處理可降解有機物時，厭氧消化池的優(yōu)良性能在宏觀上通常表現(xiàn)為沼氣產(chǎn)量較高且消化池運行穩(wěn)定；而在消化池內(nèi)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(yīng)器的性能。紅外沼氣分析儀Gasboard-3200系列。

      一般來說，對于厭氧消化池這樣的半連續(xù)進料系統(tǒng)而言，為了達到有機物基質(zhì)和微生物之間的良好接觸效果，攪拌是zui有效，也zui可行的手段。確保發(fā)酵罐內(nèi)物料被充分攪拌的原因如下：使新鮮底物接觸有生物活性的發(fā)酵液而被接種；使得發(fā)酵罐內(nèi)的溫度與營養(yǎng)物質(zhì)均勻；使得底物中的沼氣更快排放??。

常見的攪拌方法

1.池內(nèi)機械攪拌

      即在池內(nèi)設(shè)有螺旋槳，通過池外電機驅(qū)動螺旋槳轉(zhuǎn)動對消化混合液進行攪拌，攪拌所需能耗約為0.0065kW/m³。每個攪拌器的較好攪拌半徑為3~6m，如果消化池直徑較大，可設(shè)置多個攪拌器，呈等邊三角形等均勻方式布置。紅外沼氣分析儀Gasboard-3200系列。

      對于消化池頂軸承的氣密性問題，可采用在攪拌軸上焊接水封罩、消化池頂蓋上設(shè)水封槽等方式解決，水封罩在水封槽內(nèi)轉(zhuǎn)動可起到密封作用，水封槽內(nèi)的水深則可據(jù)消化池內(nèi)氣相壓力而定。

2、水泵循環(huán)消化液攪拌

      采用循環(huán)泵作為動力，通常在池內(nèi)設(shè)射流器，由池外水泵壓送的循環(huán)消化液經(jīng)射流器噴射，從喉管真空處吸進一部分池中的消化液或熟污泥，污泥和消化液一起進入消化池的中部形成較強烈的攪拌，所需能耗約為0.005kW/m³，用污泥泵抽取消化污泥進行攪拌可以結(jié)合污泥加熱一起進行。紅外沼氣分析儀Gasboard-3200系列。

3、沼氣攪拌

      將沼氣經(jīng)壓縮機壓縮后送入攪拌器，在攪拌器豎管內(nèi)形成提升力，帶動液體循環(huán)從而達到攪拌的目的。實質(zhì)上是氣提泵的原理，有利于使沼氣中的CO₂作為產(chǎn)甲烷的底物被產(chǎn)甲烷細菌利用，攪拌所需能耗為0.005~0.008kW/m³，所用壓縮機必須保證絕不漏氣，以免吸人空氣或泄漏沼氣引起爆炸。沼氣攪拌的方式有三種：

      1）氣提式攪拌：將沼氣壓入設(shè)在消化池的導流管中部或底部，使沼氣和消化液混合后，含沼氣泡的污泥密度減小后沿導流管上升，使消化池內(nèi)消化液不斷循環(huán)攪拌達到混合的目的。 
      2）豎管式攪拌：根據(jù)消化池直徑大小，在池內(nèi)均勻布置若干根豎管，經(jīng)過加壓的沼氣通過沼氣配氣總管分配到各根豎管，再從豎管下端噴出起到攪拌混合的作用。 
      3）擴散式攪拌：經(jīng)過壓縮的沼氣通過安裝在消化池底部的氣體擴散器在消化池內(nèi)產(chǎn)生消化液的旋轉(zhuǎn)流動，起到攪拌混合作用。紅外沼氣分析儀Gasboard-3200系列。

常見的攪拌裝置

1、頂裝式攪拌器

      頂裝式攪拌器是指驅(qū)動裝置固定在池頂中心，通過豎軸驅(qū)動葉輪對物料進行攪拌混合。根據(jù)葉輪型式不同又分為漿葉式和套筒式。漿葉式在不同高度設(shè)置幾層攪拌漿葉；套筒式在中心設(shè)置循環(huán)管，葉輪在套筒中，在電機驅(qū)動下對物料進行提升循環(huán)。紅外沼氣分析儀Gasboard-3200系列。

      優(yōu)勢：安裝、拆卸方便，維護簡單；攪拌軸長度和攪拌槳層數(shù)在一定范圍內(nèi)可任意選用；因傳動、支撐部分在液位上方，可在無密封的條件下使用，也可按照用戶使用要求加裝填料密封或機械密封組件；用普通電機直接連接或與減速機直接連接，配套組件安裝形式多樣化；槳葉的形狀，根據(jù)用途選擇；軸封以填料密封居多，但對于真空及承受壓力比較高的，采用機械密封。

