厌氧罐搅拌器

厌氧消化过程中,混合搅拌技术的应用,可以有效地解决因微生物和可降解有机物无法实际接触而造成的传质困难以及物理、化学和生物学性状不均匀等问题,从而改善反应器的性能并提高厌氧消化的沼气产量。处理可降解有机物时,厌氧消化反应器的优良性通常表现为沼气产量较高且反应器运行稳定;而在反应器内部,可降解有机物的停留时间以及有机物和活性微生物之间的实际接触在很大程度上决定了厌氧反应器的性能。一般来说,对于厌氧消化反应器这样的半连续进料系统而言,为了达到有机物基质和微生物之间的良好接触效果,搅拌是最有效、也最可行的手段。

发酵搅拌装置

搅拌器及其对厌氧消化过程的效用，对于目前的规模化沼气工程而言,厌氧消化反应器内最常用的搅拌装置是沼气回流搅拌、出水回流搅拌和机械搅拌,三种搅拌方式有着各自的优缺点,沼气回流搅拌搅拌是污泥厌氧消化过程中一个重要的控制因素,对污泥厌氧消化过程中的沼气射流搅拌比污泥循环搅拌的效果要好,在这种搅拌方式下,每4小时进行一次搅拌是比较合适的。但是,污泥消化产生的沼气仅能起到部分的搅拌作用,不能维持消化过程的稳定。另外,对于低浓度厌氧消化过程而言,很可能因为系统自身所产生的沼气量小而导致沼气回流搅拌起不到很明显的搅拌混合作用。在沼气产量不足的情况下,反应器中停滞区的体积和传质都不会得到改善。沼气回流搅拌过程中所需要的压缩和释放操作费用较高,并且很难确定达到有效搅拌所需的合适的气体量,另外,为了达到较好搅拌效果而增加回流气体的压力对微生物活性的影响目前还不清楚,气体压力对沼气产量影响中,线性增加沼气回流搅拌的压力，尽管压力增加,但池容产气率仍基本维持在1.25L左右。另外,在升流厌氧过滤反应器内,沼气产生的升流过程对反应器内部的混合有着显著的影响,与此同时,气体表面负荷率被认为是衡量升流反应器中混合效果的重要指标。出水回流搅拌以升流污泥床反应器和固定生物膜反应器结合的混合厌氧反应器处理人工合成废水,当有机负荷为10.8kg时,出水回流搅拌在回流比例为6.4：1时达到最优的COD去除率90.2%。并且他们发现,虽然沼气搅拌对改善反应器死区有着较好的效果,但其对反应器内的流体流动形态并不产生很大影响,相对而言,出水回流搅拌较沼气搅拌能发挥更大的作用。死区的产生在很大程度上是由于微生物在搅拌混合不足情况下的繁殖生长活动产生的,这种污泥内局部微生物浓度过高的现象会导致流体在反应器内的流动渠道发生改变,从而使得死区产生。机械搅拌在以COD浓度约为500mg的人工合成废水为消化原料机械搅拌强度对厌氧序批式系统消化效果的影响 ,在搅拌速度为50r/min时,反应器对过滤和非过滤物料的去除率分别为80%和88%,此时,反应器拥有良好的固体停留期且没有颗粒污泥破碎情况出现。

沼气厌氧罐搅拌器分为气体搅拌、叶轮机械搅拌、污泥回流搅拌三种搅拌方式，在低固体浓度(TS5%)条件下,三种搅拌方式对产气的影响基本一致,且和不搅拌没有明显的产气差别,这可能是由于厌氧消化过程中本身所产的沼气就能达到有效混合反应器内物质的效果;然而提高固体浓度(TS为10%)之后,搅拌所起的作用则凸显出来,污泥回流搅拌、叶轮机械搅拌和气体回流搅拌三种方式的沼气产量分别较不搅拌多29%,22%和15%。值得注意的是,不论使用何种搅拌方式,固体浓度的升高都会导致反应器有效容积的利用系数降,因为,高固体浓度流体搅拌时,仅在桨叶旁时才发生流体的流动,离叶端一段距离则流体的流速就急剧下降,直至保持静止状态。

尽管机械搅拌被认为是最有效的混合方式,但是其在运行过程中不易进行反应器内部设备的维护,其长期运行的稳定性不如气体搅拌和水力搅拌。随着气体回流量的增加,甲烷产量逐渐下降。因此尽管沼气回流搅拌在低固体浓度的厌氧消化中有着较好的应用前途,但回流过程中空气的渗入是其无法克服的障碍。另外,虽然搅拌在高固体浓度厌氧消化过程中起到很好的作用,但是启动阶段的持续搅拌会导致反应器内pH值较低和反应器的不稳定运行,这也使得反应器的启动时间延长。

当机械搅拌速度从500rpm增加到900rpm时,总的厌氧消化转化率也随之增加。所以他们认为,有效的机械搅拌可以改善颗粒有机物的悬浮状态并加速这些悬浮颗粒有机物的溶解过程,这个加速过程通过以下步骤进行:1)机械搅拌通过剪切作用将大的颗粒物变成粒径更小的;2)促进有机固体