氧化沟潜水推进器在污水处理中的关键作用

南京兰江泵业

　　摘要

　　氧化沟工艺作为活性污泥法的重要变型，凭借其结构简单、抗冲击负荷能力强、污泥龄长等优势，成为城市污水与工业废水处理的主流工艺之一。氧化沟潜水推进器作为氧化沟系统的核心动力设备，通过调控水流流态、维持混合液悬浮状态、促进污染物降解与污泥回流，直接影响污水处理效率与运行稳定性。本文从氧化沟工艺原理出发，系统分析潜水推进器的功能机制、技术特点及其对污水处理效果的影响，并探讨其选型优化与智能化升级方向，为污水处理厂的稳定运行提供理论支持。

　　引言

　　随着城市化进程加速与环保标准提升，污水处理厂需在有限占地面积内实现高效、低耗的污染物去除。氧化沟工艺通过延时曝气与循环流动设计，实现了同步硝化反硝化(SND)、污泥减量化等目标，但其运行效果高度依赖水流流态的稳定性。潜水推进器作为氧化沟内动力来源，其性能直接影响混合液溶解氧分布、污泥悬浮状态及污染物传质效率。研究潜水推进器的关键作用，对优化氧化沟工艺运行、降低能耗与提升出水水质具有重要意义。

　　1. 氧化沟工艺原理与潜水推进器的功能定位

　　1.1 氧化沟工艺特点

　　氧化沟是一种环形或椭圆形的闭合式曝气池，污水与活性污泥在沟内循环流动，通过曝气设备供氧并降解有机物。其核心优势包括：

　　​​长污泥龄（15 - 30d）​​：支持硝化菌与反硝化菌共生，实现同步脱氮；

　　​​低有机负荷（0.1 - 0.3kgBOD₅/(kgMLSS·d)）​​：抗冲击负荷能力强，出水水质稳定；

　　​​简化流程​​：无需单独设置二沉池与污泥回流泵(依赖混合液悬浮状态实现内回流)。

　　1.2 潜水推进器的功能定位

　　潜水推进器是氧化沟内的“心脏”，其核心功能包括：

　　​​维持混合液循环流动​​：驱动污水与污泥形成连续环流，避免短流与死区；

　　​​促进溶解氧（DO）均匀分布​​：通过调控水流速度与方向，优化曝气器周边DO浓度；

　　​​保持污泥悬浮状态​​：防止污泥沉降堆积，确保微生物与污染物充分接触；

　　​​强化传质效率​​：推动污水与活性污泥、溶解氧、营养物质的混合，加速污染物降解。


　　2. 潜水推进器的关键技术特点

　　2.1 结构设计适配氧化沟流态

　　氧化沟内水流需同时满足“循环流动”与“局部扰动”的双重需求，潜水推进器通常采用以下设计：

　　​​低转速大直径叶轮​​：转速通常为30 - 100r/min，叶轮直径可达1 - 3m，通过低剪切力推动混合液形成平缓环流，避免污泥破碎；

　　​​可调角度叶轮​​：叶轮倾角可调(通常0° - 30°)，通过改变推流方向调控沟内流速分布(典型流速0.3 - 0.6m/s)，避免短流与死区；

　　​​双曲面或螺旋桨叶轮​​：双曲面叶轮适用于大流量低扬程场景(如矩形氧化沟)，螺旋桨叶轮则更适合小空间高流速需求(如圆形氧化沟)。

　　2.2 动力性能与能效优化

　　潜水推进器的功率通常为1.5 - 75kW，其能效比(单位能耗产生的流速)直接影响运行成本。高效推进器需满足：

　　​​高推力效率​​：通过CFD(计算流体动力学)模拟优化叶轮形状，推力效率可达60% - 75%；

　　​​变频调速控制​​：根据进水负荷动态调整转速(如夜间低流量时降低转速20% - 30%)，节能率可达20% - 40%；

　　​​耐磨与防腐设计​​：叶轮与壳体采用不锈钢(如316L)或高分子复合材料(如聚氨酯涂层)，抵抗污水中的悬浮物磨损与化学腐蚀。