8、搅拌消化
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混合搅拌消化发生在高效消化过程中，控制搅拌和加热、恒定的进料速率和消化污泥浓缩，为微生物生长提供最佳的环境条件。混合搅拌创造了稳定、统一的环境条件，提高了高效消化的负荷。消化池的搅拌系统可以分为机械搅拌和气体搅拌两大类。$ `, j5 c/ J- m1 y- C/ Z8 w
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8.1 机械搅拌系统8 {. X/ c0 B) G0 |+ x
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机械搅拌系统包括泵搅拌系统和叶轮搅拌器。
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(1）泵搅拌系统
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泵搅拌系统由泵、管道和喷嘴3部分组成，如图。 N6 E ]4 K, }( L( Y5 J
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泵搅拌系统及喷嘴(VauhanCo.Inc)5 ]( z" E4 X# d6 g; s
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8 v! U% @& F3 i; d* @$ F4 u# ?泵体通常装有内嵌式粉碎机或同轴研磨机，可以防止由于纤维物质累积引起的堵塞问题。为方便维护，泵安装于消化池外部。高速喷嘴安装于消化池内部，喷射出的水流形态可以使消化池内的物料达到充分混合。各生产商提供的水流形态各不相同，但通常包括螺旋状棍合(水流围绕一个中心作螺旋运动)和“双区”混合，即将均向流动和垂向流动结合起来使池内流态趋于一致。
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该设计使消化池内部的设备不需要定期维护，但是泵需要定期维护。混合泵的出料端压力剧增说明相应的混合设备可能出现了问题，例如管道或喷嘴堵塞。
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(2)叶轮搅拌器) Y/ o2 A" z- m7 l9 ?. S1 @
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叶轮搅拌器包括叶轮、传动轴和驱动器，如图。
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j1 @, D9 P; ^0 @1 F叶轮可以安装在消化池的导流管上用于导流。导流管上可以安装一个排出喷嘴，在消化池中产生被涡。通常叶轮驱动器可反转，在导流管顶部或底部均可排泥，或翻转叶轮清通堵塞。为防止低流速区域出现沉积，一些设备每24h叶轮反向工作2h。3 `/ K! q6 F8 M( w: v. d, L; E
' i& P- j2 s) ^* f叶轮搅拌器有各种不同的构造。叶轮和导流管组件可以安装在消化池内部中心位置、半径中点处或消化池外部。元导流管的叶轮搅拌器一般安装在消化池盖子的中心。
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通常叶轮搅拌器面临的问题是碎布条、毛发和其他纤维物质包裹缠绕在叶轮桨叶和传动轴上，影响其运行。生产商提供了“无杂草”叶轮来帮助减轻这个问题。通过测量发动机的电流消耗可以监测碎布条的累积；叶轮堵塞可通过叶轮反向清通；利用起重机吊起叶轮搅拌器或放空消化池切断碎布条以清除大量的沉积物。
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除了监测碎片等的累积外，还需根据生产商的推荐对驱动装置租轴承进行保养和维修。外部导流管搅拌器可能受震动影响，需要进行设备保养和故障检修。. L& c7 f, Q9 @; e7 W7 V. L; q% z
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8.2 气体搅拌系统, S: B+ G: a) S2 Z
6 c( N+ K& B, K* ]" A* d: [$ `气体搅拌系统有4种主要类型：底部扩散器、气体喷射器、气泡枪和气体提升。压缩机是所有气体搅拌系统的核心。目前使用的压缩机包括旋转凸轮、旋转叶片相液环型。压缩机提供的上升气流能除去消化气中的水分和沉积物。沉积区应定期清理。底部扩散器、气泡枪和气体提升系统中都配有流量平衡支管，目的是使得气流在消化池内均匀地分布。流量平衡支管的冷凝物应定期除去。位于寒冷气候条件下室外的流量平衡支管应注意保暖防冻。- M2 @9 C2 [$ y* Z. c0 e g- A
6 k# R7 ?7 i. j+ l4 R& j, s/ V任何一个气体搅拌系统均有控压措施，比如高压减压间就是在压缩机排气压力大于临界值时，将气体超越压缩机抽吸管，后者送人存贮。若设置合理，戚压阀仅在排出管线堵塞时开启。) L1 n m; w2 ]* v* w. h
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当消化池中压力低于预定压力时，通过低压调节器支路输送气体，可有效防止消化池中形成真空，避免空气倒吸产生爆炸棍合物。低压安全阀通过直接与消化池相连的管道检测气压。如果传感器与压缩机用同一根管道相连，将会得到错误读数。传感线必须始终保持畅通。" ]% K8 e% ~6 f0 `
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压力开关能够用来控制高压和低压环境，但使用压力开关时一旦压力出现波动，需要操作人员重新启动气体搅拌系统。当气压变化时，启动操作初始化十分繁琐。* k+ i3 t4 c( H
H& V6 D& A7 M! S( V5 \2 w: }(1）底部扩散器" N) F1 p/ T8 p* }1 E% x4 x, z
) L1 O; e) R, @$ U# E- e" V底部扩散器搅拌系统包括扩散器或扩散箱，通常安装在消化池底部中心附近。所有的扩散箱吸收并释放出等量的压缩气体，形成上升的气柱。% \! f+ ?# N6 ~- c2 P+ Z2 P- i
