目前我国的烟草产量和种植面积居世界首位,每年的烟草种植中,产生了大量的废弃烟秆和低次烟叶。而我国养猪行业规模庞大,每年猪场中也会产生大量猪粪等废弃物。为了更好地保护环境和循环利用农产品废弃资源,解决废弃资源利用的难题十分紧迫。本论文主要针对解决废弃烟秆、低次烟叶、猪粪等未能很好实现资源化利用的问题展开研究。首先,设计有氧控温堆肥装置,进行不同物料配比、不同含水率等堆肥实验,同时对堆肥指标数据进行关联性分析,分析工艺条件对堆肥的影响,并构建的有氧堆肥反应器堆肥模型来进行仿真分析,在实验中去验证建模的有效性。其次,从低次烟叶中提取出绿原酸,重点实现基于动力学数学模型对提取绿原酸工艺的仿真分析。本论文主要研究内容如下:1)研制实验室温控有氧堆肥装置。其中钢桶空间容量为40升,控根容器可容纳堆肥20升,通过防水探头对堆肥的底部温度、中部温度、酸碱度、含水率以及桶内温湿度进行监控。利用智能控制系统控制加热,确保堆肥发酵所需的环境温度。两通路的打氧器能够给控根容器中的肥堆通风和提供氧气,进行有氧发酵,高清录像监控系统确保堆肥各项数据的获取。2)废弃烟秆和猪粪混合堆肥条件优化研究。为确定烟杆和猪粪堆肥的最佳工艺,设定了含水率在51%、58%、65%条件下的单因素实验。通过调整烟杆和猪粪的配比来探究最佳工艺。设定烟杆和猪粪的比例分别为1.4:1、1:1.4、0:2.8。不同含水率及不同物料配比的堆体发酵持续30天左右结束。在堆肥周期结束前后及中间,取样检测得出硝态氮、氨态氮等的含量变化。同时根据模糊评价腐熟度的方法,对堆肥腐熟度进行评价。3)废弃烟杆与猪粪有氧堆肥反应器堆肥模型的构建及其参数分析。在堆肥热量平衡模型以及有机质降解模型的基础上,建立起堆肥温度变化的matlab仿真模型。根据实验测定的堆肥的含水率,以及自由空域,可以获得有机质降解系数以及堆肥有机质降解热参数,从而对不同工艺条件下堆肥温度变化曲线进行了仿真。将对应的试验升温曲线与仿真升温曲线进行对照,并采用单尾、成对检验的t-test方法进行差异分析,发现仿真曲线和实验曲线无显著性差异,验证了仿真模型的有效性和准确性。通过仿真模型,可以预测出堆肥在各种工艺条件下的大致升温状况,为指导堆肥工艺提供了理论依据。4)低次烟叶绿原酸提取仿真模型的构建以及参数分析。根据天然药物提取过程中的动力学数学模型,建立了废弃烤烟绿原酸提取的动力学matlab仿真模型,采用高效液相色谱法测定烟叶绿原酸含量,并且确定了模型参数。通过仿真数据和实验数据的对照分析,验证了模型仿真结果的准确性,给出了绿原酸提取过程中含量的大致变化规律,为绿原酸提取工艺研究提供进一步参考依据。本课题设计制作了温控有氧堆肥装置并应用于堆肥实验,达到了设计目标;构建了在有氧堆肥反应器堆肥条件下的,废弃烟杆与猪粪的堆肥模型,在依据有氧堆肥装置及堆肥等数据设置相应模型参数后,进行仿真及对照实验分析,验证了模型的准确性;从实验的角度,对堆肥的指标进行了检测,获得了相应的数据,经检测得出堆肥已经达到腐熟。