有机废弃物好氧—厌氧肥制备样机设计与试验

有机废弃物好氧—厌氧肥制备样机设计与试验农业生产过程中会产生大量的废弃物,我国每年产生的农业废弃物达到14
亿吨。

这些有机废弃物因缺乏合理的技术处理而无法实现绿色生态的资源化,为此,本文旨在开发利用农林废弃物,研发了一种对环境影响小且操作简单的有机废弃物好氧-厌氧肥制备样机,为实际应用提供参考。

本文的主要研究内容和结果如下:(1)试验样机结构设计和参数确定。

根据实际生产需求以及相关的理论知识,计算得到有机废弃物试验装置堆肥区容积及试验样机的基本尺寸、搅拌器的选型及设计参数、通风系统的设计及其它辅助控制装置等相关工作区域的结构与尺寸参数,得出反应器堆肥区的有效容积约为
240L,搅拌轴直径为50mm,材料选择304不锈钢。

确定搅拌器的轴外径、内径以及搅拌器的直径、圆盘的直径等参数。

通过计算搅拌器的功率,确定1.1kW三相异步交流电动机,并对设计的搅拌轴进行受力状态下的强度校核。

风机的选型应满足风量为10.8m~3/h,全压不低于1×10(6,选择的风机是220V空气压缩机。

(2)试验样机传热和回流泵水力计算及可行性分析。

利用传热学和流体力学等相关理论知识对有机质原料在好氧堆肥过程中的吸放热情况和渗滤液回流喷淋过程中的水力特性进行分析和计算。

通过计算发现,反应器顶部的耗热量为54.6W,壁面的耗热量为103.8W,底部的耗热量为23.7W。

相同表面积下,顶部散热量最高,因此为减少装置传耗热量,顶部尽量采用封闭结构,并做好壁面和底部的保温工作。

利用堆肥过程中物料的温降规律,这对于实验装置保温材料的选择具有重要的指导作用。

通过对输水管网及喷淋系统进行水力计算,支管上的水头损失为0.59m,主
管上的水头损失为0.169m,分析发现能够满足规范要求,并适配功率为30W的HQB-5500型水泵。

(3)试验样机制作与试验研究。

经过对试验样机的制作与装配,并以样机为试验装置,以马铃薯茎叶、玉米秸秆和猪粪为原料进行了试验研究。

试验中主要以试验过程中装置内物料的温度变化、含水率、碳氮比、pH与电导率以及堆肥腐熟度的工业分析等指标来综合反应试验样机的综合性能。

试验结果表明:在堆肥过程中,物料经历先升温后降温的过程,且达到堆肥中期含水率下降幅度明显增大,从堆肥开始到第20天,物料含水率降低了55.4%,当堆肥腐熟时,pH值基本维持在7.5左右,并且通过种子发芽指数值(GI)评价堆肥腐熟度,GI值超过50%,表明堆肥已基本腐熟,这也说明有机废弃物好氧-厌氧肥制备样机性能良好,基本满足设计要求。