電動自走式牛糞清理機(jī)研制與試驗*

劉新軍，楊清玲，田多林，張雙俠

（新疆農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，新疆 昌吉州 831100）

牛場糞污處理不當(dāng)會影響牛場環(huán)境的質(zhì)量，導(dǎo)致糞污發(fā)酵，招來蒼蠅等，引發(fā)牲畜傳染病的蔓延，會影響牛的正常生長，提高牛的死亡率，最終影響到養(yǎng)殖戶的綜合效益。因此，養(yǎng)殖戶需要重視牛場糞便污染問題，有效利用畜禽糞污收集和無害化處理技術(shù)，根據(jù)養(yǎng)殖規(guī)模、養(yǎng)殖方式以及養(yǎng)殖場周圍特點(diǎn)等的差異性，采取科學(xué)的糞污處理方式，以提高清理牛場糞污的效率，改善牛場環(huán)境。

1 不同牛場的清糞工藝

1）牛場人工清糞工藝。小規(guī)模養(yǎng)殖場大多是人工清糞，工作人員利用笤帚和鐵鍬等工具收集牛糞，再利用人力裝車清運(yùn)。這種方式比較簡單，靈活性較高，對于牛舍的要求比較低，但整體工作環(huán)境比較差，工作人員勞動強(qiáng)度大，整體工作效率比較低。隨著規(guī)模化養(yǎng)殖的不斷發(fā)展，機(jī)械化清糞工藝開始逐漸取代人工清糞[1]。

2）奶牛場機(jī)械化清糞工藝。規(guī)模化奶牛場養(yǎng)殖多采用舍飼散欄飼養(yǎng)模式，這種飼養(yǎng)模式的特點(diǎn)是舍內(nèi)分區(qū)，明確劃分了采食、躺臥以及清糞等區(qū)域，可滿足牛的生物學(xué)特征，便于清糞管理，適合機(jī)械化清糞。針對舍飼散欄飼養(yǎng)模式，多采用固定鏈?zhǔn)焦渭S板、機(jī)械鏟車以及滑移裝載機(jī)進(jìn)行清糞，以提高管理工作的便利性。采用機(jī)械化設(shè)備清糞，可以維持舍內(nèi)良好的環(huán)境，降低工作人員的勞動強(qiáng)度。使用滑移裝載機(jī)清糞，因為滑移裝載機(jī)的機(jī)身比較小，而且具有較大的馬力，操作過程也非常靈活，所以適合應(yīng)用于圈舍作業(yè)，安排一個駕駛員即可完成糞便清理工作，有利于降低整體勞動強(qiáng)度，同時保障了工作質(zhì)量[2]。

3）肉牛場機(jī)械化清糞工藝。肉牛的舍飼飼養(yǎng)方式主要包括散欄飼養(yǎng)和栓系飼養(yǎng)方式，不同的飼養(yǎng)方式具有不同的特點(diǎn)，利用不同的養(yǎng)殖方式，對于圈舍提出的要求不同，因此也需要利用不同的清糞方式。①散欄飼養(yǎng)過程中通過利用多食槽方式，方便肉牛采食和飲水。若使用機(jī)械化清理糞便，牛的存在會影響到清糞工作，可以利用柵欄劃分牛圈為兩部分，在清掃過程中將牛趕到另外半個牛圈中，清理半個牛圈之后利用同一種方式清理剩下的牛圈，選用的清糞設(shè)備通常是機(jī)械鏟車或者滑移裝載機(jī)。②栓系飼養(yǎng)是利用雙欄或多欄方式，單欄飼養(yǎng)方式占地面積比較大，當(dāng)前使用率比較低。開展牛舍機(jī)械化管理，需要配置飼喂通道、料槽以及清糞通道等設(shè)施。通常是在牛床后安裝清糞通道，提高糞便清理的機(jī)械化程度，可以為牛進(jìn)出提供通道，主要通過修建水泥地面，設(shè)置路面坡度，同時設(shè)置防滑線條，控制清糞通道的寬度在1.5 cm~2.0 cm范圍內(nèi)，控制通道深度在10 cm~20 cm范圍內(nèi)，為清糞機(jī)械化作業(yè)提供便利條件[3]。

2 牛場機(jī)械化清糞技術(shù)

2.1 糞污收集技術(shù)

1）水沖糞工藝技術(shù)。水沖糞工藝技術(shù)是20世紀(jì)80年代從國外引進(jìn)規(guī)模化養(yǎng)豬技術(shù)和管理方法時采用的主要清糞模式，利用這項技術(shù)可以及時清理牛場的糞便和尿液，而且可以減少人力資源投入量，有利于提高養(yǎng)殖場管理水平，保障牛場的潔凈度，保障牛健康成長。水沖糞工藝技術(shù)勞動強(qiáng)度較小，可以保障整體作業(yè)的效率，有利于保護(hù)牛場工作人員的健康，適用于缺乏勞動力的牛場，但這種技術(shù)會耗費(fèi)較多的水資源。

