新型牛糞固液分離機的設計

黃振德

(黑龍江省農業機械工程科學研究院 牡丹江分院，黑龍江 牡丹江 157011)

0 引言

隨著我國養牛產業的發展擴大，每年產生的牛糞越來越多，但牛糞污的處理和利用水平落后于生產的發展。大多數養殖場缺乏對畜禽糞污的處理利用意識，養殖場和糞便處理場分配布局不合理，而且糞污處理設備及工藝落后，導致糞污處理利用不到位。畜禽糞便中含有大量可通過生物降解再利用的生物資源，如不加以處理而直接排放，會造成資源的巨大浪費，同時也會對環境造成污染，直接影響養畜禽業發展和人類健康。牛糞是畜禽糞污中較難處理的一類，因為牛糞的含水率高，粗纖維多，很黏稠，且牛糞中有草易通氣不易發酵，肥效低。只有對濕牛糞進行固液分離，才能科學且便利地處理利用好牛糞。分離后的固態牛糞做食用菌的基料用于養殖蘑菇，或者作為養牛場的墊料，也可轉化為有機肥、燃燒材料等;分離的液體發酵后成為有機肥料，用于農業生產中。牛糞固液分離后，能夠更好地利用加工，減少土地的污染，因此設計了新型牛糞固液分離機，牛糞固液分離機是利用擠壓、過濾的方法實現牛糞固液分離的新型固液分離機械。

1 整機結構和工作原理

1.1 主要結構

新型牛糞固液分離機，如圖1所示，由機架、電機、減速裝置、螺旋壓縮絞龍、上篩網、進料口、溢流口、篩網、排水口等組成。機具結構為，電機連接在減速裝置上，減速裝置連接在絞龍殼體上，絞龍殼體內部安裝螺旋壓縮絞龍。殼體上方安裝進料裝置，下方安裝排水管。整體安裝在機架上。在固體出料口下方連接熱風干燥排出機構，熱風干燥排出機構固定安裝在機架上。

1.機架;2.熱風干燥排出機構;3.電機;4.減速裝置;5.螺旋壓縮絞龍;6.上篩網;7.進料口;8.溢流口;9.篩網;10.絞龍殼體;11.排水口

1.2 工作原理

本機采用電機傳動，通過減速裝置將動力傳遞給螺旋壓縮絞龍，由配套的無堵塞液下泵將牛糞固液混合料提升送至牛糞固液分離機內，由螺旋壓縮絞龍擠壓并將其逐漸推向整機的前方，同時不斷提高機器前緣的壓力，迫使物料中的水分在壓力的作用下擠出網篩，流出排水管。當牛糞中的含水率達到要求時，牛糞固料被排出機體。牛糞固液分離機的工作是連續進行的，其牛糞固液混合料不斷提升至牛糞固液分離機體內，排出端的壓力不斷增大，當大到一定程度時，將出料口頂開并擠出擠壓口，達到擠壓出料的目的。為了控制出料的速度與含水量，可以調節主機下方的配重塊，以達到適當的出料狀態。

2 主要技術參數

配套動力：7.5 kW；

電壓：380 V；

生產率：4～6 m3·h-1；

固體含水率：≤55%；

液體殘留顆粒物：≤10%；

篩網孔規格：0.5～1 mm。

3 關鍵部件的設計

3.1 螺旋壓縮絞龍裝置

螺旋壓縮絞龍裝置是牛糞固液分離機的核心部件，傳統固液分離機大部分是采用絞龍裝置輸送物料，通過擠壓達到脫水目的，但傳統絞龍輸送裝置在進行固液分離式時，糞污容易堆積在絞龍葉片邊緣處，會明顯降低固液分離效率。無堵塞液下泵抽上物料時，對絞龍軸沖擊較大，增加了絞龍阻力，對電機造成一定損害，同時對絞龍葉片造成損害，縮短絞龍使用壽命，也會降低固液分離效率，且傳統絞龍中物料流動性不好、輸送效率低。

