厭氧罐攪拌器

厭氧消化過程中,混合攪拌技術的應用,可以有效地解決因微生物和可降解有機物無法實際接觸而造成的傳質困難以及物理、化學和生物學性狀不均勻等問題,從而改善反應器的性能并提高厭氧消化的沼氣產量。處理可降解有機物時,厭氧消化反應器的優良性通常表現為沼氣產量較高且反應器運行穩定;而在反應器內部,可降解有機物的停留時間以及有機物和活性微生物之間的實際接觸在很大程度上決定了厭氧反應器的性能。一般來說,對于厭氧消化反應器這樣的半連續進料系統而言,為了達到有機物基質和微生物之間的良好接觸效果,攪拌是最有效、也最可行的手段。

發酵攪拌裝置

攪拌器及其對厭氧消化過程的效用，對于目前的規?；託夤こ潭?厭氧消化反應器內最常用的攪拌裝置是沼氣回流攪拌、出水回流攪拌和機械攪拌,三種攪拌方式有著各自的優缺點,沼氣回流攪拌攪拌是污泥厭氧消化過程中一個重要的控制因素,對污泥厭氧消化過程中的沼氣射流攪拌比污泥循環攪拌的效果要好,在這種攪拌方式下,每4小時進行一次攪拌是比較合適的。但是,污泥消化產生的沼氣僅能起到部分的攪拌作用,不能維持消化過程的穩定。另外,對于低濃度厭氧消化過程而言,很可能因為系統自身所產生的沼氣量小而導致沼氣回流攪拌起不到很明顯的攪拌混合作用。在沼氣產量不足的情況下,反應器中停滯區的體積和傳質都不會得到改善。沼氣回流攪拌過程中所需要的壓縮和釋放操作費用較高,并且很難確定達到有效攪拌所需的合適的氣體量,另外,為了達到較好攪拌效果而增加回流氣體的壓力對微生物活性的影響目前還不清楚,氣體壓力對沼氣產量影響中,線性增加沼氣回流攪拌的壓力，盡管壓力增加,但池容產氣率仍基本維持在1.25L左右。另外,在升流厭氧過濾反應器內,沼氣產生的升流過程對反應器內部的混合有著顯著的影響,與此同時,氣體表面負荷率被認為是衡量升流反應器中混合效果的重要指標。出水回流攪拌以升流污泥床反應器和固定生物膜反應器結合的混合厭氧反應器處理人工合成廢水,當有機負荷為10.8kg時,出水回流攪拌在回流比例為6.4：1時達到最優的COD去除率90.2%。并且他們發現,雖然沼氣攪拌對改善反應器死區有著較好的效果,但其對反應器內的流體流動形態并不產生很大影響,相對而言,出水回流攪拌較沼氣攪拌能發揮更大的作用。死區的產生在很大程度上是由于微生物在攪拌混合不足情況下的繁殖生長活動產生的,這種污泥內局部微生物濃度過高的現象會導致流體在反應器內的流動渠道發生改變,從而使得死區產生。機械攪拌在以COD濃度約為500mg的人工合成廢水為消化原料機械攪拌強度對厭氧序批式系統消化效果的影響 ,在攪拌速度為50r/min時,反應器對過濾和非過濾物料的去除率分別為80%和88%,此時,反應器擁有良好的固體停留期且沒有顆粒污泥破碎情況出現。

沼氣厭氧罐攪拌器分為氣體攪拌、葉輪機械攪拌、污泥回流攪拌三種攪拌方式，在低固體濃度(TS5%)條件下,三種攪拌方式對產氣的影響基本一致,且和不攪拌沒有明顯的產氣差別,這可能是由于厭氧消化過程中本身所產的沼氣就能達到有效混合反應器內物質的效果;然而提高固體濃度(TS為10%)之后,攪拌所起的作用則凸顯出來,污泥回流攪拌、葉輪機械攪拌和氣體回流攪拌三種方式的沼氣產量分別較不攪拌多29%,22%和15%。值得注意的是,不論使用何種攪拌方式,固體濃度的升高都會導致反應器有效容積的利用系數降,因為,高固體濃度流體攪拌時,僅在槳葉旁時才發生流體的流動,離葉端一段距離則流體的流速就急劇下降,直至保持靜止狀態。

盡管機械攪拌被認為是最有效的混合方式,但是其在運行過程中不易進行反應器內部設備的維護,其長期運行的穩定性不如氣體攪拌和水力攪拌。隨著氣體回流量的增加,甲烷產量逐漸下降。因此盡管沼氣回流攪拌在低固體濃度的厭氧消化中有著較好的應用前途,但回流過程中空氣的滲入是其無法克服的障礙。另外,雖然攪拌在高固體濃度厭氧消化過程中起到很好的作用,但是啟動階段的持續攪拌會導致反應器內pH值較低和反應器的不穩定運行,這也使得反應器的啟動時間延長。

當機械攪拌速度從500rpm增加到900rpm時,總的厭氧消化轉化率也隨之增加。所以他們認為,有效的機械攪拌可以改善顆粒有機物的懸浮狀態并加速這些懸浮顆粒有機物的溶解過程,這個加速過程通過以下步驟進行:1)機械攪拌通過剪切作用將大的顆粒物變成粒徑更小的;2)促進有機固體