2）干清糞工藝技術(shù)。干清糞工藝是區(qū)別于水沖糞的一種清糞方式，指將動物的糞便和尿液排出后隨即進(jìn)行分流處理，利用機(jī)械或者人工收走干糞，同時利用下水道流出尿液，并且分別采取處理措施。干清糞技術(shù)主要包括人工清糞和機(jī)械清糞兩種類型，人工清糞的過程中需要利用清掃工具和清糞車，使用的設(shè)備比較簡單，無需電力資源，整體投入資金比較少，分離糞尿之后可以提高后續(xù)糞尿處理的便利性。利用機(jī)械清糞方式有利于降低整體勞動力強(qiáng)度，節(jié)省人力資源，提高整體工效。機(jī)械清糞主要包括鏟式清糞和刮板清糞，投入量比較大，設(shè)備易發(fā)生故障，后續(xù)需要維修養(yǎng)護(hù)等費(fèi)用[4]。

3）水泡糞工藝技術(shù)。該技術(shù)比水沖糞工藝節(jié)省用水和人力，工藝技術(shù)不復(fù)雜，不受氣候影響。水泡糞工藝的基礎(chǔ)為水沖糞技術(shù)，指的是在牛場排糞溝中注入水，儲存一定時間之后，將出口閥門打開，從而排出溝中的糞水，將糞便順利引入到糞便主干溝中，進(jìn)入到地下貯糞池中，利用泵抽吸到地面糞池中。這種工藝勞動強(qiáng)度相對較低，而且可以保障整體工作效率，對比水沖糞工藝，可以節(jié)省較多的水資源。但是因為糞便長期在牛場停留，將會引發(fā)厭氧發(fā)酵的問題，從而產(chǎn)生較多的有毒氣體，降低牛場的空氣質(zhì)量，需要配置通風(fēng)設(shè)施。

4）生態(tài)發(fā)酵床技術(shù)。生態(tài)發(fā)酵床技術(shù)是指綜合利用微生物學(xué)、生態(tài)學(xué)、發(fā)酵工程學(xué)、熱力學(xué)原理，以活性功能微生物作為物質(zhì)能量“轉(zhuǎn)換中樞”的一種生態(tài)養(yǎng)殖模式。生態(tài)發(fā)酵床的過程主要是利用微生物復(fù)合菌群，其可以轉(zhuǎn)化動物尿糞、尿廢棄物為有價值的物質(zhì)，同時可以完全降解動物的糞尿，實現(xiàn)清除污染物的目標(biāo)。利用這項技術(shù)可以節(jié)省水電費(fèi)用等，但是需要人工填埋糞便，同時需要定期翻倒物料，需要投入較多的人力資源，而且很難控制溫濕度，不適合飼養(yǎng)密度較小的牛場，將會提高整體生產(chǎn)成本[5]。

2.2 糞便處理技術(shù)

1）糞便自然發(fā)酵直接還田。糞便自然發(fā)酵直接還田比較簡單，且成本比較低，將畜禽糞便堆放在發(fā)酵池里，用秸稈將表面覆蓋，經(jīng)過長時間的自然厭氧發(fā)酵，到施肥季節(jié)時，直接施入地里。但是現(xiàn)在畜禽的養(yǎng)殖方式，基本上都是人工飼料，會用到很多添加劑。此外，為了防止畜禽感染疾病，會給它們注射很多藥物。這些添加劑和藥物一部分會隨著畜禽的糞便排出體外，如果不將這些糞便加工處理，而是直接當(dāng)農(nóng)家肥施到田中，會給地里的土壤和農(nóng)作物帶來危害。

2）好氧堆肥生產(chǎn)有機(jī)肥。好氧堆肥是指在通氣條件好，氧氣充足的條件下，好氧菌對廢物進(jìn)行吸收、氧化以及分解的過程。將畜糞等固體有機(jī)廢棄物按一定比例堆積起來，調(diào)節(jié)堆肥物料的C/N比，控制適當(dāng)水分、溫度、氧氣與酸堿度，在適宜的環(huán)境因素下，利用好氧微生物分解糞便中的有機(jī)物，發(fā)酵出腐殖酸類肥料。好氧堆肥生產(chǎn)有機(jī)肥具有較高的生產(chǎn)效率，而且占地面積比較小[6]。

3）自動化高溫發(fā)酵生產(chǎn)有機(jī)肥。通過密閉式發(fā)酵設(shè)備混合和攪拌糞污，具有較高的自動化程度，有利于控制有機(jī)肥產(chǎn)品的質(zhì)量。通過高溫發(fā)酵，可以殺滅病菌、寄生蟲卵以及草籽等，避免發(fā)生二次污染問題。只需24 h即可完成發(fā)酵，有利于節(jié)省時間、提高整體生產(chǎn)效率、節(jié)省土地資源。

2.3 糞污處理技術(shù)

