有机废弃物好氧发酵工艺与关键设备研究

摘要

近年来我国种植业和养殖业迅速发展，有力保障了粮食和肉蛋奶供给，但是所产生的秸秆、畜禽粪便等有机废弃物带来的环境问题已经成为制约我国农业经济可持续发展的重要因素。研究并实现有机废弃物资源化利用具有重要的现实意义。 目前对于秸秆和畜禽粪便等有机废弃物资源化利用的方法有燃烧法、饲料化法和堆肥法。有机废弃物使用燃烧法和饲料化法处理后，仍然需要进行二次处理才能达到无害化要求，在一定程度上造成了资源的浪费；传统好氧堆肥方法发酵效果不理想，无法处理养殖场每天产生的污水。本文针对有机废弃物好氧发酵工艺与关键设备进行研究，主要内容和成果如下： （1）通过对影响有机废弃物好氧发酵的因素进行研究，设计一条发酵效率高、可每天处理污水、具有两次发酵过程的好氧发酵工艺路线，并对该工艺配套的设备进行了研究与开发； （2）对一次好氧发酵过程所需的翻堆机及其配套设备（换轨机和喷淋机）进行设计。对翻堆机的搅拌阻力、液压升降系统进行了理论计算；对换轨机的驱动功率进行计算，并对其主轴的强度进行了校核；对喷淋机的驱动系统进行了设计，完成喷淋机弹性轮组件的理论计算；根据计算结果完成翻堆机、换轨机和喷淋机的三维设计； （3）对二次好氧发酵过程所需要的立式发酵机进行了开发。对立式发酵机筒体及保温层厚度进行了计算；完成了搅拌系统和通风结构的设计；进行搅拌系统阻力矩的理论计算，完成立式发酵机传动系统设计；对立式发酵机所需风量进行了计算，为风机的选型提供依据；完成了上料系统、卸料系统的设计； （4）针对大型养殖场的发酵工艺进行改进，并对供料设备进行理论研究。各设备试制、安装和调试完成后，利用好氧发酵工艺进行堆肥试验。试验结果表明：堆肥成品的平均含水率为27.31%，符合国家相关标准；种子萌发率试验表明，试验组种子萌发率83.5%，试验组种子的平均萌发率是对照组的95.5%，说明堆肥成品对种子无害。

目录

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摘要

第1章 绪论

1.1研究的背景与意义

1.2有机废弃物的无害化和资源化

1.3好氧发酵技术国内外研究现状

1.4本文的研究内容

1.4.1课题来源

1.4.2研究内容

1.4.3研究技术路线图

第2章 有机废弃物好氧发酵工艺与关键设备

2.1好氧发酵原理与影响因素

2.2有机废弃物好氧发酵工艺

2.3有机废弃物好氧发酵关键设备

2.4本章小结

第3章 异位发酵床配套设备的研究与开发

3.1异位发酵床设计

3.2翻堆机设计

3.2.1翻堆机主传动系统的设计计算

3.2.2翻堆机液压升降系统的设计计算

3.3换轨机设计

3.3.1换轨机驱动系统的设计计算

3.3.2换轨机主动轴强度的校核

3.4喷淋机设计

3.4.1电机功率计算

3.4.2弹性轮支撑弹簧的设计计算

3.4.3泵和搅拌机的选型

3.5本章小结

第4章 立式发酵机的研究与开发

4.1立式发酵机筒体与搅拌系统设计

4.1.1发酵筒体的体积确定

4.1.2发酵筒体高径比的设计

4.1.3保温层厚度的计算

4.1.4搅拌系统设计

4.1.5通风结构设计

4.2立式发酵机传动系统设计

4.2.1搅拌系统阻力矩的计算

4.2.2驱动功率的计算

4.2.3传动系统的设计计算

4.3立式发酵机通风系统计算

4.4上料系统的设计计算

4.5卸料系统的设计计算

4.6本章小结

第5章 大型养殖场发酵工艺改进及试验研究

5.1大型养殖场发酵工艺改进

5.2供料设备选型及其理论研究

5.3有机废弃物好氧发酵工艺试验研究

5.3.1试验原材料的准备和发酵过程

5.3.2有机肥质量试验

5.3.3试验结果分析

5.4本章小结

第6章 总结与展望

6.1总结

6.2展望

致谢

参考文献

附录 攻读硕士学位期间发表的论文