畜禽粪便堆肥处理生产有机肥的工艺与设备

由于浙江等南方地区常年气温较高，畜禽粪便更适合通过有氧堆肥生产有机肥。传统畜禽粪肥堆肥发酵主要是自然发酵、周期长、发酵不彻底、污染大、有机肥劳动强度大、工作环境差、劳动效率低，难以适应当前劳动力成本高、生产效率高的社会发展形势，难以适应现代生态循环农业和高效畜牧业的发展。因此，特别有必要加快有机肥发酵行业的机器更换，提高有机肥生产设备的水平。

1堆肥处理技术。

畜禽粪一般处理两种形式：液体粪便和固体粪便。液体粪便的处理方法包括厌氧发酵技术和天然生物处理技术。固体粪便的主要处理方法是堆肥处理。堆肥是指在微生物的作用下，通过高温发酵将有机物矿化、腐殖化、无害化（杀死病原体、卵、杂草种子等）变成腐殖质肥料的过程。

整个过程分为三个环节：原料预处理、有氧发酵、造粒成型。原料预处理包括固液分离、辅助材料破碎、原料含水量、碳氮比、pH值调整。有氧发酵包括翻转、通风、补充氧气、控制温度、释放水分、恢复孔隙率等措施。造粒成型是一个系统工程，围绕造粒成型、前破碎、成分、混合、后干燥、筛分、冷却等工艺的核心。

2.原材料预处理及设备。

原料预处理主要是制备满足有氧发酵要求的发酵原料。主要工艺包括畜禽粪便固液分离、配件破碎和各种原料的混合比。

2.1固液分离设备。

堆肥的原料是固体粪便。固体粪便的来源是从泡沫粪便中分离出来的干粪便和固体物质。为了实现固体液体的分离，机械分离是应用最广泛、分离效果最好的。机械分离设备可分为筛分离、离心分离、压滤分离和螺旋挤压分离。

1）筛分机械:畜禽粪便分离筛分机械主要包括斜板筛和振动筛。筛条截面形状为楔形斜板筛。粪便分离结构简单，无堵塞。但固体物质去除率低，一般小于25%。

2）离心分离机械：畜禽粪便离心固液分离器主要包括过滤离心机和水平螺旋离心机。离心分离器具有分离速度快、分离效率高、投资大、结构复杂、能耗高等优点。

3）压滤分离机：压滤机具有处理能力大、操作管理简单、滤饼含水量低、无振动、无噪音、能耗低等优点。由于使用滤带分离固液，需要不断清洗高压水，以防止滤带堵塞，增加污水处理量，成本高。

4）螺旋挤压分离机：螺旋挤压分离器是一种相对较新的固液分离设备，是目前畜禽粪便固液分离应用最广泛的设备。其缺点是原粪水在分离前用搅拌机搅拌均匀，使粪水中大量固体有机物溶解在水中，使废水处理异常困难，最终处理水难以达到排放标准。

针对现有的一些不足，可以研究设计新的固液分离器，完善分离机构，防止粪便直接进入分离系统，提高屏障，大大提高设备的工作效率和分离效果，降低固体含水量。

2.2破碎设备。

畜禽粪便的发酵过程需要添加一定的辅助材料（秸秆、树枝、稻壳、玉米芯等）。为了获得适合有氧堆肥发酵的辅助材料粒径，需要破碎辅助材料，因此需要使用半湿物料粉碎机。目前常用的材料破碎设备主要有三种：锤式破碎机、大小切割机、分支式破碎机。锤式破碎机具有良好的通用性。材料从进料口进入破碎室。首先，锤子和摩擦由高速旋转转子驱动，然后进一步围绕破碎室设置筛子。齿板冲击和摩擦效果，实现破碎加工。当材料粒度小于筛孔直径时，通过出料口排出。粮食加工后的废物，如稻壳、玉米芯等，可通过锤式破碎机达到满意的效果。切割机由电机或内燃机组成。将动力传递给主轴。主轴另一端的齿轮通过齿轮箱和通用节将调节速度的动力传递给压草辊。当加工材料进入上下压草辊时，以一定速度送至切割机构。高速旋转刀具。作物收获的秸秆可以通过切割机切割和粉碎，因为它们含有长纤维，以获得令人满意的粒径。分支破碎机利用活动齿盘与固定齿盘之间的高速相对运动，通过齿的冲击、摩擦和物体之间的冲击进行破碎。破碎的物体可以直接从主机的磨腔中排出，粒度可以通过更换不同孔径的网筛获得。各种木材、木脚、树枝和树枝可以通过分支破碎机破碎。

破碎设备的改进可以合理优化刀具的切割角度，优化刀具的切割速度、刀具参数和刀具上刀具和锤子的布置，使破碎机构能够快速切割和摩擦多样化的材料。同时，加强对进料机构的研究，解决进料困难、不易进入破碎腔的问题。