1）自然發(fā)酵之后還田利用。在牛場修建儲存池，在儲存池中排放污水和尿液之后可以進(jìn)行沉淀、發(fā)酵，隨后向周邊農(nóng)田中排放利用，可以將池底沉積的糞污制作有機(jī)肥，也可以和固體糞便一起進(jìn)行有機(jī)肥生產(chǎn)。通過自然微生物作用，使各種有機(jī)廢棄物腐爛、分解，成為腐殖質(zhì)和無機(jī)物，作為有機(jī)物施入農(nóng)田，雖然成本比較低，但是糞污處理程度較低，經(jīng)常需要開展清淤工作，需要有足夠農(nóng)田地區(qū)消納養(yǎng)殖場糞便，適合在小型養(yǎng)殖場中利用。

2）厭氧發(fā)酵——沼液沼渣農(nóng)業(yè)綜合利用。能源化利用是畜禽糞污資源化利用的重要途徑，可以利用沼氣工程將糞污變能源，通過對畜禽糞污進(jìn)行收集，建設(shè)大型沼氣工程，進(jìn)行厭氧發(fā)酵，最終產(chǎn)生沼渣、沼液、沼氣，利用沼氣發(fā)電或提純生物天然氣，沼渣生產(chǎn)有機(jī)肥供農(nóng)田利用，沼液農(nóng)田利用或深度處理達(dá)標(biāo)排放。糞污發(fā)酵之后開展固液分離工作，在厭氧池中引入污水進(jìn)行發(fā)酵，但是需要周圍有足夠的農(nóng)田消納沼液和沼渣，同時需要修建存儲池貯存沼液[7]。

3）厭氧—好氧—深度處理技術(shù)。首先厭氧發(fā)酵養(yǎng)殖廢水，等待厭氧出水之后再通過好氧和自然處理系統(tǒng)綜合處理，符合國家排放標(biāo)準(zhǔn)之后即可排放，可以應(yīng)用于灌溉和場區(qū)回用。這種技術(shù)具有較高的適應(yīng)性，經(jīng)過處理之后可以符合相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)，但是整體投資比較大，而且會耗費(fèi)較多的能源，需要利用各種機(jī)械設(shè)備，因此增加了維護(hù)管理的難度。

3 牛場機(jī)械化清糞的設(shè)備

1）機(jī)械刮糞板。不同的清糞工藝，需要利用不同的機(jī)械刮糞板。針對漏縫底板清糞工藝，需要利用漏縫式機(jī)械刮糞板；針對水泥地面清糞工作，需要利用組合式刮糞板；如果清糞通道比較寬，需要利用折疊式刮糞板。機(jī)械刮糞板主要包括主機(jī)座、轉(zhuǎn)角輪以及牽引繩等部分，在實際運(yùn)行過程中，通過電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)引導(dǎo)減速機(jī)運(yùn)行，再利用鏈輪牽引刮糞板完成清糞工作。刮糞板可以連續(xù)地清糞，保障牛舍環(huán)境的清潔性。

2）機(jī)械鏟車。當(dāng)前，奶牛場應(yīng)用機(jī)械鏟車清糞較為普遍，機(jī)械鏟車可以推糞、鏟糞，滿足牛場清糞要求。同時，機(jī)械鏟車還可以裝運(yùn)糞便或者草料，實現(xiàn)一車多用。但是機(jī)械鏟車的體積較大，要求牛舍具備較大的空間，而且在實際運(yùn)行過程中會產(chǎn)生較大的噪聲和尾氣，當(dāng)前牛場主要是應(yīng)用工業(yè)3D鏟車。

3）滑移裝載車?；蒲b載車是一種利用兩側(cè)車輪線速度差實現(xiàn)車輛轉(zhuǎn)向的輪式專用底盤設(shè)備，體積比較小，操作靈活性強(qiáng)，主要用于作業(yè)場地狹小、地面起伏不平、作業(yè)內(nèi)容變換頻繁的場合，進(jìn)行糞便清理、裝載、運(yùn)輸系列作業(yè)，高效且無死角，清潔度高，省時省力[8]。

4）拖拉機(jī)前裝載機(jī)構(gòu)。整機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊、機(jī)動靈活，適合在狹窄場地作業(yè)，可完成大型機(jī)械不能完成的施工任務(wù)。機(jī)具工作裝置與拖拉機(jī)連接為快速掛

接式，液壓管路采用快換接頭，安裝拆卸十分方便。在拖拉機(jī)設(shè)置前裝載機(jī)構(gòu)，可通過裝置鏟斗、托板以及貨叉等配件，突出拖拉機(jī)的多用性。本技術(shù)方案在一定程度上可實現(xiàn)牛場推糞或裝草等工作[9]。

4 結(jié)束語

牛場發(fā)展越來越快，糞污排放急速增加，其排泄量超出環(huán)境的承受能力，糞污處理已成為當(dāng)前亟待解決的問題。針對牛場清糞工作，不同規(guī)模的牛場需要利用不同的工藝措施和工作設(shè)備，而不同工藝和設(shè)備具有不同的優(yōu)點(diǎn)和不足[10]，養(yǎng)殖戶需要結(jié)合實際情況合理選擇牛場機(jī)械化清糞技術(shù)和設(shè)備，滿足牛場清糞的工作需求，提高牛場的環(huán)境質(zhì)量，有利于更好地實現(xiàn)糞污處理與利用。