1、本課題來源及研究的目的和意義。
隨著城市人口急劇增加，中國每年有大量的有機固體廢棄物產生，主要種類包括畜
禽糞便、作物秸稈、污泥和城市垃圾等。這些有機固體廢棄物很大一部分沒有得到妥善處理，對中國城鄉(xiāng)環(huán)境正形成巨大的壓力。而近年來，各地環(huán)境日趨嚴峻，這些廢棄物的處理問題越來越引起人們的重視，如何有效的利用這些廢物使之變廢為寶成為現在首要解決的問題。
隨之就出現了堆肥技術。即在受控制條件下, 利用微生物的作用和酶活性加速有機物的生物降解和轉化,最終使有機物達到腐熟化和穩(wěn)定化的過程。堆肥一般采用在好氧條件下，利用微生物將污泥中的有機質分解、轉化成腐殖質的過程，并殺滅其中的病原微生物和寄生蟲（卵）。堆肥過程不僅可以減少有機固體廢棄物的體積、重量、臭味, 殺滅病原菌、蟲卵、植物種子等,同時會產生大量的腐殖質[11]。生產出來的堆肥品, 可以作為土壤調理劑和植物營養(yǎng)源, 能有效地改善土壤結構、提高土壤肥力，是一種無害化、減量化和穩(wěn)定化的綜合處理技術。好氧堆肥是實現城市污泥無害化、減量化和資源化的有效方法，處理后的污泥垃圾進行土地利用是很有前景的一種處理方式[1]
2、本課題所涉及的問題在國內外研究現狀及分析。
2.1國內研究現狀：目前，堆肥處理存在很多問題，主要包括：調理劑添加過多、堆肥效率低、能耗較大、堆肥產品質量不穩(wěn)定、污泥堆肥施用量確定不科學等[1]。在中國,囿于當前的經濟現狀,高度機械化、自動化的堆肥設備成本太高,不符合中國的國情。所以要在中
國發(fā)展堆肥產業(yè)和堆肥技術,就必須去尋找一個成本較低、操作方便、維護性較好、真正適合中國國情的堆肥工藝和技術[15]。
2.2國外研究現狀：在國外,堆肥技術正在向著機械化、自動化的方向發(fā)展,而為了防止對環(huán)境的二次污染,堆肥也趨向于采用密閉的發(fā)酵倉方式[15]。成熟的技術堆肥方法主要有5種，即定期翻堆條垛式、通風靜態(tài)垛式、被動通風條垛式、反應器式和蠕蟲堆肥系統(tǒng)[14]。根據攪拌過程的不同分槳式攪拌器、渦輪式攪拌器、推進式攪拌器、錨式攪拌器、框式攪拌器、螺帶式攪拌器、螺桿式攪拌器、圓盤鋸齒式攪拌器等等。
目前，國外垃圾堆肥廠數量總體呈下降趨勢，但垃圾堆肥技術的發(fā)展并沒有停頓，應用最廣的是機械生物技術（MBT)。河北省高碑店市的垃圾處理即采用德國先進的MBT主體技術，對垃圾進行機械分揀、生物處理和后處理，產生生物穩(wěn)定的堆肥產物，設計每年可處理城市生活垃圾4萬余噸[16]。
有關堆肥技術的研究目前仍是國內外的熱門課題,不斷改進堆肥工藝、設備、降低經濟成本、提高堆肥成品質量是研究者們研究的主要方向。
3、 對課題所涉及的任務要求及實現預期目標的可行性分析：本學期對于此次課題的主要設計內容和裝置分析已經有了初步的思路，堆肥裝置的容積設計為直徑1米左右的圓柱形，主要可以分為攪拌裝置，傳動裝置，動力裝置，其次還有取料、布水系統(tǒng)等。其中重點設計部分是攪拌裝置，其次是傳動裝置和布水系統(tǒng)。其中攪拌軸的設計分析完成，傳動部分的帶輪設計分析完成。接下來的設計內容主要就是計算部分。
4、 本課題需要重點研究的、關鍵的問題及解決的思路
