基于EDEM的分仓立式好氧堆肥反应器设计与试验

摘要

针对好氧堆肥周期长、腐熟均一化程度低以及反应器利用效率低等问题,该研究设计了一种单层发酵室有效容积为120 L、3层相互独立的好氧堆肥反应器,可对堆肥过程的各阶段进行控制且缩短堆肥周期,实现连续进出料堆肥。利用ANSYS对搅拌系统校核分析,搅拌轴的最大应力为75.288 MPa,最大变形为3.680 mm,强度符合设计要求;应用EDEM和Fluent仿真分析,结果表明:搅拌轴转速为20 r/min时,反应器下料率为98.14%,反应器曝气时混合物料的气体体积分数均在90%以上,下料及曝气效果良好。采用鸡粪与玉米秸秆1:4(干质量比)混合原料进行堆肥试验,结果表明:对于连续投放的3个批次物料,同一层物料温度差异不显著(P>0.05),且高温期温度高于50℃的时间分别为9、7和5 d,达到无害化要求;3个批次物料的pH值均在8.0~9.0之间,电导率均在2.0~3.0 mS/cm之间,各层之间差异显著(P0.05)。堆肥结束后,种子发芽率均大于100%,挥发性固体降解率分别为14.99%、16.03%和13.24%,各批次堆肥产品性质稳定,反应器堆肥性能良好。该堆肥反应器的设计可为农业废弃物的资源化处理提供支撑。