      劣勢：槳板需配備一套驅(qū)動裝置，加大了企業(yè)的投資成本及運營費用；若驅(qū)動裝置技術(shù)不過關(guān)，易出現(xiàn)漏氣情況。

2、潛水攪拌器

      潛水攪拌器適用于所有濕式發(fā)酵底物及立式發(fā)酵罐，但不適用于特別高粘度的物料。由于發(fā)酵罐需要全部密封，所以電纜、提升裝置都需要特殊處理，但在流態(tài)計算和控制上較為容易。紅外沼氣分析儀Gasboard-3200系列。

      優(yōu)勢：產(chǎn)生的湍流能在發(fā)酵罐內(nèi)產(chǎn)生很好的攪拌作用，打破浮渣和沉積層；具有很好的移動性，因此能在整個發(fā)酵罐進行選擇性的混合攪拌。

      劣勢：考慮到導軌，發(fā)酵罐內(nèi)有許多移動部件；維修時需要打開池頂，維護檢修較為麻煩，且安全上存在一定風險；間歇攪拌時攪拌中可能出現(xiàn)浮渣和沉積層。

3、側(cè)裝式攪拌器

      側(cè)裝式攪拌器的電機和減速機在池體外側(cè)，葉輪在池內(nèi)。有底部水平安裝和頂部斜裝式，斜裝式還可在一定范圍內(nèi)調(diào)整攪拌角度，典型的應(yīng)用是在頂部設(shè)置氣柜，但無法安裝在攪拌機一體化的消化池內(nèi)。電機和減速機維修方便，但機封和軸承的維修更換較為不便。紅外沼氣分析儀Gasboard-3200系列。

4、線性攪拌器

      線性攪拌器適用于濕式發(fā)酵底物及立式發(fā)酵罐。該攪拌器通過傳動裝置將電機的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)變?yōu)榫€性往復運轉(zhuǎn)，帶動圓環(huán)形攪拌葉輪運動，從而對池內(nèi)液體進行攪拌。這種攪拌機會在發(fā)酵罐內(nèi)產(chǎn)生恒定流動，水力循環(huán)在接近中心處向下，在靠近管壁處方向向上。紅外沼氣分析儀Gasboard-3200系列。

      優(yōu)勢：可實現(xiàn)發(fā)酵罐內(nèi)的良好混合；發(fā)酵罐內(nèi)幾乎沒有可移動的部件；發(fā)酵罐外的驅(qū)動無需維護；薄的堆積層可直接卷入底物中；能預防持續(xù)沉淀和堆積的出現(xiàn)。

      劣勢：固定式安裝，有不*混合的風險；發(fā)酵罐的部分地方可能出現(xiàn)堆積層，特別是靠近邊緣的部分；軸承承受較大壓力，可能產(chǎn)生較大的維護費用。

影響攪拌效果的因素

1、攪拌強度

     研究表明，隨著機械攪拌轉(zhuǎn)速的提高，COD的去除效果明顯提高，對于高固體濃度有機物的厭氧消化而言，需用低轉(zhuǎn)速、高扭矩、大漿葉的攪拌器來完成。

2、攪拌頻次

      在實際操作中，一般采用間歇式攪拌方式進行攪拌效果較好，如每30分鐘攪拌約5分鐘，每小時攪拌10~15分鐘，每兩小時攪拌25~35分鐘等，或者每天持續(xù)攪拌數(shù)小時也可達到目的。

3、攪拌所需的能耗

      進行混合攪拌所需的功率消耗大約在10~100W·hm³之間，這些跟反應(yīng)器的類型、攪拌方式等有很大關(guān)系。據(jù)估算，規(guī)模化沼氣工程運行時，攪拌電耗在整個工程運行電耗的50%左右，所以當節(jié)約能耗成為沼氣工程運行的首要任務(wù)時，攪拌效果則受其影響很大。

      攪拌是厭氧消化過程中至關(guān)重要的影響因素，作為一種解決傳質(zhì)困難、物化及生化性狀不均一等問題的手段，攪拌在厭氧消化過程中發(fā)揮著*的作用。隨著近年來國內(nèi)外規(guī)模化沼氣工程的不斷發(fā)展，混合攪拌技術(shù)的應(yīng)用將會有著巨大的前景。

（來源：公眾號@沼氣工程及其測控技術(shù)）