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滚筒发酵实验设备研制

于海涵  
【摘要】:随着我国城市化进程的不断加快,固体有机废弃物的数量巨大,利用好氧堆肥技术处理固体有机废弃物既能够缓解废弃物给环境带来的压力,还能够将堆肥产品作为肥料用于土壤中,具有很好的经济效益。然而,目前大部分的好氧堆肥设备都是大型的工业设备,在进行小体量的实验研究时有很多不便,为方便进行实验室级别的好氧堆肥科学研究实验,研究和设计出功能较完善的自动化滚筒发酵实验设备,能够根据实验需要改变实验物理条件和温度等参数的采样周期,本论文的工作主要有以下几点:首先,根据实验要求,设计了滚筒发酵实验设备的机械结构,主要是滚筒发酵实验设备的筒体结构、搅拌装置、支承装置、转动装置以及通气装置等,并根据设计情况制造出滚筒发酵实验设备实物。其次,设计了滚筒发酵实验设备的控制系统。选用STM32F103单片机,设计了主控制系统及其硬件电路,并开发了人机交互界面。人机交互界面主要是对滚筒进行选择,然后进行实验参数的设定,采集系统能够实现温度数据的采集和传输,主控制系统能够汇总各模块的温度数据,实现接收触摸屏人机交互界面传输的实验参数和指令,并根据实验流程按照准确的时间和顺序控制滚筒发酵实验设备的各个功能机构动作,使好氧堆肥实验能够自动化进行。最后,利用滚筒发酵实验设备,以园林废弃物及猪粪为原材料进行了多次对比实验,确定了滚筒发酵实验设备在以园林废弃物及猪粪为主要原料进行好氧堆肥实验时的最佳运行参数为:初始含水率为70%,填充率为65%,通风频率为5min/60min,翻转参数为转动速度为3r/min,转动时间为2min,每日转动次数为2次。在此基础上,再次进行实验并深入研究实验结果,实验全程对堆肥物料的颜色气味、温度、p H值、碳氮比(C/N)、种子发芽指数(GI)进行监测和分析,实验结果表明本滚筒发酵实验设备进行好氧堆肥实验效果很好,堆肥产品具有较高的腐熟度及安全性。


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