一种用于污水生物处理厌(缺)氧池的旋流搅拌装置 所属技术领域
本发明涉及一种在最小能量输入条件下可保证液体处于旋流状态，防止液体中颗粒物沉淀的搅拌装置及其配套池型，适用于污水生物处理的厌氧池和缺氧池使用。
背景技术
在污水生物脱氮除磷系统中，厌氧池和缺氧池的设置必不可少。为了使缺(厌)氧池中的混合液处于悬浮状态，保证混合液中的污泥与污染物的充分接触，顺利完成所需的生物脱氮除磷反应，目前均通过设置推进器式搅拌机的方式来解决。搅拌机所需能量一般按单位体积废水量来确定，搅拌机在缺(厌)氧区按点式布设安装。由于推进器式搅拌机的能量输入是依靠推进器叶片的旋转带动流体的旋转，然后借助于流体间的粘滞力带动周围流体的旋转，从而使混合液处于悬浮状态，因此，在推进器搅拌池中，靠近推进器的液流中心流速最大，池周流速最小，能量的耗散从中心向边沿传递。与此对应，距离推进器附近的区域泥水的混合程度较高，距离推进器较远的区域泥水的混合程度较低。实际工程中，维持泥水混合均匀的最小液流速度为0.3米/秒。如果要维持距离推进器(或搅拌机)最远处的液流速度在最小流速，则其他部位的流速均大于该流速，且距离搅拌其越近，流速越大(近似线性分布)，这样一方面造成能量的浪费，另一方面较高的液流速度将从液流表面卷入大量的空气(氧气)，造成厌(缺)氧池效率的降低。如果要维持距离推进器(或搅拌机)最近处的液流速度在最小流速，则其他部位的流速均小于该流速，且距离搅拌其越远，流速越小，这样虽然能量减少，但在远离搅拌机的区域则会出现污泥淤积现象。因此，如何在最小的能量输入下，使混合液中的污泥和水达到较好地混合，同时不产生污泥淤积，是目前污水生物处理工程中厌(缺)氧池设计面临的重要课题。
【发明内容】
为了克服现有的缺(厌)氧区污泥淤积现象和高能耗的问题，本发明提供一种旋流搅拌装置，该搅拌装置采用轴向搅拌，能量输入从池周向中心传输，使各区域能量输入相对均衡，最终保证以最低的能耗实现混合液的均一旋流且克服污泥淤积现象。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种用于污水生物处理厌(缺)氧池的旋流搅拌装置，该旋流搅拌装置主要是由水平轴(10)、搅拌浆支架(11)、搅拌浆叶(12)和电机(13)组成；水平轴(10)与电机(13)轴相固定，水平轴(10)上固定有搅拌浆支架(11)，搅拌浆支架(11)上设置有搅拌桨叶(12)；厌(缺)氧池的反应池体(6)内安装有配水板(7)、集水板(8)，其将反应池体(6)分为配水区(2)、搅拌反应区(3)和集水区(4)；旋流搅拌装置沿水流方向水平固定安装在厌(缺)氧池反应池体(6)的搅拌反应区(3)内；水平轴支座(9)用于固定旋流搅拌装置水平轴(10)，该水平轴支座(9)固定连接在配水板(7)、集水板(8)和反应池体(6)的壁面上。
在上述的技术方案中，水平轴(10)上至少固定有1组搅拌浆支架(11)，每组搅拌浆支架(11)上设置有不少于2片对称布置的搅拌桨叶(12)，搅拌浆支架和所固定的搅拌浆叶的数量随反应池断面的增大而增加；每片搅拌桨叶(12)宽度为0.06～0.08米；搅拌桨叶(12)外边沿距水面不大于0.3米。
在上述的技术方案中，混合液(1)沿水平方向以一定的流速均匀流入厌(缺)氧池的搅拌反应区(3)，在水平流速和径向流速的共同作用下，混合液沿轴向旋流前进，旋流速度为水平流速和径向流速的合速度。当厌(缺)氧池内搅拌反应区(3)的水平流速为0.01～0.02米/秒，轴转速为8～12转/分钟时，液流旋转体的最大速度为0.25～0.35米/秒。
在上述的技术方案中，与该旋流搅拌装置配套的厌氧池和缺氧池的池型，采用推流式池型或多级完全混合串联池型，底部为半圆型。
厌氧池和缺氧池可以为两级或多级串联，每级安装搅拌装置1台或多台，采用单电机同轴驱动或多电机多轴驱动，以满足不同尺寸或容积的厌(缺)氧池要求。该旋流搅拌装置可以用在以钢筋混凝土、金属、塑料或其它工程材料建造的厌氧池和缺氧池内。
本发明的有益效果是：
(1)本发明能够使液流在反应池内形成旋转体，该旋转体每一断面上的速度分布相同，而同一断面上外沿速度最高，沿径向逐渐衰减。在任何能量水平下，混合液在轴线处速度最小(径向速度为零，水平流速为进水流速)，在池边沿处速度最大。混合液旋流式推进，保证反应池推流效果，可以使反应区获得最大的效率。
