摘要
近年来，随着我国城市化进程的加快以及经济的快速发展，餐厨垃圾产量也在逐年增加。餐厨垃圾具有有机物含量丰富、高含水率、极易腐烂等特点，若不能及时处理，将对生态环境和居民健康产生极大危害。高温好氧发酵可以有效实现餐厨垃圾减量化、资源化和无害化的高效处理方式，但好氧发酵设备仍然存在处理周期长、投入成本较高、与先进发酵工艺难以匹配等问题。为此，针对餐厨垃圾好氧发酵设备现有的问题，通过对餐厨垃圾高温好氧发酵工艺进行研究，根据工艺设计一种餐厨垃圾高温好氧发酵装置，可快速实现餐厨垃圾的三化处理，具有一定的经济效益和社会意义。主要研究内容及结论如下： （1）通过对餐厨垃圾高温好氧发酵工艺的主要参数（温度、含水率、菌剂添加量）进行研究，根据单因素实验以及响应优化实验的结果，得到餐厨垃圾高温好氧快速发酵工艺的最优组合参数：温度60℃，含水率60%，复合微生物菌剂添加量为10%。 （2）根据高温好氧发酵工艺及设计要求，对餐厨垃圾高温快速发酵装置进行结构设计，主要包括发酵罐罐体、搅拌系统、加热保温装置、通风系统等。通过理论计算确定了罐体容积为1.04m3，总通风量约为661.97m3；根据物料特性确定了搅拌器为双螺带搅拌器，大螺带直径为760mm，小螺带直径为450mm，螺距为608mm；采用电加热棒加热液体的方式来间接加热物料，保温层厚50mm，材料为珍珠岩；最后对控制发酵过程中的温度、含水率和氧气浓度进行传感器选型以及安装设计。 （3）通过UG软件建立搅拌装置的三维模型，利用AnsysWorkbench对搅拌装置进行静力学分析，获得搅拌装置的最大应力和应变，其值均在材料不锈钢的许用范围之内，搅拌装置设计合理。运用Fluent软件对搅拌装置进行搅拌仿真，采用多重参考系法研究搅拌装置的稳态流场，对流场进行速度分析和固相体积分布进行分析，结果表明所设计的搅拌器能够实现搅拌均匀性的要求。 （4）按照设计图纸制作餐厨垃圾高温快速发酵装置，利用餐厨垃圾与木屑按质比5:1混合，并在最优发酵工艺条件下进行发酵试验来验证其效果。发酵过程中的温度变化情况表明装置能够稳定运行；测量发酵产物的含水率、pH值、C/N、有机质含量、总营养成分、种子发芽指数等指标，结果表明发酵后各指标均达到腐熟的要求，发酵效果较好，同时减量率为78.94%；通过发酵试验说明该发酵装置的可行性与稳定性。
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