生活垃圾堆肥工艺操作虚拟仿真实验系统简介

文章来源:发布时间:2015-10-01浏览次数:

  垃圾堆肥是处理与利用垃圾的一种方法,是利用垃圾或土壤中存在的细菌、酵母菌、真菌和放线菌等微生物,使垃圾中的有机物发生生物化学反应而降解(消化),形成一种类似腐殖质土壤的物质,用作肥料并用来改良土壤。垃圾堆肥技术在中国农业生产中早有应用,而作为科学进行研究探讨此法则始于1920年。按细菌分解的作用原理,分为高温需(好)氧法和低温厌氧法堆肥。按堆肥方法,分为露天堆肥法和机械堆肥。堆肥法操作一般分为4步:①预处理,剔出大块的及无机杂品,将垃圾破碎筛分为匀质状,匀质垃圾的最佳含水率为40-60%,碳氮比约为(20-30):1,达不到需要时可掺进污泥或粪便;②细菌分解(或称发酵),在温度、水分和氧气适宜条件下,好氧或厌氧微生物迅速繁殖,垃圾开始分解,将各种有机质转化为无害的肥料;③腐熟,稳定肥质,待完全腐熟即可施用;④贮存或处置,将肥料贮存,肥料另作填埋处置。

  该虚拟仿真的垃圾堆肥厂日处理可堆肥垃圾23吨(含生活垃圾、厨余垃圾和餐厨残渣)。在堆肥工艺技术上采用的是近年来欧洲在垃圾堆肥领域所普遍采用的好氧式隧道堆肥技术。这种技术的优点是工厂自动化程度高、环保系数高、设备相对不容易过度磨损,使用寿命较长,而且每个隧道内部工艺都可以直接独立控制。

  垃圾堆肥工艺见图2-46~图2-48所示。 

堆肥工艺虚拟仿真实验全流程.png

图2-46 堆肥工艺虚拟仿真实验全流程 

 图2-47堆肥处理前预处理流程示意.png

图2-47堆肥处理前预处理流程示意 

图2-48 发酵仓操作.png

图2-48 发酵仓操作 

  (1) 功能:系统包括垃圾堆肥前的预处理,进料控制系统,隧道发酵以及最终熟化的运行过程模拟等模块,可以通过人机交互操作,模拟控制进厂垃圾的不同成分及进料方法,调节垃圾的含水率、有机成分、温度等影响因素,并调用对应的传质模型对不同操作条件和过程进行数学分析,显示各种工况下,生活垃圾堆肥的效果。

  (2) 效果:这是综合性很强的实验,体系提供生活垃圾预处理系统、垃圾进料系统以及厌氧或好氧发酵系统的几何模型和数字模型,几何模型在前台模拟生活垃圾运送过程、进料的条件和控制参数、厌氧或好氧发酵过程以及垃圾稳定化程度等各种动作,而对应的数字模型在后台采集其工作状态,并对其进行传质和分解过程分析。通过这个实验,学生可以改变操作进料条件,观测生活垃圾堆肥过程中微生物分解或发酵的过程、垃圾腐化程度等,并获得体系内各系统的运行参数以及对垃圾的减量化、稳定化的程度等输出情况。