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因为扩散箱很容易堵塞，为了保证扩散箱中的气体均匀分布，必须对气流进行周期性检查。若发生堵塞，可以改变整个气体流向通过受堵塞的扩散箱或使用高压水冲洗。底部扩散器表面也可能被污泥覆盖，这将会影响消化池中物料的混合。$ ^2 n, }+ f" a8 ?) J- L
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(2)喷枪
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喷枪搅拌系统向位于消化池的几个排放点直接供给压缩空气(如图），依次通过各点的气流使整个消化池内处于混合状态。消化池的最大混合深度受气体排放点深度控制。通常情况下，、混合发生在气体排放点下的l.8-2.4m，该深度以下容易沉积。
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通常喷头在消化池2/3半径处每隔相同的距离排成一圃，消化池中央另设一个喷头。安装在消化池盖子上的喷管直径一般是5cm，排放点位于消化池底部附近。对于多喷枪搅拌系统，气体循环间歇通过喷头，有可能会被固体和碎布条等堵塞。采用直管可以减少堵塞。若发生堵塞，可取下喷头塞子对喷头进行清洗。
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" g& Q, X4 n* w: h* C/ H0 r喷枪的连续气体流量由一系列电动阀门或由单个的旋转阀控制。在早期系统中，当电动阅门关闭时水分汇集在阅门中。应定期检查这些阀门，避免由于湿度引起的损坏。旋转阀控制气流连续流动，可以减少湿度引起的问题。然而，消化气体接触造成的腐蚀问题仍然比较严重，因此，阀门套筒应每年上一次润滑油。; w3 R9 Q6 c q% n' [
3 `# ^7 `) n' g, |(3)气泡枪系统
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( U) ~$ g' J6 q气泡枪系统由气泡发生器和垂直筒组成，压缩空气在位于垂直筒底部的气泡发生器聚集并形成大气泡，气泡穿过管筒上升，类似可膨胀悟霉。气泡枪搅拌系统和气泡枪设备如图。
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气泡迫使固体物质在垂直简内上升，到达顶端后被排出到后续的管筒。气泡离开垂直筒后继续上升到达液面。气泡离开垂直筒的速率与气泡发生器释放气泡的速率相等，从而使团体连续流动，同时建立循环模式。气泡枪的数量和配置取决于消化池尺寸。由于气泡枪系统的垂直筒必须浸没于水中，所以配有气泡枪系统的消化池水位下降的能力有限。- \$ h \" w/ N; w8 ?
. Y; q' P7 P: ]气泡枪之间气体的均匀分布对于系统的运行至关重要。为防止管线或气泡发生器堵塞，应定期检查流量平衡控制装置。气泡发生器的虹吸管有许多弯路，也特别容易堵塞。为了清通堵塞，通常要配一条清通管线。增大气流速率也有助于气泡发生器清通堵塞。如果上述方法行不通，必须放空消化池才能对气泡发生器进行清通。
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3 m7 c* I0 n9 e+ E7 ?(4)导流管系统! m( a. W- W- s4 i' h* J
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导流管系统的运行方式与气提泵类似(如图）。
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$ {& p" i# j* r' G气体经安装在垂直管上的喷头注人导流管，在导流管的中点以下释放徽气泡。释放出的气泡携带着固体向上穿过导流管，在导流管的底部聚集更多的团体。离开导流管顶端的团体流向四周。大型消化池配有多根导流管，小型消化池一般只在池子中央配一根导流管。小型蛋形消化池可以采用射流或导流管搅拌系统。喷头搅拌系统易堵塞。' H& p) W M# o% } U
& g& ?! o, {# A, Y! E; b, V8 l8.3 搅拌系统性能评价( C7 l1 e$ @: i, D2 J
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! S' n8 w/ D9 a+ n厌氧消化是完全封闭的，很难直接观察到其混合系统的有效性。目前已开发出几种方法对搅拌系统的性能进行评价，包括固体曲线、温度曲线和示踪研究。
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消化池搅拌的目的是使消化池内形成均一条件。评价固体均匀性的一个方法是进行固体曲线分析。该方法要求沿消化池深度方向从上到下每隔0.6m取样，可用弹簧取样器从位于捎化池盖子上的取样槽(取样口）进行取样并分析其总固体浓度。若样品总固体浓度与平均浓度相差5000mg/L以上，表明该取样点处搅拌效果不好。若取样固体无分层现象，则固体曲线测试可能是失败的。回体曲线试验应每6个月进行1次。8 n& t& w# X2 t* `% S
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另一种评价搅拌系统有效性能的方法是温度曲线。其试验方法与固体曲线试验方法相似，每隔一定的深度读取一个温度。如果温度读数偏离平均温度一个特定值以上(通常是0.5-1.0℃），表明搅拌效果不好。若消化池内热量分散，即使无搅拌系统，足够使池内温度均匀，那么温度曲线测试也可能失败。5 p- O5 |/ L# C$ i) F
1 q# e8 Q2 R1 }* c7 c, D/ D( p示踪研究是评价消化池搅拌系统性能的另一个方法。该方法要求向消化池内投入一定量的示踪剂，如锂，在消化池排放口处每隔一定时间取样。分析样品中的示踪剂含量，并与完全混合后的理论含量进行比较。示踪剂方法是评价搅拌系统性能最准确的方法，但同时也是最复杂、繁冗和昂贵的方法。0 Y" c: \! d4 I* ~7 F& {
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如果消化池不能通过搅拌系统性能试验结果，应检查搅拌系统是否发生机械故障。4 H& N7 U' |4 x% Q2 p" O3 D
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