满足水处理中水质净化的要求。

.絮凝的工作原理胶体的脱稳阶段是第阶段，絮凝是第二阶段，而絮凝指胶体脱稳以后结成大颗粒絮体的阶段。

第阶段相当于给水处理中加药混合后的极短的段时间，可能在秒钟内，而絮凝则主要是在反应设备中完成的。

这是水处理中常用的方法。

其工作原理如图。

.水处理中的搅拌设备水处理中的搅拌设备，分成溶药搅拌，混合搅拌，絮凝搅拌。

澄清池搅拌，消化池搅拌和水下搅拌六种类型。

絮凝搅拌是水处理的重要方法之或基本单元操作之，而且往往是必不可少的。

它在生