基于EDEM的分仓立式好氧堆肥反应器设计与试验

作     者：王雅雅 陈高攀 孙浩 刘双 王超 郝建军 WANG Yaya;CHEN Gaopan;SUN Hao;LIU Shuang;WANG Chao;HAO Jianjun

作者机构：河北农业大学机电工程学院保定071000 河北省畜牧总站石家庄050035 

出 版 物：《农业工程学报》 (Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering)

年 卷 期：2023年第39卷第3期

页      面：171-179页

核心收录：

学科分类：0710[理学-生物学] 083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 08[工学] 09[农学] 090101[农学-作物栽培学与耕作学] 0802[工学-机械工程] 0901[农学-作物学] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：河北农业大学人才引进专项(YJ201831) 河北农业大学林学学科项目(XK1008601579) 

主　　题：仿真 试验 堆肥 反应器 耦合 

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(P0.05),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。