4.1 、研究的主要內容：新型好氧堆肥裝置主要包括攪拌裝置、動力裝置、傳動裝置及爆汽、布水和取料等部分。在攪拌裝置的設計部分，主要是攪拌反應釜的設計。
確定底間距，底間距與攪拌容器內徑比值一般在0. 05～ 0. 3范圍內選取,在槳型、槳徑確定的前提下,該比值越小,固相完全離底懸浮臨界轉數越小,因此,在滿足底層槳軸向排量的前提下,該比值盡量取最小值。
確定層間距，層間距與槳徑之比一般在0. 5～ 2. 0范圍內,由攪拌槳軸向作用范圍和反應釜高度決定攪拌槳層數。對于兩層以上的多層槳,要調整槳徑和層數取得較合理的層間距,使上下兩層槳作用范圍既能相接又不重疊過多,達到攪拌效果好軸功率低的效果。
確定攪拌槳轉速，一般轉速越低,攪拌效果越好,電機功率要求也大,反之亦然；確定攪拌裝置電機功率根據槳型和裝置特性,確定各層槳功率準數,再用各層槳功率準數、槳徑、轉速及物料密度計算各層槳軸功率,計算各層槳軸功率之和,同時將傳動系統(tǒng)效率、電機儲備系數考慮在內,即可確定攪拌裝置電機功率。
設計攪拌軸確定葉片按攪拌軸傳遞功率、軸強度、軸剛度以及臨界轉速分別計算軸最小直徑,取計算值中較大值為軸最小直徑;另外還要考慮,軸上開孔、開槽、以及介質腐蝕的影響一般增大軸徑4～ 15%。對于直徑小于6m、高徑比小于1. 2的攪拌軸采用實心軸,底部可不加底軸承;對于直徑大于6m、高徑比大于1. 2的攪拌軸采用空心軸,底部需加裝底軸承；
攪拌軸的設計部分完成后就可以進行電動機功率的選擇。
傳動裝置的設計部分主要是帶輪的設計和V帶的選擇。帶傳動具有良好的撓性，可緩和沖擊吸收震動，過載保護且結構簡單成本較低，所以在電動機和減速器之間選擇用帶輪傳動。
整個堆肥系統(tǒng)的布水系統(tǒng)主要是在攪拌軸及槳葉里，類似于穿孔配水，穿孔管布水系統(tǒng)由于其結構簡單、加工方便、成本低廉而被廣泛應用于給水和污水處理系統(tǒng),如濾池、厭氧反應器、沉淀池等的布水系統(tǒng)。目前穿孔配水管的設計理論是基于工程流體力學的伯努利方程( 孔口出流公式) ，將配水管的孔口看作薄壁孔口，即孔口處的出水可視為薄壁小孔口出流，但因為穿孔管是分布在肥堆內所以需要一定的壓力才能將水泵出。目前對穿孔布水管布水均勻性的改進主要有兩種: 一是擴大配水管的管徑和減小孔口的開孔面積，以減小管內水頭損失并增大孔口處的局部水頭損失，減少孔口之間的水頭差值以此來平衡孔口間的流量差距; 另一種是采用變間距的方法，孔口間距沿水流方向依次減小，使單位長度管道上的出水流量相等。
4.2、解決思路：
5完成本課題所必須的工作條件及解決方法：在解決問題的過程中，需要進行實際的堆肥，因為需要測量一些數據如長方形材料板在不同深度和重力下的粘滯力及V字板在不同深度的粘滯力。并根據這些數據來計算前面提到的攪拌軸的設計部分。根據之前設計思路，整個裝置分為攪拌裝置，傳動裝置及動力裝置。攪拌裝置又分為槳葉和倉體，槳葉的設計就需要用到測量所得的數據，包括肥料的重力和肥料與槳葉之間的粘滯力。傳動裝置分為減速器與懸臂軸，懸臂軸要進行扭矩校核。
6、 完成本課題的工作方案及進度計劃：首先，拿到課題要分析課題所涉及的內容，構思一下，查閱大量相關文獻。然后撰寫開題報告，確定要設計的裝置。最后進行設計計算，整理，撰寫設計論文。
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