在水處理工藝中，混凝與絮凝是去除懸浮物、膠體和部分有機(jī)污染物的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。原水投加混凝劑后，首先在混合階段實(shí)現(xiàn)藥劑與水的快速、均勻混合，隨后在絮凝反應(yīng)池中通過(guò)緩慢攪拌，使微絮體逐漸長(zhǎng)大，形成沉降性能良好的“礬花”。這一過(guò)程對(duì)攪拌設(shè)備的流速分布、剪切強(qiáng)度和能耗提出了特殊要求：既要保證水流有足夠的紊動(dòng)以促進(jìn)碰撞，又要避免強(qiáng)烈剪切打碎已經(jīng)形成的絮體。

絮凝框式攪拌機(jī)正是為滿足這一工藝需求而發(fā)展起來(lái)的一種低速、大流量攪拌設(shè)備。它通常安裝在絮凝反應(yīng)池（或混凝反應(yīng)池）中，通過(guò)框式槳葉在低速旋轉(zhuǎn)條件下帶動(dòng)池內(nèi)水體形成循環(huán)流動(dòng)，使水流在池內(nèi)形成由上而下、由內(nèi)向外的循環(huán)運(yùn)動(dòng)，保證水體在絮凝池各斷面上的流速均勻、絮體既不沉淀也不被打碎，從而為后續(xù)沉淀或氣浮創(chuàng)造良好條件。

二、框式攪拌機(jī)的結(jié)構(gòu)特征：圍繞“大直徑、低轉(zhuǎn)速”的設(shè)計(jì)

絮凝框式攪拌機(jī)可以看作槳式攪拌器的一種變形，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)集中體現(xiàn)在“框式”槳葉上：

大直徑框式槳葉

框式攪拌器的直徑通常取反應(yīng)器內(nèi)徑的2/3～9/10，使槳葉在靠近池壁和池底的區(qū)域內(nèi)仍能起到有效的攪拌作用。與槳式攪拌相比，框式攪拌幾乎覆蓋了整個(gè)水池?cái)嗝妫茱@著減少攪拌“死區(qū)”，使絮凝池內(nèi)流場(chǎng)更加均勻。

 

低速運(yùn)行（約50～70 r/min）

由于絮凝過(guò)程要求G值（速度梯度）相對(duì)較低、GT值（速度梯度與停留時(shí)間的乘積）在一定范圍內(nèi)，框式攪拌機(jī)通常采用較低轉(zhuǎn)速，典型值為50～70 r/min。低速運(yùn)行一方面減少了流體剪切，有利于絮體成長(zhǎng)，另一方面也降低了功率消耗，運(yùn)行更節(jié)能。

框形結(jié)構(gòu)與加強(qiáng)筋

框式槳葉由橫梁、豎梁和槳葉板組成，形成封閉或半封閉的框形結(jié)構(gòu)。槳葉多采用扁鋼、角鋼或加筋鋼板制造，以提高整體強(qiáng)度和剛度。為便于裝拆，大型框式槳葉的各部件之間常采用螺栓連接，方便現(xiàn)場(chǎng)更換和維護(hù)。

攪拌軸與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

框式攪拌機(jī)一般由電機(jī)、減速機(jī)、攪拌軸、軸承裝置及機(jī)座等組成。攪拌軸通過(guò)聯(lián)軸器與驅(qū)動(dòng)裝置相連，軸系由雙列角接觸推力球軸承和滑動(dòng)軸承支承，以保證足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。對(duì)于大型絮凝池，可采用多層框式槳葉，沿高度方向布置，進(jìn)一步增強(qiáng)軸向循環(huán)。

與池壁間隙小，利于傳熱與防沉

框式攪拌器與池壁（釜壁）的間隙較小，一方面有利于傳熱過(guò)程的進(jìn)行（在化工反應(yīng)器中尤為重要），另一方面在絮凝池中可減少靠近池壁處的“靜止層”，避免絮體在池壁和池角沉積。

三、絮凝框式攪拌機(jī)的工作原理：流型與絮凝效果

在絮凝池中，框式攪拌機(jī)的工作原理可以概括為“低速大循環(huán)、弱剪切均勻混合”。

主循環(huán)流型

當(dāng)框式攪拌軸低速旋轉(zhuǎn)時(shí)，槳葉推動(dòng)液體形成以水平環(huán)向流為主、伴隨軸向循環(huán)的復(fù)合流型。液體在槳葉推動(dòng)下向外運(yùn)動(dòng)，撞擊池壁后折向池底，再?gòu)某氐字醒胂蛏戏祷兀纬缮舷卵h(huán)。這種循環(huán)使絮凝池內(nèi)各點(diǎn)流速趨于均勻，避免局部短流或滯留。

速度梯度與絮體成長(zhǎng)

