近年来,我国农业废弃物的总量不断增加,大量农业废弃物没有进行合理利用,既浪费了资源又对环境造成了严重的损害。处理农业废弃物的手段一般为无害化、减量化与资源化。沼气工程,将秸秆、禽畜粪便、尾菜等农业废弃物混合厌氧发酵制备沼气,应用于烧菜、取暖等农户的日常生活中,提升了废弃物的利用效率。我国厌氧发酵技术仍处于起步阶段,存在厌氧发酵过程中发酵不彻底、沼气纯度和产率较低等诸多问题。针对以上问题,为提高湿式厌氧发酵原料的预混效率,以牛粪、秸秆、尾菜为原料,研发设计了一种湿式厌氧发酵原料匀质化混合装置,并进行了相应的试验研究。主要研究内容如下:(1)通过查阅文献,结合湿式厌氧发酵原料的厌氧发酵过程,明确原料配比、浓度、温度等条件对产气率的影响。以牛粪、秸秆、尾菜为原料,采用烘干法测量原料含水率,人工搅拌测量原料混合均匀性,进行湿式厌氧发酵原料匀质化混合装置的整体结构设计,包括混合罐体设计、保温材料选择、动力装置选择、电控箱设计等部分。(2)混合装置的两级搅拌轴的设计与CFD数值模拟。通过搅拌轴的结构选型试验对两级搅拌轴进行了设计并仿真建模。为分析设计的两级搅拌轴的实际混合效果,对两级搅拌轴进行CFD数值模拟,将湍流模型用于混合罐内宏观混合模拟。对不同转速条件下的流动状态进行分析比较,通过对速度场、速度矢量图、压力场、涡量分布图和浓度分布图的分析,探究转速对混合罐内流体的流动特性的影响,为后续设计优化提供理论指导。(3)确定匀质化混合装置的搅拌性能指标,对两级搅拌装置的搅拌性能进行试验与分析,并将人工搅拌与机械搅拌的搅拌性能比较。分别以混合时间、转速、浓度、配比为试验因素,以变异系数为评价指标,进行四因素三水平正交试验。试验结果表明,混合原料的变异系数均小于7%,且装置搅拌效果远高于两种人工混合搅拌方式,确定装置搅拌可以有效的提高湿式厌氧发酵原料的混合均匀性。(4)确定匀质化混合装置的加热保温性能指标,对加热保温装置的加热保温性能进行了试验与验证。秸秆、牛粪、尾菜干物质比1:2:1,干物质浓度3%、6.5%、10%条件下的混合原料,二级混合搅拌过程中,加热保温装置可将混合原料的温度提升5.25±0.45℃,证明加热保温装置可以有效提升湿式厌氧发酵原料的初始温度。