目录目录 (I)摘要 (III)Abstract (IV)第一章前言 (1)1 引言 (1)2餐厨垃圾处理处置现状 (1)2.1 粉碎直排 (1)2.2 肥料化处理 (2)2.3 饲料化处理 (2)2.4 生物发酵制氢技术 (2)2.5 厌氧发酵技术 (3)3 厨余垃圾厌氧发酵技术详探 (4)第二章：工艺计算 (6)2.1初始设计参数 (6)2.2 设计计算参数 (6)2.3反应器的传热计算 (7)2.4确定夹套里水的质量流量 (8)第三章发酵罐的结构设计 (9)3.1 发酵罐尺寸的初选 (9)3.2 发酵罐搅拌器的选型 (10)3.3 发酵罐传热元件的设计 (11)3.3.1 传热元件的选取 (11)3.3.2 夹套的尺寸及连接型式 (12)3.4 发酵罐的具体尺寸的设计计算 (13)3.4.1 发酵罐筒体厚度设计计算 (13)3.4.2 封头厚度计算 (14)3.4.3夹套的壁厚计算 (16)3.5 发酵罐搅拌功率计算及电机的选型 (16)3.5.1搅拌功率计算 (16)3.5.2 电机的选型 (16)3.6 传动装置及选型 (17)3.6.1减速器的选取 (17)3.6.2 联轴器的选择 (17)3.6.3 搅拌轴的设计 (18)3.6.3.1 搅拌轴强度预算 (18)3.6.3.2 按扭矩和弯矩合成计算轴强度 (19)3.6.3.3 搅拌轴临界转速的校核 (21)3.6.4 凸缘法兰的选型 (23)3.6.5 安装底盖的选型 (24)3.6.6螺栓强度的校核 (25)3.7 水压试验 (26)3.8接管及管法兰的设计 (27)第四章发酵罐的附件的选取 (29)4.1 视镜的选取 (29)4.2 温度计测量元件 (29)4.3 挡板的选型 (30)4.4 支座的选型 (30)4.5 转轴的密封 (32)4.6焊接结构设计 (33)结论 (35)致谢 (36)参考文献 (37)附录 (39)50L通用式厌氧发酵罐的设计摘要本设计介绍了餐厨垃圾的成分、特点，综述了目前处理厨余垃圾的基本方法：饲料化技术、堆肥化处理技术、生物厌氧发酵技术。
确定了厨余垃圾的厌氧发酵工艺，先对收集来的厨余垃圾进行预处理：除杂、含水量的调节、PH的调节等，用泵打入发酵罐进行厌氧发酵。
本设计着重于厌氧发酵罐的设计，对发酵罐罐体的尺寸，发酵工艺，搅拌功率，搅拌桨，搅拌轴等进行了设计计算和应力校核。
对于一些相对复杂的设计过程全部运用了MATLAB进行编程计算。
关键词：厨余垃圾；处理技术；厌氧发酵；厌氧发酵罐；搅拌轴设计；MATLAB编程计算50L Universal Design of anaerobicfermentation tankAbstractThis design introduces food waste composition, characteristics, review the current basic kitchen waste treatment method: Feed technology, composting, biological anaerobic fermentation. Kitchen waste to determine the anaerobic fermentation process, the first of collected kitchen waste pretreatment: purification, water regulation, PH adjustment, etc., into the fermentation tank with a pump for anaerobic fermentation. The