全自動鏈板式翻拋機在養(yǎng)雞場堆肥中的應用

近20年來，我國養(yǎng)雞業(yè)發(fā)展迅猛，養(yǎng)雞場的飼養(yǎng)規(guī)模越來越大，產生的雞糞不僅量大而且分布上呈現(xiàn)相對集中的趨勢。糞便除了一部分集中在大中型養(yǎng)雞場，大部分產生于有養(yǎng)雞習慣的養(yǎng)雞鎮(zhèn)和養(yǎng)雞村。

集約化養(yǎng)殖引發(fā)的糞便污染問題日益突出，多數(shù)養(yǎng)雞場糞便未經(jīng)處理即排放，污染空氣、土壤和水源，尤其嚴重的是大量糞便的產生和積聚，又成為孳生蚊蠅、細菌繁殖和傳播疾病的傳染源，影響畜禽生長和人體健康。

眾所周知，雞糞是一種很好的有機肥原料，但未經(jīng)處理的雞糞便中因含有病原菌，營養(yǎng)成分易分解流失而降低肥效，以及不便運輸和保存等一系列問題而不能作為有機肥料直接應用于農田。

為此，國家頒布了相應法規(guī)和標準，規(guī)定畜禽糞便在施用到農田前必須經(jīng)過無害化處理，并鼓勵進行資源化再生利用生產各種有機肥產品。好氧堆肥技術是利用堆肥設備，在有氧條件下，利用好氧微生物作用使有機廢棄物達到穩(wěn)定化、無害化，進而轉變?yōu)橛欣谕寥佬誀罡牧己妥魑锷L的優(yōu)質有機肥的方法。

近年來，隨著認識的不斷加深，我國各地一些養(yǎng)雞場陸續(xù)開展雞糞好氧堆肥的工程實踐，例如采用槽式發(fā)酵方式，取得一定實效，但是仍存在堆肥設備簡陋、翻拋設備專業(yè)性差和自動化程度低以及發(fā)酵槽布局占地面積大等問題，一定程度上抑制了養(yǎng)雞地區(qū)規(guī)?；逊示偷靥幚黼u糞的積極性。

因此，針對我國養(yǎng)雞場雞糞機械化堆肥處理的迫切性和促進有機肥生產技術良性發(fā)展的需要，中國農業(yè)機械化科學研究院中機華豐（北京）科技有限公司開展了新型鏈板式翻拋機系列產品研發(fā)和推廣工作。

1.鏈板式翻拋機的工作原理及特點

1.1工作原理

鏈板式翻拋機適用于槽式發(fā)酵。該翻拋機工作原理如下：整機工作架置于發(fā)酵槽上，可沿槽上軌道縱向前后行走。翻拋小車置于工作架上，翻拋部件和液壓系統(tǒng)安裝在翻拋小車上。

工作架到達指定的翻拋位置時，翻拋小車的翻拋部件經(jīng)由液壓系統(tǒng)操縱緩慢深入槽中，翻拋部件（鏈板）開始連續(xù)轉動，并隨工作架整體沿槽前進。翻拋部件不斷攫取槽內物料并斜向輸送到工作架后方落下，落下的物料重新置堆。沿槽完成一個行程的作業(yè)后，液壓系統(tǒng)將翻拋部件抬升到不與物料干涉的高度，工作架整體連同小車后退至發(fā)酵槽翻拋作業(yè)的初始端。

如果是寬槽，翻拋小車橫向朝左或右移動一個鏈板幅寬的距離，然后放下翻拋部件深入槽中，開始另一幅物料的翻拋作業(yè)行程。每個發(fā)酵槽翻拋次數(shù)取決于發(fā)酵槽的寬度，一般一個槽寬2~20m，每個槽完成全部翻拋需要分別進行1~10作業(yè)行程（循環(huán)），直至完成全槽翻拋作業(yè)。

該機沿發(fā)酵槽軌道行走作業(yè)，在翻拋過程中將發(fā)酵物料連續(xù)的攫取、拋起、散落，并由此產生沿發(fā)酵槽縱向后位移4m，即每天整槽進料長度4m，每天整槽出料長度4m。

