畜禽糞便除雜設(shè)備研究進展

張蕾蕾，袁存亮，裴海林，張 重，孫 京

（吉林省農(nóng)業(yè)機械研究院，吉林 長春 130022）

目前，國內(nèi)外在畜禽糞便除雜設(shè)備方面的研究鮮有報道，畜禽糞便的主要去處是常規(guī)堆肥，對糞便中的雜質(zhì)去除率要求不高，所以研究的人較少。但常規(guī)堆肥對水源、大氣、土壤都存在一定的危害，已經(jīng)滿足不了未來發(fā)展的需要。而沼氣發(fā)酵技術(shù)在處理畜禽糞便方面具有明顯優(yōu)勢，處理糞便過程封閉無污染，產(chǎn)物為沼氣能源和優(yōu)質(zhì)有機肥料，糞便資源化利用率高[1]。但對進料有要求，需要去除物料中的砂石、藥瓶、鐵絲、生活用品等雜質(zhì)，人為挑起來較為繁瑣，費工費力。因此，需要開發(fā)高效的糞便除雜設(shè)備以滿足糞便處理需要。

1 畜禽糞便除雜的目的

糞便除雜是沼氣工程進料的前處理難題，開發(fā)畜禽糞便除雜設(shè)備，一方面可以通過除雜降低輸送設(shè)備故障率，消除人工清除雜質(zhì)勞動強度大、費用高等問題，另一方面，經(jīng)過除雜后的糞便物料進入反應器可以減少砂石等底物的沉積，提高發(fā)酵物料的傳熱效率，另外還便于發(fā)酵反應結(jié)束后的出料。開發(fā)畜禽糞便除雜設(shè)備不僅可以用于沼氣工程配套，解決沼氣工程進料前處理難題，降低輸送設(shè)備故障率，還可以用于有機肥生產(chǎn)物料除雜，提高肥料質(zhì)量。

2 畜禽糞便除雜設(shè)備

隨著中國沼氣行業(yè)的迅猛發(fā)展，沼氣行業(yè)的市場規(guī)模正在不斷擴大，對畜禽糞便廢棄物除雜設(shè)備的要求越來越高，目前已研發(fā)可查詢的畜禽糞便及糞便有機肥除雜設(shè)備包括以下幾種。

2.1 沼氣工程進料用畜禽糞便除砂除雜裝置

山東民和生物科技有限公司董泰麗等[2]設(shè)計的刮板式畜禽糞便攪拌除砂除雜裝置，如圖1所示。該裝置用于以畜禽糞便為原料的沼氣工程在將糞便泵入發(fā)酵罐發(fā)酵之前除砂使用，畜禽糞便攪拌除砂除雜裝置包括攪拌池和攪拌裝置，攪拌裝置設(shè)置在攪拌池內(nèi)部，攪拌裝置包括攪拌機和攪臂等。其特點在于攪拌過程中攪臂、刮板及連接筋能夠有效地去除畜禽糞便中摻雜的鐵絲、布條等雜物，防止后續(xù)的進料泵、切碎機等設(shè)備的堵塞，可在池中實現(xiàn)畜禽糞便與水的完全混合，達到稀釋畜禽糞便、控制進料濃度的效果，該裝置對于濕式沼氣工程進料除雜效果明顯。

圖1 刮板式畜禽糞便攪拌除砂除雜裝置結(jié)構(gòu)示意圖

靈璧縣綠饗園現(xiàn)代農(nóng)業(yè)有限公司朱若玉[3]設(shè)計一種過濾板式畜禽糞便攪拌除砂除雜裝置，如圖2所示。采用多層過濾板和過濾網(wǎng)依次逐層過濾的方式，對沼氣工程進料過程除雜。

圖2 過濾板式畜禽糞便攪拌除砂除雜裝置示意圖

裝置主體為攪拌桶結(jié)構(gòu)，桶底部設(shè)有電機，電機的輸出軸上設(shè)有轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸的側(cè)壁上對立設(shè)有除砂裝置和除雜裝置，除砂裝置的主過濾板為矩形板狀結(jié)構(gòu)，主過濾板的前端面上設(shè)有過濾槽，槽上設(shè)有若干副過濾板，依次并列設(shè)置，通過副過濾板和過濾網(wǎng)依次逐層過濾，能夠提高對沙石的過濾效果，另外主過濾板設(shè)有刮片槽，與攪拌桶側(cè)壁平行，刮片槽內(nèi)還活動設(shè)有刮片，刮片的一端位于刮片槽內(nèi)，另一端與攪拌桶的內(nèi)壁相接觸，便于在攪拌時通過轉(zhuǎn)軸的頂部加入水，使得水可從出水孔排出，以及通過出水管的另一端排至主過濾板頂面上的水槽內(nèi)，再通過鋸齒狀槽流出至攪拌桶內(nèi)，可防止畜禽糞便黏稠度過高不利于攪拌。該除雜裝置優(yōu)點在于能夠通過逐層過濾提高砂石去除率，并可降低攪拌過程畜禽糞便黏稠度，便于進料。

上海濟興能源環(huán)保技術(shù)有限公司李偉等[4]設(shè)計了一體化畜禽糞便除砂除雜裝置，如圖3所示。用于畜禽糞便厭氧發(fā)酵前去除砂石和雜物。該畜禽糞便除砂除雜裝置，包括一體化設(shè)置的接收坑、調(diào)漿池主體、除砂池和厭氧發(fā)酵罐，接收坑的底部設(shè)有將物料推向厭氧發(fā)酵罐的液壓推板，調(diào)漿池主體設(shè)有錐形底部，并設(shè)有排砂口，排砂口連接有提砂螺旋，其出料端高于調(diào)漿池主體液面，調(diào)漿池主體的內(nèi)部設(shè)有調(diào)漿池攪拌機。設(shè)置除砂池，可以一次性承接大量畜禽糞便卸料，保證系統(tǒng)連續(xù)穩(wěn)定運行，除砂池將畜禽糞便勻速地推入調(diào)漿池主體，保證物料濃度均勻穩(wěn)定，避免將大量畜禽糞便直接傾倒入調(diào)漿池主體，造成很大的波動，而影響整個裝置的使用效果。該裝置的特點在于設(shè)有兩級攪拌沉降池，并通過除砂螺旋達到較好的除砂效果，另外設(shè)有除雜格柵，能夠清除塑料、布條等輕飄雜物，裝置整體除雜效率較高。

