好氧堆肥滚筒结构及通风管排布设计

第11卷第5期环境工程学报Vol.11,No.52017年5月ChineseJournalofEnvironmentalEngineeringMay2017收稿日期:2016-01-20;录用日期:2016-06-01第一作者:郑相炜(1992—),男,硕士研究生,研究方向:现代制造工艺及自动化装备。E-mail:zheng_xiangw@163.com∗通信作者,E-mail:xxaapp@sina.com好氧堆肥滚筒结构及通风管排布设计郑相炜,肖爱平∗北京林业大学工学院,北京100083摘要针对现有好氧堆肥技术的不足,设计1台兼具强制通风静态垛与卧式旋转仓二者优势的好氧堆肥用滚筒反应器。运用Fluent软件对大部分发酵时间处于静态的滚筒反应器进行通风效果数值模拟与分析,对比通风管不同排布方式的堆体中小流速区域面积,确定了滚筒底部2根通风管的合理排布方式。关键词好氧堆肥;滚筒反应器;通风;流场模拟中图分类号X705文献标识码A文章编号1673-9108(2017)05-3148-05DOI10.12030/j.cjee.201601143StructuredesignofaerobiccompostingrotationaldrumandarrangementofventilatingpipesZHENGXiangwei,XIAOAiping∗SchoolofTechnology,BeijingForestryUniversity,Beijing100083,ChinaAbstractBecauseoftheshortageofaerobiccompostingtechnology,arotationaldrumreactorwasdesignedthatcombinestheadvantagesofaforcedaerationstaticpileandahorizontalrotarycylinder.ThesoftwareFluentwasusedtosimulateandanalyzetheflowfieldintherotationaldrumreactor,whichwasstaticduringmostfermenta-tionperiods.Theslowairvelocityareaswerecontrastedtodeterminethearrangementoftwoventilatingpipesatthebottomofthedrum.Keywordsaerobiccomposting;rotationaldrumreactor;aeration;flowfieldsimulation堆肥化处理是我国资源化处理利用有机固体废弃物的有效途径之一。它是通过一系列微生物活动的复杂过程使有机固体废弃物达到稳定化、无害化[1]。按利用菌种性质,可分为好氧和厌氧堆肥。由于好氧堆肥与传统自然堆肥法相比,好氧堆肥效率高,堆肥时间短,能有效控制臭味挥发,使用较为广泛。根据好氧堆肥技术的研究现状[2-11],总结得出各好氧堆肥技术的对比见表1。不难发现:条垛式好氧堆肥法与强制通风静态垛法都存在发酵周期长和发酵期间异味大的问题;槽式好氧堆肥法由于设备研发、场地基础建设以及使用期间动力能耗大等问题使得投资费用很大;立式发酵塔和卧式旋转仓虽然自动化程度高,但是设备是连续运行的,相应地使用期间动力能耗就会很大,并且堆肥产品还有潜在不稳定性的问题。为了克服上述缺点,通过功能整合和结构优化,将强制通风静态垛与卧式旋转仓2种技术结合起来,设计1台好氧堆肥用滚筒反应器,使其成为1台处理效率高、投资少和运行成本低,适用范围广的资源化处理设备。在设计滚筒底部2根通风管的排布方式时,由于没有相关行业标准,又考虑到其对通风效果的影响,而若要达到强制通风静态垛的堆肥效果,就要达到相同的通风效果。因为通风会影响堆体温度、含水量和堆体中的氧浓度,是堆肥过程能否顺利进行的关键因素[12];所以可以运用Fluent软件对滚筒内部流场进行模拟分析,为确定滚筒底部2根通风管的合理排布方式提供理论依据。第5期郑相炜等:好氧堆肥滚筒结构及通风管排布设计表1好氧堆肥技术的比较Table1Comparisonofaerobiccompostingtechnology好氧堆肥技术条垛式强制通风静垛槽式立式发酵塔卧式旋转仓搅拌形式间歇无间歇连续连续通风形式自然强制强制强制强制占地面积大大大中中发酵周期最长较长较长较长短生产能力大大大中小动力能耗中小中大大投资费用较高低最高较高较高异味大小最大较大较大小小产品稳定性相对较好好好潜在不稳定性潜在不稳定性1滚筒反应器的结构方案及工作原理将强制通风静态垛与卧式旋转仓2种技术结合起来,改卧式旋转仓搅拌方式为间歇式,且大部分时间1