1.2設備結構示意圖及主要技術參數(shù)：

鏈板式翻拋機由翻拋部件、橫向移動裝置、縱向移動裝置、液壓系統(tǒng)、電控系統(tǒng)等組成。設備結構示意圖見圖1。

1、翻拋部件 2、橫向移動裝置 3、縱向移動裝置 4、電控系統(tǒng)5、液壓系統(tǒng)6、發(fā)酵槽

圖1 FL41×2000型鏈板式翻拋機結構示意圖

1.3主要技術參數(shù)：

⑴ 翻拋鏈板寬度：2.0m；

⑵ 每次拋料距離：4m；

⑶ 發(fā)酵槽寬度：2.0~20.0m；

⑷ 發(fā)酵槽高度： 2.0m；

⑸ 物料層最大高度：1.8m；

⑹ 處理能力/槽：14.4~144m3/d；

⑺ 配套動力：29.95kW；

⑻ 前進速度：120m/h，后退速度：240m/h；

1.4鏈板式翻拋機的適用特點

根據(jù)所處理雞糞物料的特性和發(fā)酵槽尺寸，鏈板式翻拋機在設計上做出了更多的考慮。

(1) 該機適合用于高槽和寬槽的大尺寸發(fā)酵槽，能節(jié)省堆肥車間面積，降低土建投資。傳統(tǒng)的槽式翻拋機一般適合高度0.8~1.5m發(fā)酵槽，而該機適合高度1.5~2.0m發(fā)酵槽，并能滿足20m寬的大型寬槽作業(yè)要求。這樣，與矮的窄的小尺寸發(fā)酵槽相比，堆肥車間面積可以減少40~60%，發(fā)酵槽建筑成本至少可以降低1/3。

(2) 采用優(yōu)化的多齒鏈板式結構設計。特殊的齒板外形結構和組織排列方式，使翻拋機運行阻力降低，適合深槽作業(yè)并滿足雞糞粘濕特性物料的翻拋要求。該翻拋機通過橫向和縱向移位機構，可使翻拋部件在同一個發(fā)酵槽內實現(xiàn)槽內任意位置作業(yè)，提高了操作靈活性，降低了配套電機裝機容量和配電要求。

(3) 物料翻拋水平移動距離大且高位拋散，與空氣接觸充分，易降水分。槽內物料經(jīng)鏈板輸送到3m高位后向下連續(xù)拋落，物料水平位移達4m之遠，使翻拋過程中物料運動軌跡長，與空氣充分接觸，即提高了物料供氧時間，又便于水分揮發(fā)，促進好氧發(fā)酵快速完成，非常適合處理量大、氣候潮濕、連續(xù)發(fā)酵的場合。

(4) 配備強力穩(wěn)定的液壓升降系統(tǒng)升降翻拋部件。在翻堆的開始和結束時，通過遙控或現(xiàn)場操作，可依靠液壓升降系統(tǒng)輕松實現(xiàn)翻拋部件的升降，運行平穩(wěn)，可靠快捷。

(5) 采用控制柜集中控制整機操作，手動控制和自動控制相結合，現(xiàn)場操作工人不必隨機作業(yè)，只需在發(fā)酵槽一端或遠處即可遙控完成全部操作，大大改善了作業(yè)環(huán)境。

(6) 可選配槽式原料布料機或者自動出料裝置。提高了物料進出效率和方便性。

(7) 配備移行機換槽可以實現(xiàn)翻拋機一機多槽作業(yè)，節(jié)省設備投資。

(8) 根據(jù)設計需要，發(fā)酵槽底部可以安裝曝氣系統(tǒng)實現(xiàn)靜態(tài)曝氣向物料輔助充氧。

2.堆肥發(fā)酵工藝設計

根據(jù)養(yǎng)雞場每天都有鮮雞糞產生的情況和及時處理要求，建議采用連續(xù)式發(fā)酵工藝，即每天把新雞糞等物料混合物送到發(fā)酵槽的一端，發(fā)酵處理完的物料則從發(fā)酵槽的另一端運出。

過程如下：鮮物料送入發(fā)酵槽進料端的堆放區(qū)后，翻拋機開始作業(yè)，每翻拋一次物料都會向出料端移動4m距離，這樣經(jīng)過一個發(fā)酵周期后，物料被移動到發(fā)酵槽的出料終端。發(fā)酵槽內物料的移動速度是通過調整翻拋機運行方式及翻拋次數(shù)來實現(xiàn)。

在采用鋪糞布料車的情況下，可利用布料車將各種待發(fā)酵和混合的物料在發(fā)酵槽內進行均勻地按層鋪放。根據(jù)實際需要如出現(xiàn)一機多槽使用的情況，可采用移行車來實現(xiàn)翻拋機和布料車的換槽。

