处理可降解有机物时，厌氧消化池的优良性能在宏观上通常表现为沼气产量较高且消化池运行稳定；而在消化池内部，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，对于厌氧消化池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，搅拌是有效，也可行的手段。确保发酵罐内物料被充分搅拌的原因如下：
1、使新鲜底物接触有生物活性的发酵液而被接种
2、使得发酵罐内的温度与营养物质均匀
3、使得底物中的沼气更快排放
常见的搅拌方法
1、池内机械搅拌
即在池内设有螺旋桨，通过池外电机驱动螺旋桨转动对消化混合液进行搅拌，搅拌所需能耗约为0.0065kW/m3。每个搅拌器的佳搅拌半径为3~6m，如果消化池直径较大，可设置多个搅拌器，呈等边三角形等均匀方式布置。红外沼气分析仪Gasboard-3200系列。
对于消化池顶轴承的气密性问题，可采用在搅拌轴上焊接水封罩、消化池顶盖上设水封槽等方式解决，水封罩在水封槽内转动可起到密封作用，水封槽内的水深则可据消化池内气相压力而定。
2、水泵循环消化液搅拌
采用循环泵作为动力，通常在池内设射流器，由池外水泵压送的循环消化液经射流器喷射，从喉管真空处吸进一部分池中的消化液或熟污泥，污泥和消化液一起进入消化池的中部形成较强烈的搅拌，所需能耗约为0.005kW/m3，用污泥泵抽取消化污泥进行搅拌可以结合污泥加热一起进行。红外沼气分析仪Gasboard-3200系列。
3、沼气搅拌
将沼气经压缩机压缩后送入搅拌器，在搅拌器竖管内形成提升力，带动液体循环从而达到搅拌的目的。实质上是气提泵的原理，有利于使沼气中的C02作为产甲烷的底物被产甲烷细菌利用，搅拌所需能耗为0.005~0.008kW/m3，所用压缩机必须保证绝不漏气，以免吸人空气或泄漏沼气引起爆炸。沼气搅拌的方式有三种：
1）气提式搅拌：将沼气压入设在消化池的导流管中部或底部，使沼气和消化液混合后，含沼气泡的污泥密度减小后沿导流管上升，使消化池内消化液不断循环搅拌达到混合的目的。
2）竖管式搅拌：根据消化池直径大小，在池内均匀布置若干根竖管，经过加压的沼气通过沼气配气总管分配到各根竖管，再从竖管下端喷出起到搅拌混合的作用。
3）扩散式搅拌：经过压缩的沼气通过安装在消化池底部的气体扩散器在消化池内产生消化液的旋转流动，起到搅拌混合作用。红外沼气分析仪Gasboard-3200系列。
常见的搅拌装置
1、顶装式搅拌器
顶装式搅拌器是指驱动装置固定在池顶中心，通过竖轴驱动叶轮对物料进行搅拌混合。根据叶轮型式不同又分为浆叶式和套筒式。浆叶式在不同高度设置几层搅拌浆叶；套筒式在中心设置循环管，叶轮在套筒中，在电机驱动下对物料进行提升循环。红外沼气分析仪Gasboard-3200系列。
优势：安装、拆卸方便，维护简单；搅拌轴长度和搅拌桨层数在一定范围内可任意选用；因传动、支撑部分在液位上方，可在无密封的条件下使用，也可按照用户使用要求加装填料密封或机械密封组件；用普通电机直接连接或与减速机直接连接，配套组件安装形式多样化；桨叶的形状，根据用途选择；轴封以填料密封居多，但对于真空及承受压力比较高的，采用机械密封。
劣势：桨板需配备一套驱动装置，加大了企业的投资成本及运营费用；若驱动装置技术不过关，易出现漏气情况。
2、潜水搅拌器
潜水搅拌器适用于所有湿式发酵底物及立式发酵罐，但不适用于特别高粘度的物料。由于发酵罐需要全部密封，所以电缆、提升装置都需要特殊处理，但在流态计算和控制上较为容易。红外沼气分析仪Gasboard-3200系列。
优势：产生的湍流能在发酵罐内产生很好的搅拌作用，打破浮渣和沉积层；具有很好的移动性，因此能在整个发酵罐进行选择性的混合搅拌。
劣势：考虑到导轨，发酵罐内有许多移动部件；维修时需要打开池顶，维护检修较为麻烦，且安全上存在一定风险；间歇搅拌时搅拌中可能出现浮渣和沉积层。
3、侧装式搅拌器
侧装式搅拌器的电机和减速机在池体外侧，叶轮在池内。有底部水平安装和顶部斜装式，斜装式还可在一定范围内调整搅拌角度，典型的应用是在顶部设置气柜，但无法安装在搅拌机一体化的消化池内。电机和减速机维修方便，但机封和轴承的维修更换较为不便。红外沼气分析仪Gasboard-3200系列。
4、线性搅拌器
线性搅拌器适用于湿式发酵底物及立式发酵罐。该搅拌器通过传动装置将电机的转动转变为线性往复运转，带动圆环形搅拌叶轮运动，从而对池内液体进行搅拌。这种搅拌机会在发酵罐内产生恒定流动，水力循环在接近中心处向下，在靠近管壁处方向向上。红外沼气分析仪Gasboard-3200系列。
优势：可实现发酵罐内的良好混合；发酵罐内几乎没有可移动的部件；发酵罐外的驱动无需维护；薄的堆积层可直接卷入底物中；能预防持续沉淀和堆积的出现。
劣势：固定式安装，有不完全混合的风险；发酵罐的部分地方可能出现堆积层，特别是靠近边缘的部分；轴承承受较大压力，可能产生较大的维护费用。
影响搅拌效果的因素
1、搅拌强度
研究表明，随着机械搅拌转速的提高，COD的去除效果明显提高，对于高固体浓度有机物的厌氧消化而言，需用低转速、高扭矩、大浆叶的搅拌器来完成。
2、搅拌频次
在实际操作中，一般采用间歇式搅拌方式进行搅拌效果佳，如每30分钟搅拌约5分钟，每小时搅拌10~15分钟，每两小时搅拌25~35分钟等，或者每天持续搅拌数小时也可达到目的。
3、搅拌所需的能耗
进行混合搅拌所需的功率消耗大约在10~100W·hm3之间，这些跟反应器的类型、搅拌方式等有很大关系。据估算，规模化沼气工程运行时，搅拌电耗在整个工程运行电耗的50%左右，所以当节约能耗成为沼气工程运行的首要任务时，搅拌效果则受其影响很大。
搅拌是厌氧消化过程中至关重要的影响因素，作为一种解决传质困难、物化及生化性状不均一等问题的手段，搅拌在厌氧消化过程中发挥着不可或缺的作用。随着近年来国内外规模化沼气工程的不断发展，混合搅拌技术的应用将会有着巨大的前景。
（来源：微信公众号@沼气工程及其测控技术）
|