绍兴水处理发展有限公司水处理系统、泥处理系统中部分工艺需开展水下搅拌，部分设置了潜水搅拌器或曝气器，有些药池没有设置搅拌设备，在运行过程中相关搅拌设备存在一些问题，造成能耗高、效率低等情况，如生活污水处理系统的厌氧池设置了72台潜水搅拌器，曝气池内需将好氧改为厌氧，硫酸亚铁池没有设置搅拌机，泥处理均质池的空气曝气能耗高，贮药池水下搅拌器存在跳闸频繁等情况，搅拌设备稳定运行是污水、污泥处理的关键所在。通过分析生产系统中存在的问题如下：均质池存在池内曝气管损坏无法清池维修，运行能耗高，池内搅拌机因污泥浓度高，运行不稳定，容易跳闸。贮泥池存在污泥浓度高，搅拌机容易跳闸，池内污泥分布不均匀，造成处理效果差。厌氧池、曝气池存在故障率高，运行能耗偏大。硫酸亚铁池内没有设置搅拌机，造成药剂容易沉降，造成药剂使用效果差，影响使用效率。

采用的主要方法是利用大叶轮立式搅拌机进行改造

2.1均质池防堵塞叶轮改造

2.1.1均质池搅拌机选型方案

均质池参数和基本要求:介质为污泥浓度约≤10g/L污水（在15g/L情况下能满足运行要求）,均质池 W33800*L19200*H9000，有效液位8500mm，每池6台,搅拌要求：污泥悬浮，底部平均流速不小于0.3m/s，桨叶需要防止纤维缠绕,桨叶类型莱宁防缠绕的轴流桨叶Clean Edge,桨叶直径2515mm，离底2000mm，转速25rpm。

轴功率计算:密度：P=1050×0.42×(25/60)^3×(2515/1000)^5≈3650W,1050kg/m3, N=25.4rpm, D=2515mm, KNp=0.46,电机功率选择：5.5KW,电机负载： 3650/5500×100%=66%。

2.1.2贮泥池搅拌机选型方案

一期储泥池：介质为污泥浓度约40g/L污水（在50g/L情况下能满足运行要求），尺寸W16000*L20000*H5730，有效液位3000mm, 1池，每池4台。搅拌要求：污泥悬浮，底部平均流速不小于0.3m/s，桨叶需要防止纤维缠绕。搅拌器桨叶类型莱宁防缠绕的轴流桨叶Clean Edge，桨叶直径2489mm，离底1100mm， 转速24rpm。P=1050×0.45×(24/60)^3×(2489/1000)^5≈2900W，电机功率选择4.0KW。

二期储泥池：介质为污泥浓度约40g/L污水（在50g/L情况下能满足运行要求），尺寸W6000*L(3000半圆+34000直段+3000半圆)*H4750，liquid level 3000mm, 1池，每池4台沿直段均布。搅拌要求污泥悬浮，底部平均流速不小于0.3m/s，桨叶需要防止纤维缠绕，桨叶类型莱宁防缠绕的轴流桨叶Clean Edge，桨叶直径2337mm，离底1100mm， 转速24rpm。

P=1050×0.45×(24/60)^3×(2337/1000)^5≈2100W，电机功率选择3.0KW。

三期储泥池：介质为污泥浓度约40g/L污水（在50g/L情况下能满足运行要求），W18000*L18000*H4200，liquid level 3500mm, 1池，每池4台，搅拌要求污泥悬浮，底部平均流速不小于0.3m/s，桨叶需要防止纤维缠绕，桨叶直径2387mm，离底1200mm， 转速24rpm。P=1050×0.44×(24/60)^3×(2387/1000)^5≈2300W，电机功率选择：3.0KW。

四期储泥池：介质为污泥浓度约40g/L污水（在50g/L情况下能满足运行要求），水池尺寸W20000*L20000*H6000，有效液位5000mm，污泥悬浮，底部平均流速不小于0.3m/s，桨叶需要防止纤维缠绕，桨叶直径2515mm，离底1300mm， 转速24rpm。P=1050×0.46×(24/60)^3×(2515/1000)^5≈3200W，电机功率选择：4.0KW。