2.1發(fā)酵周期設計

充足的好氧堆肥時間是堆肥有機物充分分解達到穩(wěn)定化和無害化的保障。通過對不同堆肥階段，不同溫度條件下的堆肥時間的合理控制，能夠有效地加速堆肥進程，提高堆肥商業(yè)化生產經(jīng)濟效益。

一般情況下，每批物料從進料端到出料端，發(fā)酵的全過程在加生物發(fā)酵菌的情況下需要15天左右時間，具體時間應當根據(jù)當?shù)貧夂驐l件、原料配方及最終產品的含水率要求進行相應調整。

2.2發(fā)酵槽長度設計

發(fā)酵槽長度根據(jù)發(fā)酵周期、每次拋料距離和日翻拋次數(shù)確定，計算公式為：

式中：L：發(fā)酵槽長度(m)

d: 發(fā)酵周期，天數(shù)

S：每次拋料距離(m)，

n：日翻拋次數(shù)，次數(shù)

2.3發(fā)酵槽數(shù)設計

發(fā)酵槽的數(shù)量的計算公式為：

式中：N：發(fā)酵槽數(shù)

Q：每天需處理原料量(m3)，

W：發(fā)酵槽寬度(m)，

H：發(fā)酵槽內物料高度(m)

以100萬只蛋雞存欄量的養(yǎng)雞場為例，每天約產鮮雞糞100噸，添加20%秸稈輔料后，密度按0.8 t/m³計算，日處理原料總量為125m³。如果發(fā)酵周期設計為15天，日翻拋次數(shù)1次，每次翻拋物料移動距離4m，則發(fā)酵槽長度為60m。若發(fā)酵槽寬度為20m，物料高度為1.8m，物料日進料長度4m，每槽日進料144m³，則該養(yǎng)雞場需要建1個發(fā)酵槽。設備配備：FL41×2000型鏈板式翻拋機1臺。1個發(fā)酵槽每天一次翻拋作業(yè)合計10~12小時。如果日處理雞糞量較大，可以增加發(fā)酵槽和翻拋機數(shù)量；如果處理雞糞量較少，可以選擇較窄的發(fā)酵槽（2m、4m、6m寬等）和相應的翻拋機型號。通過選擇不同的發(fā)酵槽規(guī)格和翻拋機型號規(guī)格，可以滿足不同存欄量養(yǎng)雞場的堆肥使用要求。

3.堆肥過程控制

雞糞槽式好氧堆肥是一個復雜的過程，要達到良好的堆制效果，必須控制一些主要影響因素，尤其是含水率、碳氮比、溫度、顆粒直徑，以及氧氣濃度和pH值等。這些因素決定微生物活動強度，從而影響堆肥的速度與品質。

3.1 含水率 

工程實踐結果表明，雞糞堆肥發(fā)酵最合適的含水率則以50-60%為好。若含水率過高，有礙于通風，溫度難于上升，分解速度明顯降低，造成厭氧狀態(tài)后不利于好氧微生物生長并易產生H2S等惡臭氣體。含水率過低不能滿足微生物生長需要，有機物難于分解。通常原料水分可以通過添加低水分輔料或者堆肥成品回摻等方式來調節(jié)。當然水分還與發(fā)酵槽的深度有關系，通常槽越深其要求的水分就應越低。因為過多的水分會導致密實和減少空氣空隙，阻礙適量空氣向物料內的輸送。所以，建議槽內物料高度一般情況下不應高于1.8m。堆肥完成后物料含水率一般可降至40%左右。

3.2 碳氮比 

一般情況下，使用雞糞為主的原料進行堆肥，碳氮比最佳的范圍為25:1-30:1，合理的范圍為20:1-40:1。添加碳源輔料是調整水分和碳氮比最經(jīng)濟和有效地辦法，碳源輔料包括作物秸稈、米糠、花生殼、中藥渣、廢棄的蘑菇菌棒、棉籽殼和鋸末等，可根據(jù)當?shù)貤l件選擇最適合的原料。物料進入發(fā)酵槽以前，需將雞糞和碳源輔料按比例均勻混合。針對堆肥發(fā)酵開發(fā)的配料混合難這一問題，中國農機院還專門開發(fā)了一種原料預混機，預混機按照電子儀表設定好的配方，將各種原料分別通過裝載機或人工投入到配料混合機內，達到將主料和輔料混合均勻的作用，自動化程度高，操作直觀方便。

