毕业论文课题相关文献综述

1.引言

开发新能源是实现可持续发展的必然选择，沼气作为一种可再生能源尤其具有发展潜力，沼气发酵受反应工艺，反应条件等多方面因素影响。全混式厌氧发酵是畜禽粪水等高悬浮物类原料的主选发酵工艺，其发酵效果受搅拌因素影响较大。搅拌的实质是通过影响发酵池内的温度场，发酵底物与微生物的传质效果，以及气体释放等因素间接影响发酵效率。搅拌在厌氧消化中可以输送微生物生长所需要的底物，使发酵器中的PH值和温度场均匀统一，稀释抑制因子，防止沉渣和短流。许多文献都指出，搅拌可以改善发酵效果，提高反应效率，然而，也有文章指出，强烈的搅拌会是反应效率降低，影像处理效果。因此合理的选择搅拌方式和搅拌力度在未来沼气工程中是非常必要的。当前采用的厌氧反应罐同活性微生物进行发酵的工艺中，因有机物浮渣等密度小于水，浮在反应液的上部，逐渐在液面结成硬壳，同时还存在着厌氧发酵不完全，发生器内部出现分层，直接影响到反应器沼气产气率，因此需要进行循环搅拌以提高产气率^[1,3]。

2．不同的搅拌方式

对厌氧反应消化罐混合搅拌装置的选择必须有利于促进产甲烷化过程的进行，同时应尽量满足能源消耗量低。厌氧消化罐中的混合搅拌装置大致可分为以下几类：

2.1气体搅拌工艺

气体搅拌就是通过气泡在物料中的运动来实现对物料的搅拌的目的。在沼气发酵中，气体搅拌主要指沼气循环搅拌。沼气经压缩加压后经各类分布器进入沼气发酵罐，罐内原料在沼气的推动下形成循环。采用气泵将发酵液表面已产生的沼气打回到发酵液下部，完成上下液的内循环搅拌，该工艺相对于机械搅拌和水力搅拌，沼气搅拌具有罐内设备少，结构简单，施工维修简单，机械性磨损低，搅拌效果好，效率高，运转设备费用低等优点，比较适合污泥厌氧消化的混合搅拌过程。但是仍然不能避免液面结壳现象的产生。

2.2机械搅拌

机械搅拌是使用各种安装形式的机械装置，通过各种形式的机械运动使物料达到混合装套的一种搅拌方式。此种搅拌方式可以产生强大的剪切作用，可借助搅拌叶片的旋转功能来打碎消化原料，有利于高粘度物料混合。从节省动力消耗的角度，机械搅拌最有效。所以，欧洲农场沼气工程一般采用机械搅拌。早期普遍采用快速潜水推进式搅拌。目前，低速搅拌逐渐成为发展趋势。在实际操作中，机械搅拌器设计最关键的是搅拌器的选型。化学工业上，搅拌器叶轮形式的设计已经规范化和系列化，在沼气工程中对叶轮形式状的研究还处于起步阶段。

2.3水力搅拌

水力搅拌一般利用泵运转所产生的液体流动来完成对物料的搅拌。这类搅拌所用设备一般在厌氧消化罐内部或外部安装导流筒螺旋泵，或在厌氧消化罐外部安装离心泵，螺旋泵及管道系统。此外还有在厌氧消化罐内布置水利喷射器，来增强反映效果。在水力搅拌的导流筒系统中，螺旋泵可在任何一个地方旋转，以除去缠绕在搅拌轴和叶片上的阻碍旋转的杂质等。在这种搅拌方式中，由于没有机械转动装置设在罐内，因此维护管理简单，方便。泵设置在罐壁旁，它的出流管进入消化罐后，通常与直径相切，并做成喷嘴装，有利于混合搅拌。