全混合消化器(Continuous Stirred Tank Reactor ,簡稱CSTR)也稱連續攪拌反應器系統,是一種完全混合消化器。本工藝可以直接處理懸浮固體含量較高或顆粒較大的料液。該工藝的反應原理及反應器內部結構如下所述。
1. 原理
反應器采用上進料下出料或者下進料上出料的方式,內設立式攪拌機。消化器內的攪拌裝置不僅可以使原料在消化器的流動呈全混合狀態,而且能夠讓發酵原料和微生物完全混合。該反應器采用恒溫連續投料或半連續投料運行。與常規消化器相比,CSTR使活性區遍布整個消化器,傳質效果與微生物活性明顯提高,發酵效率比較高,還縮短了水力滯留期(HRT),中溫條件下,HRT約15d~30d。
2. 特點
(1) 原料適應性廣。廣泛適用于畜禽糞便和各種有機垃圾,適合于城市污水廠污泥穩定化處理,也用于高濃度、高懸浮物、難降解有機廢水的處理。
(2) 抗沖擊負荷。
(3) 消化池具有完全混合的流態,原料與底物的接觸充分,發酵速率高,容積產氣率較高。
(4) 消化器內溫度分布均勻。
(5) 無法分離水力停留時間和固體停留時間,不能滯留微生物。
(6) 厭氧消化反應與固液分離在同一個池內實現,結構簡單、能耗低、運行管理方便。
(7) 由于有強制機械攪拌,在高濃度狀態仍可有效控制原料的沉淀、分層以及表層浮渣結殼、氣體溢出不暢和短流等問題。
(8) 消化池體積大。
由于CSTR反應器在高濃度進料時,攪拌可能會導致部分生物料隨出液排出,因此,為了獲得更高的物料利用率一般會設置二次發酵罐,工藝組成為CSTR與二次發酵一體化,即在二次發酵池頂部裝配雙層膜氣囊,CSTR和二次發酵池產生的沼氣統一收集在氣囊中,供后續發電或者供氣使用。從費效兩方面來看,CSTR是比較理想的一種厭氧反應器。