design focuses on the design of anaerobic fermentation, the fermentation jars of body size, fermentation technology, mixing power, impeller, shaft, etc. Check the design. For some relatively complex design of all calculated using the MATLAB programming.Key words：food waste; processing technology; anaerobic fermentation; anaerobic fermentation; shaft design; MATLAB programming calculation第一章前言1 引言餐厨垃圾主要是指居民日常生活及除此以外的食品加工、饮食服务、单位供餐等活动中产生的垃圾[1]。
餐厨垃圾包括废弃食用油脂和厨余垃圾。
其中废弃食用油脂是指不可再食用的动植物油脂和各类油水混合物，而厨余垃圾是指食物残余和食品加工废料，主要为餐厨垃圾中的固体残留物。
近年来,随着人们生活水平的日益提高以及全球人口的增加，厨余垃圾的产量呈现明显的增长趋势。
目前，全球每年产生的城市生活垃圾为500亿t左右，其中厨余垃圾约占其中的10％～20％[2]。
我国厨余垃圾产量巨大，据国家环境公报显示，2001年城市生活垃圾的清运量13470.4万t，其中厨余垃圾4041.1万～5388.2万t，占城市生活垃圾总量的30％～50％[3]。
目前，国内外厨余垃圾资源化技术主要有粉碎直排、料化处理技术、饲料化技术肥、生物制氢、厌氧发酵处理技术等。
2餐厨垃圾处理处置现状2.1 粉碎直排由于厨房空间有限，因此就地减量处理是餐厨垃圾处理的基本立足点。
目前一些国家普遍采用在厨房配置餐厨垃圾处理装置，将粉碎后的餐厨垃圾排人市政下水管网的方法。
如国外研制的餐厨垃圾机械研磨装置即通过高速运转的刀片将装在内胆的各种食物垃圾切碎搅拌后冲入下水道，这样可部分解决下水道堵塞问题。
但餐厨垃圾粉碎直排容易产生污水和臭气，滋生病菌、蚊蝇和导致疾病传播，油污凝结成块会造成排水管堵塞，降低城市下水道的排水能力，高油脂含量等特性也增加了城市污水处理厂和垃圾填埋场负荷，同时也不可避免地产生二次污染[4]。
2.2 肥料化处理厨余垃圾的肥料化处理方法主要包括好氧堆肥和厌氧消化两种。
好氧堆肥过程是在有氧条件下，利用好氧微生物分泌的胞外酶将有机物固体分解为可溶性有机物质，再渗入到细胞中，通过微生物的新陈代谢，实现整个堆肥过程[5]。
同时，由好氧堆肥引申出一些类似的方法，如蚯蚓堆肥是近年来发展起来的一项新技术，利用蚯蚓吞食大量厨余垃圾，并将其与土壤混合，通过砂囊的机械研磨作用和肠道内的生物化学作用将有机物转化为自身或其他生物可以利用的营养物质。
厨余垃圾的厌氧消化处理是指在特定的厌氧条件下，微生物将有机垃圾进行分解，其中的碳、氢、氧转化为甲烷和二氧化碳，而氮、磷、钾等元素则存留于残留物中，并转化为易被动植物吸收利用的形式[6]。
厨余垃圾的肥料化处理的缺点是肥料质量不高，同时较高质量的堆肥方式成本比较高，推广困难。
2.3 饲料化处理厨余垃圾的饲料化处理原理是利用厨余垃圾中含有的大量有机物，通过对其粉碎、脱水、发酵、软硬分离后，将垃圾转变成高热量的动物饲料，变废为宝目前我国厨余垃圾的饲料化处理技术已趋成熟，有多种类型的处理技术在上海、北京、武汉、济南等城市推广应用。