表1：贮泥池各设计搅拌机参数一览表

设备名称

型号型号

转速（rpm） 数量

叶轮直径

数量 数量

单台设备功率-KW

轴长

均质池搅拌机

74Q7.5 5.5KW

25

2515mm

12

5.5

7250mm

一期储泥池搅拌机

CDQ4 4KW

24

2489mm

4

4.0

4880mm

二期储泥池搅拌机

CDQ3 3KW

24

2337mm

4

3.0

3900mm

三期储泥池搅拌机

CDQ3 3KW

24

2387mm

4

3.0

3248mm

四期储泥池搅拌机

CDQ4 4KW

24

2515mm

8

4.0

4948mm

选型搅拌机三维水力模拟：三维水力模拟说明，介质为污泥浓度约15g/L污水（在15g/L情况下能满足运行要求）；搅拌机选型目标：搅拌机叶轮产生纵向和横向的推力，推动介质产生由下而上的体积流，介质缓慢的上下翻滚，带动含泥介质均匀的悬浮池内，并确保不产生沉淀和死区。选型具体的预先设定参数：池底平均流速达到0.3m/s是确保池底不会因搅拌机推力不够产生流速过缓，引起沉淀现象。





图四：一、二期贮泥池搅拌机底部矢量图

图五：三期、新区贮泥池搅拌机底部流速图

2.1.3厌氧池、曝气池搅拌机选型方案

特建议将一期厌氧池搅拌器整体改造为大叶片桨叶式搅拌机，参照厌氧池新建的搅拌机试验情况，确定主体设计并进行推广应用，安装70台搅拌器及控制箱。电气控制上充分利用现有搅拌器控制柜的主电源的信号反馈线，只需增设12台一控6的现场控制柜，因搅拌器电流较小，控制柜可直接安装在现有搅拌器控制柜旁边，增加控制柜与搅拌器电机的相应电缆，采用不锈钢平台或者工字钢支架加上下不两层304不锈钢花纹钢板方式进行安装。立式涡轮搅拌机应适合于污水或污泥混合液中运转，工作时，保证池内各区搅拌均匀，整个池内不会有污泥沉淀，无死角。搅拌机轴功率应确保水体完全混合，保证池底平均流速≥300mm/s情况能正常运行，电机功率应大于实际轴功率的 1.15倍，搅拌机在任何工况条件下不过载。叶片采用浆叶式，转动时能自我纠位，确保向下力垂直，防止产生不平衡运动。

曝气池情况：一期共设置6组生物池，每座曝气池有6个廊道，前面2个廊道改为缺氧段，6组曝气池缺氧段共设48台立式搅拌机，主要目的是为了保证池体内的污泥充分搅拌混合，起到均质的作用，同时避免沉泥的发生。曝气池的池宽为8m,池深为9m ,有效水深7.8m，池长76m（4只搅拌机安装长度），池底部有30cm高度的微孔曝气装置。

厌氧池情况：一期共设置6组厌氧池，每座厌氧池有6个廊道，后面3个廊道改为好氧段，6组厌氧池缺氧段共设70台立式搅拌机，主要目的是为了保证池体内的污泥充分搅拌混合，起到均质的作用，同时避免沉泥的发生。一期厌氧池的池宽为7.5m,池深为8.65m ,有效水深8m，池长27.7m（2只搅拌机安装长度）。

表2：厌氧池、曝气池搅拌机设计参数表

安装位置

曝气池缺氧段

厌氧池厌氧段

叶片(叶轮)直径 (mm)

叶轮≧2500，叶片≧3000

叶轮≧2500，叶片≧3000

叶片(叶轮)转速(rpm)

双曲面≤24，浆叶式≤14

≤24

配套额定功率（kW）

≤3.0kW

≤3.0kW

介质浓度

污泥浓度≤5g/L（在5g/L情况下能满足运行要求）

污泥浓度≤5g/L（在5g/L情况下能满足运行要求）

搅拌的介质浓度偏差率

≤15%

≤15%

2.1.4硫酸亚铁池搅拌机选型方案

因硫酸亚铁在没有搅拌的情况下容易沉淀，需增设搅拌机，目前硫酸亚铁池主要分为二期和三期加药系统中，具体方案如下：

二期硫酸亚铁池，共二只池子：每个池子的尺寸为13.6X11.4X4m。池上面覆盖了池土，开孔安装时需做混凝土平台支座。

三期硫酸亚铁池：共一只大池子：池子的尺寸为25.8X7.9X3.2m。池上面没有覆盖池土，开孔安装时只需做钢制平台支座。另外设置了2小格硫酸亚铁池：单池尺寸为：8X5.8X3.2m。

