畜禽粪便发酵处理设备及处理方法研究

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(1.陆军工程大学训练基地, 江苏 徐州 221004;2.四川天地拓鑫科技有限公司, 四川 成都 610015)

0 引言

我国是畜禽饲养量大国，对其粪便的无害化处理、资源化利用刻不容缓。目前，对畜禽粪便的处理、利用技术主要有土地还原法、腐熟堆肥法、生物处理法、干燥法、发酵处理法、青贮以及制作沼气、焚烧产热等能源化处理，这些技术和方法要么处理利用的效果不好，要么时间长、成本高、占地面积大，难以达到国家规定的环保要求；有的甚至将畜禽粪便直接排入江河造成严重的环境污染[1～5]。随着人们环保意识的增强，对畜禽粪便的处理问题也越来越迫切；国家颁布的《中华人民共和国环境保护法》《水污染防治行动计划》《畜禽规模养殖污染防治条例》都为畜禽粪便处理提出了技术升级要求[1]。为此，作者研制了一种专门用于对畜禽粪便进行发酵处理的专利设备，并基于此专用设备提出了适于高效、节能处理畜禽粪便的新方法。

1 卧式滚筒发酵处理设备简介

根据畜禽粪便发酵特点，采用超低转速卧式滚筒技术方案，将搅拌、加热、脱滤水、供氧等技术有机结合，研制了FT系列畜禽粪便一体有机肥生产设备—拓鑫大筒[6]，如图1所示，它主要包括以下主要部件。

(1)发酵滚筒，它内置有搅拌、脱滤水、加热等装置，是用于畜禽粪便发酵处理的容器。

(2)进料装置，它包括设置在发酵滚筒右端的料斗和进料螺旋输送机，用于将待处理的畜禽粪便输送至发酵滚筒之中。

(3)出料装置，它包括设置在发酵滚筒左端的出料螺旋输送机，用于将已发酵处理好的畜禽粪便从发酵滚筒中导送出来。

(4)支承与驱动装置，它包括设置在发酵滚筒下部的支承底座和设置中发酵滚筒中部的驱动装置，对进出料装置起固定和定位作用，对发酵滚筒起滚动支撑、定位和低速大扭矩回转驱动作用。

(5)加热、搅拌、脱滤水及通风一体化装置，其主体部分设置在发酵滚筒内，主要用于对发酵滚筒中的畜禽粪便进行适时加热、搅拌、脱水和定时定量通风供氧。

1-出料装置；2-发酵滚筒；3-支承与驱动装置；4-进料装置图1 畜禽粪便发酵处理设备结构简图

2 发酵处理方法

基于图1所示的发酵处理设备，对畜禽粪便进行发酵处理的基本方法如下。

2.1 进料与混料

通过进料装置中的螺旋输送机，将料斗中需要处理的畜禽粪便输送到发酵滚筒之中，通过驱动装置使发酵滚筒低速旋转，使待处理的畜禽粪便与预留在发酵滚筒中已经熟化、含有高温发酵菌种的熟化物料按1∶1的比例进行混合，使混合料的含水率降低至70%以下。

2.2 搅拌与预热

通过加热搅拌装置对发酵滚筒中的混合料进行持续搅拌和快速预加热，使其温度快速达到最佳发酵状态的温度65℃～70℃。

2.3 搅拌与保温

让混合料在温度为65℃～70℃的状态下保持48～72 h，同时使发酵滚筒以0.2～0.5 r/min的转速低速旋转，通过搅拌加热装置对发酵滚筒中的混合料进行搅拌和加热，使温度保持在最佳发酵状态的温度65℃～70℃下进行快速发酵，杀死粪便中的有害病菌、虫卵和杂草的种子。

2.4 脱水与供氧

混合料在65℃～70℃温度下进行快速发酵的过程中，发酵滚筒中的脱水滤水装置将混合料中离析出来的水挤出，并被滤除，使混合料中的含水率快速降低到能使混合料进入高效发酵状态的50%～60%，与此同时，每隔3～6 h，采用通风装置对发酵滚筒进行8～12 min的通风，提供发酵所需的氧气。

2.5 出料

通过出料装置中的螺旋输送机将低速旋转发酵滚筒中的已经发酵处理好的基本熟化料导送出来，导送出来的基本熟化料出料量控制在50%，剩余50%的基本熟化料预留下来，以备下次使用。

2.6 自然熟化

将基本熟化料散装堆放或袋装堆放168～240 h，在自然通风状态下，使基本熟化料继续发酵至完全熟化，进一步杀死粪便中的有害病菌、虫卵和杂草的种子，并使其含水率降低至20%～30%，完成畜禽粪便发酵处理。

2.7 形成有机复合肥

在发酵完全熟化的畜禽粪料中添加含钾、磷的无机盐，可形成有机复合肥，添加如硒这种特殊微量元素可形成特种有机复合肥，或添加炉灰渣、石粉可形成改良特定土壤的复合有机肥。

3 结论

(1)采用由卧式发酵滚筒、支承与驱动装置、进出料装置、加热搅拌装置和通风装置等构成的专用畜禽粪便发酵处理设备，克服了原有相关设备占地空间大、能耗高等不足。

(2)将待处理的畜禽粪料与含有高温发酵菌种的熟化料按比例混合，并将滚动、搅拌、加热、脱水、定时定量供氧等技术有机结合，降低了含水率，改善了发酵条件，提高了发酵速度和发酵效果。

(3)通过在完全熟化的畜禽粪料中添加钾、磷或有益的微量元素，可形成有机复合肥，提升了畜禽粪便的利用价值。