圖3 一體化畜禽糞便除砂除雜裝置示意圖

2.2 糞便有機肥除雜裝置

山東利宇環(huán)境工程技術(shù)有限公司耿明亮[5]設(shè)計開發(fā)一種厭氧發(fā)酵罐禽類糞便除砂除雜粉碎進料機，如圖4所示。用于禽類糞便投入到厭氧發(fā)酵罐之前除雜粉碎使用，發(fā)酵后余物用作有機肥。該除雜裝置適用于處理干燥和潮濕的禽類糞便，能夠?qū)Ω稍锏那蓊惣S便進行粉碎，裝置主體包括機架、粉碎機、熱風機、篩筒、送料槽、除砂機構(gòu)、搖擺機構(gòu)和驅(qū)動機構(gòu)等。

圖4 厭氧發(fā)酵罐禽類糞便除砂除雜粉碎進料機

工作原理為：將糞便投入粉碎機中初步粉碎（潮濕狀態(tài)糞便需開啟熱風機預干燥），使其中的大部分砂石子與糞便分離，粉碎后的糞便落入篩筒中，除砂機構(gòu)攪動擠壓篩筒底部的糞便，包裹在砂石子上的少量糞便被破碎并脫離，使糞便通過篩板的篩孔落入送料槽中，篩板將砂石攔截并向篩板的中部凹處聚集，出砂機構(gòu)將篩板攔截的砂石子和羽毛等雜質(zhì)收集，搖擺的送料槽將粉碎除雜后的糞便送進發(fā)酵罐中。該裝置對干燥和潮濕的禽類糞便均能處理，有利于發(fā)酵和制備成干燥的有機肥顆粒，工作效率高，節(jié)省水資源。

山西千泉肥業(yè)有限公司武志敏[6]設(shè)計開發(fā)一種糞便有機肥除雜裝置，如圖5所示。包括：用于將有機肥進行除雜工作的除雜箱、用于將有機肥進行攪拌破碎的攪拌柱、用于收集雜質(zhì)的收雜箱及用于過濾大顆粒雜質(zhì)的過濾網(wǎng)，除雜箱左側(cè)壁面固定安裝可將有機肥料中的雜草毛絮等較輕雜質(zhì)去除的除雜風扇，風扇工作時可以產(chǎn)生氣流將有機肥料中的雜草毛絮等質(zhì)量輕的雜質(zhì)吹離有機肥料，過濾網(wǎng)可以過濾掉有機肥料中的大顆粒雜質(zhì)，實現(xiàn)一機多用，解決有機肥料的生產(chǎn)成品中經(jīng)常會混雜有雜草毛絮等輕質(zhì)量及砂礫等重質(zhì)量雜質(zhì)，并且粒度大小不一，不利于使用和運輸存儲的問題。該有機肥除雜裝置適用于含水率低的物料，其結(jié)構(gòu)簡單、使用方便，使用效果較好。

3 結(jié)論

本文對畜禽糞便除雜設(shè)備研究現(xiàn)狀進行了介紹，可查詢的糞便除雜設(shè)備相關(guān)報道較少，文中介紹了3種沼氣工程進料用畜禽糞便前處理除雜裝置及2種糞便有機肥除雜裝置，詳細介紹了各除雜裝置的結(jié)構(gòu)、工作原理及特點，均能達到一定的除雜效果，能夠為后續(xù)畜禽糞便除雜設(shè)備的研究提供一定參考。

4 建議

沼氣發(fā)酵技術(shù)在處理畜禽糞便方面具有明顯的優(yōu)勢，處理糞便過程封閉無污染，產(chǎn)物為清潔能源沼氣和優(yōu)質(zhì)有機肥料，糞便資源化利用率較高。以往的沼氣發(fā)酵技術(shù)以濕法沼氣和干法沼氣為主，對于濕法沼氣發(fā)酵前處理可以采用文中提到的畜禽糞便除砂除雜裝置，能達到一定的除雜效果；干法沼氣發(fā)酵前處理可以采用文中提到的糞便有機肥除雜裝置，但處理速率相對不高，無法滿足大中型沼氣工程的工作需求，希望進一步加強研究。目前半干式（干物質(zhì)含量15%~20%）沼氣發(fā)酵技術(shù)[7]逐漸發(fā)展起來，畜禽干清糞便不需濃度調(diào)節(jié)即可滿足半干式厭氧發(fā)酵濃度要求，并可采用連續(xù)式厭氧發(fā)酵工藝，處理效率高，但對以畜禽干清糞便為發(fā)酵原料的沼氣工程進料會帶來一定難度，進料前需經(jīng)過除雜處理，以防止砂石、鐵絲等雜物造成進料泵及螺旋輸送機等設(shè)備故障，通過除雜可提高進料效率，同時可以提高沼氣工程副產(chǎn)物沼渣有機肥的成品質(zhì)量，但目前針對畜禽干清糞便的除雜設(shè)備尚未見報道，希望后續(xù)加強針對畜禽干清糞便除雜設(shè)備的研究，以促進沼氣行業(yè)更好的發(fā)展。