在饲料化处理中，最为重要的一步工艺就是发酵，在该方向上很多研究都取得了显著成果。
邬苏焕[7]等通过采用多种酵母菌和霉菌的混合发酵，筛选出白地酶 F-1，米曲霉F-6进行优势菌种组合，在一定的发酵条件下，最终得到的饲料粗蛋白含量33.87％，比原料增加了6.85％；陈金钟[8]等采用多菌种混合发酵同时处理泔脚和秸杆，在两者按3:1混合，温度150℃，高压锅中高温湿热酸处理的条件下，获得了粗蛋白> 25％，粗纤维<18％，水分< 10％的高饲料。
但就总体来说，厨余垃圾饲料化同样存在着质量不高、销路不好的问题。
2.4 生物发酵制氢技术氢是一种清洁能源，且燃烧发热量高,因此被普遍认为是最有潜力的替代能源。
传统的化学产氢法;电解水或热解石油、天然气>能耗大且生产成本高，而生物制氢；主要利用光合细菌产氢和发酵产氢>法反应条件温和、能耗低，因而受到关注。
Lay Jiunn-Jyi[8]等从活性污泥中获取微生物，对不同化学组成的餐厨垃圾：糖类（米和马铃薯）、酯类（肥肉和鸡皮）、蛋白质（鸡蛋和瘦肉）进行发酵产氢，得出糖类垃圾的产氢能力大概是其他2类的20倍。
刘敏等[9]采用连续流厌氧发酵法研究了糖蜜废水、淀粉废水与牛奶废水生物制氢，结果表明，糖蜜废水与淀粉废水都是较好的厌氧发酵法生物产氢底物，3大类有机物中碳水化合物是目前技术条件下最具可能性的原材料。
而碳水化合物中，溶解性好的糖比溶解性差的淀粉更具生物产氢可行性，但淀粉比溶解性糖更具有产氢前景，牛奶废水则不适用于作为CSTR反应器中发酵法生物制氢底物。
赵春芳等[10]，进行了以葡萄糖为基质的消化污泥厌氧发酵产氢气的研究，结果表明在厌氧产酸阶段，通过控制体系的PH和污泥停留时间(SRT)，可以得到较高的产氢量。
在PH为5.0、SRT为6h的条件下，产氢能力达到2.298L/(L·D)，日均处理葡萄糖COD负荷8.7Kg。
2.5 厌氧发酵技术由于厨余垃圾容易发酵、变质、腐烂，不仅产生大量的毒素，散发恶臭气体，还污染水体和大气，所以厨余垃圾如果得不到及时的处理，不仅影响城市市容和环境卫生，而且会传播疾病，危害人们的日常生活和身体健康。
但与其他垃圾相比，厨余垃圾因其高碳氮比(C/N)、营养元素多、可生化性强等特点，适合于厌氧发酵的处理技术。
其处理的优点在于利用微生物降解有机成分，不仅具有较高的废物处理效率，而且还可以得到有机肥料、化工产品以及生物气能源等。
目前，在国内外厌氧发酵技术已应用于酒精、食品、制药、化工等行业的废水处理过程中。
随着厌氧发酵技术的广泛运用，国内外已经有将该技术用于厨余垃圾处理的实例，并获得乙酸等化工产品，取得了一定的效果。
为了提高厨余垃圾厌氧发酵产酸的效率，笔者以厨余垃圾为原料，采用正交试验设计方法，研究接种比例、pH值和温度对厨余垃圾厌氧发酵产酸的影响，并最终确定厨余垃圾厌氧发酵产酸的最佳条件[11]。
其具体工艺如下此工艺是以后各种高固体厌氧消化工艺的基础。
3 厨余垃圾厌氧发酵技术详探采用厌氧发酵工艺处理厨余垃圾具有许多独特的优点[12]:(1)厌氧系统可以处理含固率为10%-25%的有机废弃物,厨余垃圾的含固率一般在15%-20%左右,因此发酵前既不需加水也不需要脱水,简化了前处理,也节约了能耗；(2)通常,有机物碳氮比在20-30间最适合厌氧发酵而厨余垃圾的碳氮比在10-25之间,非常适合厌氧发酵,如果碳氮比过低还可以添加猪粪和污泥等碳氮比较高的有机废弃物进行调节；（3）厌氧发酵具有有机负荷高、占地少、周期短、对环境造成的负面作用小特别适合环境要求高的城市；（4）厌氧发酵可以在处理厨余垃圾时，同时处理其它可腐有机物如粪便、污泥等，并根据各种需求添加相应的添加料、制造特种肥料、提高产品的附加值。