絮凝過(guò)程要求水流具有適當(dāng)?shù)乃俣忍荻菺，以促進(jìn)顆粒碰撞，同時(shí)又不希望剪切過(guò)大。框式攪拌機(jī)通過(guò)大直徑、低轉(zhuǎn)速，將流體剪切控制在較低水平，使微絮體在gentle攪拌條件下逐漸聚集成較大絮體，有利于后續(xù)沉淀。

分層與多級(jí)絮凝

在多格絮凝池中，通常沿水流方向設(shè)置不同攪拌強(qiáng)度，使G值逐格遞減，從而適應(yīng)絮體成長(zhǎng)規(guī)律。框式攪拌機(jī)可通過(guò)改變槳葉直徑、轉(zhuǎn)速或葉層數(shù)，在不同絮凝階段形成不同的攪拌強(qiáng)度，滿足“強(qiáng)—中—弱”的絮凝梯度要求。

四、選型與設(shè)計(jì)要點(diǎn)：讓“慢攪”發(fā)揮最佳效果

在工程設(shè)計(jì)中，絮凝框式攪拌機(jī)的選型需綜合考慮工藝參數(shù)和池型條件：

池型尺寸與槳葉直徑

首先根據(jù)絮凝池的平面尺寸和水深，確定框式攪拌機(jī)的層數(shù)和槳葉直徑。一般槳葉直徑取池徑的2/3～9/10，以保證整個(gè)斷面都在攪拌作用范圍內(nèi)。

轉(zhuǎn)速與功率確定

根據(jù)絮凝階段要求的G值和GT值，結(jié)合池容積，計(jì)算所需攪拌功率和轉(zhuǎn)速。框式攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速多在50～70 r/min范圍內(nèi)，再根據(jù)功率確定電機(jī)型號(hào)和減速比。

槳葉層數(shù)與安裝高度

對(duì)于水深較大的絮凝池，常采用雙層或多層框式槳葉，以改善軸向流動(dòng)，避免上部或下部攪拌不足。槳葉安裝高度應(yīng)保證上層槳葉位于液面以下一定深度，防止吸入空氣。

材料與防腐

對(duì)于給水廠，槳葉和軸多采用不銹鋼（如304、316L）材質(zhì)；對(duì)于腐蝕性較強(qiáng)的污水或化工介質(zhì)，可選用更高等級(jí)不銹鋼或碳鋼襯膠、涂層等防腐措施。

調(diào)速與控制

為適應(yīng)水量和水質(zhì)變化，部分工程采用變頻調(diào)速或機(jī)械多擋變速，使框式攪拌機(jī)在不同工況下仍能保持適宜的攪拌強(qiáng)度，既保證絮凝效果，又節(jié)約藥劑和能耗。

五、安裝、運(yùn)行與維護(hù)要點(diǎn)

安裝要點(diǎn)

攪拌軸應(yīng)保證垂直度，避免因偏斜導(dǎo)致附加載荷和振動(dòng)。

框式槳葉與池壁、池底應(yīng)保持設(shè)計(jì)間隙，防止運(yùn)行時(shí)碰撞。

驅(qū)動(dòng)裝置與攪拌軸的聯(lián)軸器應(yīng)保證同軸度，必要時(shí)進(jìn)行盤(pán)車檢查。

運(yùn)行注意事項(xiàng)

啟動(dòng)前應(yīng)檢查池內(nèi)有無(wú)雜物，防止槳葉被卡。

長(zhǎng)期停運(yùn)后重新啟動(dòng)時(shí)，應(yīng)先點(diǎn)動(dòng)確認(rèn)旋轉(zhuǎn)方向。

對(duì)變頻調(diào)速系統(tǒng)，應(yīng)避免在極低頻率下長(zhǎng)期運(yùn)行，防止電機(jī)散熱不良。

維護(hù)與保養(yǎng)

定期檢查槳葉和連接螺栓，防止松動(dòng)或腐蝕。

定期檢查軸承和密封，必要時(shí)更換潤(rùn)滑脂。

長(zhǎng)期停機(jī)時(shí)，應(yīng)放空池內(nèi)液體或定期短期運(yùn)行，防止軸承和密封因長(zhǎng)期靜止而失效。

絮凝框式攪拌機(jī)以其“大直徑、低轉(zhuǎn)速、弱剪切、大循環(huán)”的特點(diǎn)，成為水處理工藝中絮凝反應(yīng)環(huán)節(jié)的關(guān)鍵設(shè)備。從給水廠到污水處理廠，從高濁度原水到深度處理出水，框式攪拌機(jī)通過(guò)合理的流型設(shè)計(jì)和強(qiáng)度控制，實(shí)現(xiàn)了礬花的有效成長(zhǎng)與水質(zhì)提升。隨著變頻調(diào)速、智能控制等技術(shù)的應(yīng)用，絮凝框式攪拌機(jī)正朝著更加節(jié)能、精準(zhǔn)和智能的方向發(fā)展，在未來(lái)的水處理工程中將繼續(xù)發(fā)揮不可替代的作用。