2.3混合设备。

混合是指固体粪便、辅助材料和各种调节剂根据预设配方比例均匀混合的过程。预混合原料可以满足堆内碳氮比的要求，保证微生物的生存和繁殖。根据混合材料的性质，应使用双轴无重力混合器。水平气缸配备双轴旋转反向叶片，沿轴向和径向旋转，使材料快速均匀混合。减速器驱动轴的旋转速度和叶片的结构会削弱材料的重力。即使材料的比例和粒径不同，在交错的混合叶片中快速剧烈地混合也能达到良好的混合效果。如果该功能根据原材料的性质自动控制混合时间，则可以获得更好的效果和效率。

3发酵设备

畜禽粪有机肥的发酵方法包括：堆发酵、槽发酵、塔加热发酵。堆发酵是一种相对原始的发酵方法，发酵周期长，发酵效果一般，占地面积大，但生产工艺简单，设备调试方便，成本低。槽发酵可控性强，可有效缩短发酵周期，发酵效果好，但土建成本较高，设备往往需要定制，安装成本高。塔加热发酵密封性能稳定，可移动性强，发酵效果好，周期一般在一周内，但设备投资成本高。

3.1堆放发酵设备。

条形堆垛发酵设备主要是指履带式发酵翻堆车。条形堆垛机是一种适用于条形堆垛发酵的翻转设备，一般需要较大的场地。条形堆垛发酵是将材料堆放成一定高度的条形堆垛，无需建造发酵槽。通过条形堆垛机的翻转，自然风从材料堆放两侧进入材料堆，提供氧气，实现堆肥发酵。条形堆垛机主要由翻转装置、行走驱动拖拉机、传动系统等组成，主要由内燃机驱动。条形堆垛机由于材料堆放高度低，发酵加热效果差。由于室外堆放和发酵，很容易受到季节和雨天的影响。其废气污染、气味和渗水会带来环境问题。条形堆垛机更适用于粘性材料的预处理、小规模生产、农场自用肥料生产、无固定生产场所或临时生产。条形堆垛机应加强堆放高度的自适应性，使设备具有自适应性和控制功能。由于有人驾驶舱，应配备空调和空气过滤净化系统。

3.2 槽式发酵设备

槽式发酵设备主要指槽式翻抛机。槽式翻抛机是一种与发酵槽相配套的翻抛设备。发酵槽两侧的顶部安装有轨道，翻抛机可以在轨道上前后运行。一般槽式翻抛机的配备是一机多槽，翻抛机在发酵槽之间的转运可以通过移行机来实现。槽式翻抛机主要由机架、翻抛装置、行走机构、电缆卷筒装置、电控系统等组成，以电力驱动为主。槽式发酵系统具有占地空间小、堆肥深度高（0.8～2.5 m）、升温快和处理能力较大等优点，在国内广泛使用，是我国畜禽粪便堆肥用的主要翻抛设备。槽式发酵过程中能够保持、保证形成中温-高温-中温-高温交替的状态，有效缩短发酵周期。在翻抛机上设置了添加菌种的装置，能在发酵过程中均匀的按比例喷洒。同时可在槽底铺设通风管，增加通气量。还有设备使用电力，无尾气污染，臭气和渗水也可以有效控制。槽式翻抛机适用于精细化规模化生产，利于生产管理和生产成本的控制。

4 制粒成型设备

制粒成型是中国较欧美等地区独有的环节，颗粒肥料具有良好的商品属性，在储运过程中不会自动分级，具有缓释性，可以为土壤创造团粒结构。目前市场上主要的有机肥制粒方法主要有挤压造粒和团聚造粒。挤压造粒常用的设备为对辊挤压造粒机，它是有机肥造粒机中应用较广的造粒机，属挤出滑模型，能够连续生产一次辊压成型。物料从进料斗加入，经对辊挤压成型，脱模造球，再传送到破碎筛工作室，筛下和分离成品颗粒，然后返回料与新料混合，再进行造粒。此外挤压造粒设备还有平模制粒机和环模制粒机。团聚造粒常用的设备为圆盘造粒机和转鼓造粒机。圆盘造粒机是一种成熟的有机肥造粒设备，造粒盘盘角采用整体圆弧结构，进入圆盘的物料由雾化喷嘴，喷洒适量的液体，经造粒盘旋转，制成颗粒成品，形成一定量后随圆盘旋转惯性甩出。造粒盘设有三个出料口，便于间断生产作业。转鼓造粒机筒体内部有特殊结构，把需成粒的物料通过筒体的旋转运动，在筒体内产生滚动旋转，在一定的湿度、温度下粘聚成球，完成制球工序。

制粒后一般需要干燥和冷却。常见的干燥设备有滚筒干燥机、流化床干燥机、气流干燥机等，目前滚筒干燥机用的较多。若是生物有机肥，受菌剂限制一般选择低风量多段式低温干燥。制粒成型设备可以加入干燥模块和冷却模块，使之成为多功能一体式复合机，能简化工艺流程，节省设备成本。