设置方案：式样选择，因各池体为封闭式，开设了人孔，人孔尺寸为1000 X1000mm，建议采用浆叶式搅拌机，叶片分体式，在池内进行组装。

材质选型；根据蓝天环保搅拌机多年使用情况来看，硫酸亚铁药剂上没有含氯离子成份，对不锈钢的腐蚀性较小，材质可采用316L不锈钢。

搅拌机选型，二期13.6X11.4X4m,每池布置两台2000mm直径搅拌机、一台2.5米直径搅拌机,搅拌机参数， 桨叶直径，2500mm转速，27rpm以下，功率为5.5Kw以下，材质为316不锈钢，减速机品牌为SEW或NORD（87）控制方法为现场控制箱。手动+远程。

图6：二期药池搅拌机设计平面图

三期5.8X7.9X3.2m每池布置三台2500mm直径搅拌机。

搅拌机参数： 桨叶直径为2500mm转速d 27rpm以下，功率为7.5Kw，材质为316不锈钢，减速机品牌为SEW或NORD（87）控制方法为现场控制箱。手动+远程。



图7：三期药池搅拌机设计平面图

3）一期8X5.8X3.2m

每池布置一台2000mm直径搅拌机。

搅拌机参数： 桨叶直径：2000mm转速：27rpm以下，功率：5.5Kw以下，材质：316不锈钢，减速机品牌：SEW或NORD（87）控制方法：现场控制箱。手动+远程。



2.2搅拌机改造应用情况

2.2.1均质池搅拌机改造情况

图8：均质池搅拌机安装、运行图

通过招标选择了美国莱宁搅拌机，主要性能参数为：额定功率5.5kW，叶片直径约2500mm，叶片转速25rpm，要求搅拌机适合于污水或污泥混合液中运转，工作时保证池内各区搅拌均匀，整个池内不会有污泥沉淀、无死角。通过近一个月的安装调试，目前搅拌机运行正常，达到了运行稳定、搅拌均匀、叶片不缠绕的目标，能耗下降约80%左右，均质池每年节省电费约150万元。均质池搅拌机于2017年10月11日完成安装，目前已全部进入试运行。

2.2.2贮泥池搅拌机改造情况

泥处理二、三期贮泥池搅拌机改造，分别于2017年10月18日、2017年11月13日完成安装工作，通过安装新的搅拌机，保证了泥处理贮泥池的稳定运行，单台搅拌机功率由10KW下降到3KW，能耗只有原来的30%，年节省电费约80万元。



图9：贮泥池搅拌机安装图

2.2.3厌氧池搅拌机改造情况

水处理厌氧池及曝气池共安装了120台搅拌机，叶轮直径为3.9米，功率为2.2KW，分别于2017年上半年完成安装并投入运行,达到了以下几方面效果：



图10：厌氧池、曝气池搅拌机运行效果图

1、减少搅拌器故障率，减少维修保养费用估算约55万/年（其中机械密封更换费用35万元/年，电气元器件10万元/年，人工费用10万/年）。改造后的搅拌机转速控制在25转以下（现有水下搅拌器为480rpm），解决了搅拌机经常性出现跳闸故障，混合不均匀等问题，可实现长时间内无故障运行的目标。

2、改造后的搅拌机功率控制在3KW以下，比现有水下搅拌器5.5KW至少节能约2.5KW。按现已改造的两台搅拌器功率实际情况核算，72台改造后累计节能最高约150万元/年（（4.5－1）*24*365*72*0.7＝154.5万元）。48台曝气池搅拌机年节能约132万元，厌氧池、曝气池年节电约290万元。

3、提高水解工艺的运行稳定性，进一步改善出水水质，降低后续工艺运行能耗。

2.2.4硫酸亚铁池搅拌机改造情况

2017年完成搅拌机安装调试工作，搅拌非常均匀，目前设置定时开停。



图11：硫酸亚铁池搅拌机运行效果图

3 结论

经过优化改造，着重对均质池、贮泥池、厌氧池等原设置的搅拌机设备存在的故障进行了研究，采用试验、分析、改造等方式，从各方面对搅拌机进行了改造和改进。逐步解决了影响各池体可靠运行的主要因素，解决了系统故障等问题，累计年节省费用500多万元，为各系统的正常运行提供了保障。