(2)本发明使得能量输入从池周向中心传输，可以以最小的能量克服污泥淤积，节约能源；实际运行时，控制池边沿处的流速大于污泥不沉淀的最小流速，从而保证污泥在池体边沿与底部不发生淤积，在此情况下，中心部分的流速必然小于不发生沉淀的最小沉速，当混合液中的活性污泥絮体沉淀时，所接触的液流速度逐渐加大，到接近池体边沿和底部时，液流速度超过了沉淀流速，絮体重新返回混合液。从而达到使整个池体在最小地混合强度下(最小的能量输入)，最佳的混合效果。
(3)搅拌器结构简单，安装方便，便于操作；
(4)对厌(缺)氧池表面扰动最小，可使厌氧池和缺氧池在最佳的状态下工作。
【附图说明】
图1是本发明的低能旋流搅拌装置的横剖面示意图
图2是本发明的低能旋流搅拌装置的纵剖面示意图
图3是本发明的两级串联单电机同轴驱动低能旋流搅拌装置的横剖面示意图
具体实施方式：
下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明。
实施例1
某城市污水处理生物除磷中试厂处理工艺为厌氧/好氧联合工艺。厌氧反应池水深为1.0米，长1.4米，宽0.8米。当水平流速为0.01米/秒，厌氧池内形成大量沉淀，污泥的混合性能极差，无法完成相应的生物反应。在厌氧池中实施本发明的低能旋流搅拌装置，参照图1和图2。
该旋流搅拌装置主要是由水平轴10、搅拌浆支架11、搅拌浆叶12和电机13组成。水平轴10与电机13轴相固定，水平轴10上固定有2组搅拌浆支架11，每组搅拌浆支架11上对称安装有2片搅拌桨叶12；浆叶宽度0.06米，浆叶外边沿距水面0.3米。
厌氧池反应池6由钢板制作，内部体安装有配水板7和集水板8，其将反应池体6分为配水区2、搅拌反应区3和集水区4三个区；该旋流搅拌装置沿水流方向水平固定安装在厌氧池反应池体6的搅拌反应区3内；水平轴支座9用于固定旋流搅拌装置水平轴10，该水平轴支座9固定在配水板7、集水板8和反应池体6的壁面上。
进水1沿反应池体的水平方向均匀流入厌氧池的搅拌反应区，在水平流速和径向流速的共同作用下，混合液沿轴向旋流前进。当水平流速同样为0.01米/秒，轴转速为12转/分钟时，液流旋转体的最大速度为0.3米/秒。厌氧池中无污泥沉淀，混合均匀，厌氧池内的氧化还原电位维持在-300mV以下，获得了良好的厌氧效果。
实施例2
某城市污水处理生物脱氮中试厂处理工艺为缺氧/好氧联合工艺。缺氧池采用本发明的搅拌装置，参照图1和图2。缺氧池反应池体水深为1.0米，浆叶宽度0.08米，浆叶外边沿距水面0.3米。装置安装的其它部分同实施例1。
进水1沿反应池体的水平方向以水平流速0.02米/秒均匀流入缺氧池的搅拌反应区，轴转速为8转/分钟时，液流旋转体的最大速度为0.3米/秒。在该条件下，缺氧池中无污泥沉淀，混合均匀，池内的氧化还原电位可维持在-50mV，获得了良好的缺氧效果。
实施例3
某城市污水处理生物脱氮除磷中试厂处理工艺为厌氧/缺氧/好氧联合工艺，厌氧池和缺氧池为两级串联，每级安装本发明的搅拌装置1台，采用单电机同轴驱动，参照图3。
厌氧池和缺氧池水深均为2.5米，分别安装一台旋流搅拌装置，使用单电机同轴驱动。该旋流搅拌装置主要是由水平轴10、搅拌浆支架11、搅拌浆叶12和电机13组成。水平轴10与电机13轴相固定。每个旋流搅拌装置的水平轴10上都固定有3组搅拌浆支架11，每组搅拌浆支架11上对称安装有2片搅拌桨叶12；浆叶宽度0.06米，浆叶外边沿距水面0.3米。
厌氧池6和缺氧池15由钢板制作，中间由隔板16分隔，同时隔板16上均匀设置的出水孔将两池相连。水平轴支座9用于固定旋流搅拌装置水平轴10，该水平轴支座9固定在配水板7、隔板16、集水板8和反应池体6的壁面上。进水1经过配水区2和配水板7进入厌氧反应区14，进行厌氧反应，厌氧反应完成后经过隔板进入缺氧反应区3，缺氧反应完成后，经过集水板8进入集水区，然后流出反应池。
当进水1水平流速为0.02米/秒，轴转速为10转/分钟时，液流旋转体的最大速度为0.3米/秒。在该条件下，厌氧池和缺氧池中无污泥沉淀，混合均匀。厌氧池内的氧化还原电位维持在-300mV以下，缺氧池内的氧化还原电位可维持在-50mV以下，获得了良好的厌氧和缺氧效果。