目前,能源短缺的问题在世界范围内越来越突出,积极的探索研究新能源技术将是未来重点的研究方向。同时,我国城市生活垃圾以及农牧业产生的多元有机固体废弃物逐年增多,很多在未处理或者处理不当后,排入到自然环境中,造成近年来生态环境越来越恶化,使得多元有机固体废弃物的处理逐渐引起了人们的关注。多元有机固体废弃物处理既可以提供清洁能源,减缓能源短缺问题,又可以有效分解固体废弃物使其避免直接排入到环境中造成环境污染问题。在处理有机固体废弃物时,干式厌氧发酵由于其处理时含固率高、无沼液外排、沼渣易于做成有机肥等优点而被广泛关注和研究。干式厌氧发酵既存在许多优势但也存在许多不足,不足在于本身含固率高,物质流动性差造成发酵过程中传质传热差,温度调节不均衡、物料容易酸化;系统的发酵工艺复杂,使得难以对其发酵过程进行精确控制,特别是很多沼气工程的控制系统还使用着人工的半自动控制,控制精度低且稳定性差。厌氧菌发酵系统中温度是主要控制参数,而且温度控制精度的高低将直接影响到厌氧发酵物料发酵的水平以及产气量大小。因此本文在研究分析国内外干发酵沼气工程的基础上,设计了单体发酵反应器,对反应器的增保温性能以及系统的控制性能进行研究,主要研究:(1)针对物料传质传热差、温度调节不均衡及酸化等问题,设计了单体厌氧干发酵反应器并进行了建模仿真。对反应器的保温性进行研究,选用合适的保温材料,设计内壁盘管辅助调节反应器内温度;利用增温沼液,采用内部喷淋方式解决物料中心内部温度传质传热问题,沼液喷淋间接反馈调节发酵库物料的酸碱性。(2)对厌氧发酵反应器的控制系统进行研究,在确定主要控制参数及控制目标后,针对温度在厌氧干发酵控制中的复杂性和重要性,重点对反应器内部温度传递进行研究。由于物料反馈抑制和温度调节的大惯性、纯滞后、非线性特点以及现阶段还未有统一的干发酵反应模型,工程控制的数学模型难以实现。基于现有控制理论,利用沼液喷淋方式解决发酵增保温问题,设计出适合发酵系统温度控制的控制器,并进行了仿真对比,分析其设计性能。(3)对干发酵库控制系统软硬件选型、设计;对组态软件的设计与开发。最后进行了投料及控制系统的调试运行,对试验结果进行了分析。经试验:厌氧干发酵反应器在36.5℃水温条件下,24小时温降2℃。投料运行时反应器内温度保持在35±0.8℃,沼液温度36±0.5℃。系统具有稳定性高、基本无超调、调节时间较短等特点。厌氧反应器产气量和降解率均有不同程度提高。