猪粪麦秸好氧堆肥工艺参数优化及过程模拟

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1、中国农业大学博士学位论文猪粪麦秸好氧堆肥工艺参数优化及过程模拟姓名：吕黄珍申请学位级别：博士专业：农产品加工及贮藏工程指导教师：韩鲁佳20070601摘要好氧堆肥过程复杂，影响参数众多，而利_【{；{现代试验手段，进行好氧堆肥的t艺参数优化及过程模拟研究对于深入了解堆肥过程，优化堆肥进程，具有重要理论指导意义。本研究开发了实验室好氧堆肥反应器系统；探讨了不同麦秸长度(<1与2-5cm)、碳氮t七(20、25、30，35)．通风速率(0．18、0．26、O．34、0．42L／(min·kg．t33)和含水率(55％、60％、65％、70％)的单因素堆肥试验及正交试验b(3．)；从理论上建立了好氧

2、堆肥过程模拟模型并进行试验验证。主要内容如下：1、实验室好氧堆肥反应器系统四台反应器保温性能和通风性能均没有显著性差异(P=0．72>0．05，p=0．94如．05)；在流量计可调节流量范围满足好氧堆肥通风量需求；该系统可进行猪粪好氧堆肥试验的温度条件能够达到无害化的标准要求；2，长麦秸堆肥处理温度>50℃的天数050)、相对热产量(兄^『G)、总质量变化率和可挥发性固体降解t／VS分别比短麦秸处理高；不同碳氮比堆肥过程iS0和脚分别为5．4、4．8、3．6和3．2d，及223．8、176．4、133．2和98．O℃-d，均随碳氮比在20-35范围内升高而减小(p卸．03<0．05)，eV'3

3、分别为37．1％、27．8％、21．5％和17．7％，随碳氮比升高而降低(舻--0．93，p=O．02<0．05)；通风速率由0．18至0．42L／(min·kg瞰化时，堆肥试验t50和RHG均减小(分别为5．4d、5．od、4．3d、4．1d和262．1，254．1、246．6、232．6"0·d)，r／VS为29．O％、32．5％、32．1％和25．6％，先增大，后减小，通风速率为0．26L／(min·k臀VS)时，qVS达最大值：不同含水率堆肥过程t50和掰船分别为5．2、5．0、5．2和5．3d，及216．6、217．8、217．2和218．4"C-d(p=1．00>0．05)，矿芍分

4、别为35．2％，36．6％、37．1％和34．3％，先增大，后减小，含水率等于65％时，具有最大值37．1％l碳氮比为20、25和30，通风速率为0．18、0．26和0．34L／(min·kgp劲以及含水率为55％、60％和65％正交试验显示，碳氮比为20、通风速率为0．34I．／(mt,1·kgvs)以及含水率为65％的试验处理具有最大r／VS，且tS0达到5d．方差分析表明．碳氮比对”坶和RHG影响显著(p=0．02和p=0．04)，对脚影响极为显著(P=0．01)，口烙、且日G和iS0都随碳氮比由20至30增大而下降；而通风速率和不同初始含水率对其影响都不显著；综合以上，以麦秸长度2～5

5、cm进行本试验条件下猪粪与麦秸混合堆肥的最佳工艺组合为：碳氮比20、通风速率0．34I．．／(min·k窖躅和含水率65％．3、依据热量平衡原理和有机物降解动力学方程建立了反应器好氧堆肥过程模拟模型，综合考虑了温度、碳氮比、通风速率及含水率校正作用。在其它条件相同的情况下，不同初始碳氮比堆肥模型温度与堆肥试验温度具有相同的温度变化趋势，模拟温度总体高于试验测定温度且高温持续时间长；不同处理模拟预测值(挥发性固体降解量AVS，可挥发性固体变化率qVS以及平均降解速率)均高于试验值，且随碳氮比在20～35范围内变化，不同处理间AVS、”pS以及平均降解速率均由大减小，模拟结论与试验结论相符。关键词

6、；猪粪，麦秸，好氧堆肥，工艺参数优化，模拟AbstractCompostingprocessesarecomplicated，influencedbymanyparameters．Withadvancedinstruments／technologies，optimizationandsimulationoncompostingprocessaremuchsignificanttoenhanceefficiency,shortentime,andgeteconomicalcomposts．Four15Lcolumnedcompostingreactorswerebuiltequippedwith

7、ventilationsystemandthermalinsulationbox．Fourkeyparameters(thewheatstrawlengthof‘1and2-5cm,theinitialC／Nof20，25，30and35。continuesaerationrateofO．18，0．26，0．34and0．42U(min‘kg‘vs)andintitialmoistureconte