3.3 溫度

高溫堆肥溫度最好控制在55-65℃，7天左右。物料溫度的控制過程一般是通過控制供氧量和向外排氣來實現(xiàn)的。一般而言，在發(fā)酵的初期3-4天中，供氣的主要目的是滿足供氧，使生化反應順利進行，以達到提高物料溫度之目的。當發(fā)酵溫度升到峰值以后，供氧量的調節(jié)主要以控制溫度為主。必須加大供氣量，加大向外排氣量，通過水分帶走熱量，使物料溫度下降。在實際生產中，往往通過溫度—供氧反饋系統(tǒng)來完成溫度的自動控制。建議堆肥車間采用透光好的陽光膜或陽光板，升溫和保溫效果明顯，一年四季都可以進行堆肥。

3.4 通風供氧量

供氣是好氧發(fā)酵成功的重要因素之一，其主要作用在于：（1）提供氧氣，以參與微生物的發(fā)酵過程；（2）通過供氣量的控制，調節(jié)最適溫度；（3）在維持最適溫度的條件下，加大通風量可以去除水分。目前，一般是通過測定堆層中的氧濃度和耗氧速率來了解堆層生物過程和需氧量。堆肥過程中合適的氧含量應在5%～15%，氧含量一旦低于5%，氧就成為好氧堆肥中微生物生命活動的限制因素，并容易使堆肥容易產生厭氧而產生惡臭。通風供氧量通常由翻拋機動態(tài)攪拌充氧和發(fā)酵槽底部曝氣系統(tǒng)靜態(tài)曝氣兩種方式共同完成，以前者為主。

3.5 顆粒度

堆肥過程中供給的氧氣是通過顆粒間的空隙分布到物料內部的，顆粒度的大小對通風供氧有重要影響，因此，對堆肥原料顆粒尺寸有一定的要求，最佳值為1～2.5cm。此外，決定物料粒徑大小時，還應從經(jīng)濟方面考慮，因為破碎的越細小，動力消耗越大，處理費用就會增加。

3.6 pH值

適宜的pH值可使微生物有效地發(fā)揮作用，而pH值太高或太低都會影響微生物的活動，進而影響整個堆肥過程。一般認為pH值在7.5～8.5時，可獲得最大堆肥速率。當堆肥原料的pH值不在此范圍內時，通常需要通過添加輔料進行調節(jié)。

4 結語

(1) 隨著生活水平的提高和對健康的日益關注，人們對食品質量和安全也提出了更高要求。利用養(yǎng)雞場雞糞廢棄物堆肥進而加工有機肥符合國家環(huán)境保護、生態(tài)農業(yè)和有機食品的產業(yè)政策發(fā)展要求，因此今后雞糞堆肥處理發(fā)展態(tài)勢趨向專業(yè)化、規(guī)?；?，堆肥設備向高效自動化方向過渡。

(2) 鏈板式翻拋機的研制成功為雞糞粘濕物料的槽式堆肥提供了一種先進實用的專業(yè)化翻拋設備，液壓系統(tǒng)和集中控制系統(tǒng)的應用大大提高了槽式發(fā)酵槽翻拋的自動化程度，尤其是該機適合高槽和寬槽的大尺寸發(fā)酵槽，節(jié)省堆肥車間面積，降低設備和土建投資，提高堆肥效果，對于促進我國規(guī)?；B(yǎng)雞地區(qū)變廢為寶就地興辦堆肥產業(yè)具有重要示范推動作用。該設備已經(jīng)在多個堆肥項目投入使用，收到良好效果。

(3) 形成以鏈板式翻拋機為核心的一套完整的規(guī)?；u糞槽式堆肥發(fā)酵工藝技術，不僅提出了發(fā)酵周期、發(fā)酵槽長度和數(shù)量的計算方法，而且還提出了堆肥過程關鍵控制參數(shù)如含水率、碳氮比、溫度、顆粒直徑，以及氧氣濃度和pH值等值的合理建議值，可操作性比較強，對于養(yǎng)雞場堆肥實踐具有指導意義。

（來源：《農業(yè)機械》2019.8

作者：李俊慧 趙景華 邊遠 趙明杰 梁浩 張雪立 汪洋）