好氧堆肥反應裝置設計及其效能評價.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、本研究基于我國畜禽廢棄物及秸稈等原料發(fā)酵降解時間長等問題,采用好氧發(fā)酵方式處理固體廢棄物,目的在于縮短發(fā)酵處理固體廢棄物的時間,增加其處理量。針對物料混合不均勻、曝氣不充分及發(fā)酵不徹底等問題,研制一種強化堆料徑向流動好氧堆肥反應裝置。并對反應裝置的保溫性能,攪拌性能及發(fā)酵性能進行了測試試驗,結果如下:
  (1)堆肥反應裝置:包括主體結構、通風系統(tǒng),傳動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等四部分,核心部件為攪拌器,攪拌器的每個槳葉上表面增設徑向撥片,

2、下表面增設曝氣孔,增加堆肥物料徑向流動,并能與空氣充分接觸,強化好氧發(fā)酵均勻性與徹底性。反應裝置內側設置傳感器,實時監(jiān)鋇氧濃度。
  (2)保溫性能:經過14.5h的常規(guī)與攪拌兩種方式降溫,常規(guī)降溫溫差為10.9℃,攪拌曝氣降溫溫差為18.4℃。兩種降溫方式的溫差為7.5℃。反應裝置的平均傳熱系數(shù)為1.65w·(m2·k)-1,攪拌曝氣5min平均散失的熱量為6.49×106J。
  (3)攪拌性能:TS(總固體含量,Tot

3、al solids)為70%的硬紙屑與TS為50%的木屑混合攪拌2min,其變異系數(shù)為41.25%,攪拌5min與10min后,變異系數(shù)分別為9.59%與7.93%,都小于10%表明物料混合均勻,物料攪拌5min后,物料保持一個較均勻的狀態(tài)。發(fā)酵過程中,徑向葉片促使物料徑向流動,增強物料的流動性,從而加強物料與氧氣的接觸機會,促使發(fā)酵加速進行,大大縮短了發(fā)酵周期。
  (4)發(fā)酵性能:對牛糞、玉米秸稈與麥麩正交試驗優(yōu)化,得到最適干

4、質量配比為2∶2∶1,運用最適原料配比進行堆肥試驗,發(fā)酵結束時,堆肥混合物料表觀表現(xiàn)為由原始黃色帶有刺激性氣味變?yōu)楦迟|氣味較濃的深褐色。堆料溫度在50℃以上的天數(shù)為5.4d,堆料最高溫度達到68.4℃。堆肥期間反應裝置的各層物料內的氧濃度均大于8%,各層氧濃度標準偏差最大值為0.82,其中變異系數(shù)為6.28%,表明氧濃度偏離度較小,各層氧濃度混合均勻。堆體各層pH變化顯示為下降→上升→下降趨勢,最終pH下降為8.2,pH指標符合國家無

5、害化處理要求。含水率由堆肥初始的66.77%下降到堆肥結束的32.92%。反應裝置內堆體各層有機質降解量分別達到14.22%、14.89%、13.80%,最終各層有機質含量為76.13%、75.45%、76.54%??傆袡C碳(TOC)由堆肥初始的1.66%上升到堆肥結束的2.26%,總氮(TN)堆肥初始的44.21%下降為堆肥結束的37.68%,C/N由初始的29.92下降為堆肥結束的16.67,C/N指標達到國家標準。種子發(fā)芽指數(shù)(G

6、I)堆肥結束上、中、下各層均大于85%,上層最高可達96.59%,因此,堆肥產品達到使用要求。
  利用模糊數(shù)學評價模型對反應裝置的性能更全面的進行綜合評價,從篩選評價因子、建立評價矩陣、確定各因子的隸屬度模糊集、確定各評價等級的隸屬度等四個方面對反應裝置的可行性進行評價,綜合評價結果顯示,反應裝置的各影響因子的權重降序排序為u1(綜合傳熱系數(shù))>.u6(平均氧濃度)>u3(高溫≥50℃持續(xù)時間)=u4(C/N)>u7(種子發(fā)芽指

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