為了提高絞龍的工作性能設計了多段位帶擋板變徑變螺距螺旋壓縮絞龍。該絞龍葉片邊緣處不會出現物料堆積、流動性好，物料最大程度留在絞龍表面，葉片邊緣處的擋板能夠減少物料對絞龍軸的沖擊，進而保護電機，提高整個絞龍裝置的使用壽命和固液分離效率，物料輸送效率更高。減少工業能源消耗，降低操作人員工作強度，適用性強。

多段位帶擋板變徑變螺距螺旋壓縮絞龍裝置如圖2所示，包括絞龍軸、2組大徑螺旋葉片、2組小徑螺旋葉片及擋板等。所述絞龍軸一端與減速電機相連，帶動絞龍軸轉動，另一端與出料口擋板相連，出料口擋板固定安裝在出料口法蘭盤上，出料口法蘭盤通過螺栓安裝在殼體上，2組大徑螺旋葉片在進料口一端繞中軸線對稱焊接在絞龍軸上，兩組小徑螺旋葉片與兩級大徑螺旋葉片相連焊接在絞龍軸上，大、小徑螺旋葉片表面均有碳化鎢涂層，此涂層抗磨、抗腐蝕，擋板在大徑螺旋葉片邊緣遠離絞龍軸處，擋板高度不超過10 cm。

1.絞龍軸；2.小徑螺旋葉片；3.擋板；4.大徑螺旋葉片；5.進料口；6.減速電機；7.電機；8.殼體；9.過濾網；10.排水管；11.出料口法蘭盤；12.出料口擋板

3.2 快拆過濾裝置

為了解決牛糞中含草和其他長纖維不易發酵影響發酵質量的問題，為牛糞固液分離機設計一種便于安裝拆卸的過濾裝置。該裝置能夠過濾牛糞中含有的超過一定長度的草，使牛糞能夠更快發酵，得到的固料牛糞質量更好，為后續加工使用減少時間和難度。

牛糞固液分離機設計有便于拆卸的過濾裝置，需要過濾時，松開鎖扣，把進料管打開，放入過濾網篩，再把進料管放回，按下鎖扣手柄固定住進料管。不需過濾時，打開進料管，拿出過濾網篩，放入墊圈，放下進料管鎖住，其結構如圖3所示。

1.固液分離主機；2.可調節快速鎖扣；3.鎖扣銷軸；4.鎖扣座；5.鎖扣掛鉤；6.過濾網篩；7.進料管；8.上連接板；9.連接臂；10.下連接板

3.3 熱風干燥排出機構

如圖4所示，熱風干燥排出機構主要由機架、熱風機、固液分離主機、牛糞固料進料口、打散輪、風機連接管和螺旋干燥排出管組成。

1.機架；2.熱風機；3.螺旋壓縮絞龍；4.牛糞固料進料口；5.打散輪；6.風機連接管；7.螺旋干燥排出管

當前國內外脫水裝備市場主要有帶式脫水機、螺旋脫水機、板框壓濾機等，現有的螺旋擠壓式固液分離機通常都是通過電機帶動螺旋葉片擠壓固液混合物，從而將固液混合物中的液體壓縮分離，達到固液分離的目的，但分離后的固體物中仍含有一定的水分，脫水后含水率仍偏高，固液分離后的含水率一般在70%左右，為進一步降低牛糞的含水率提高分離效果，設計了熱風干燥排出機構，使牛糞固態物料繼續降低含水率。固液分離主機進行固液分離后的牛糞固態物料進入牛糞固料進料口，然后被打散輪打散，再經熱風將其從螺旋干燥排出管吹出。螺旋干燥排出管的管子上部開有水分排出孔，有利于排出水分。牛糞固態物料經過在螺旋干燥排出管加熱，吹出，然后風干冷卻，含水率將進一步降低，達到能源化利用、肥料化利用的條件。而且牛糞固態物料被定向吹出，遠離機器 ，管理轉移方便，干凈整齊。

4 結論

我國發展循環經濟的總體戰略目標是用50年左右的時間，全面建成人與自然、社會和諧統一的資源節約循環型社會，資源生產率、循環利用率、廢棄物的最終處理量等循環經濟的主要指標及生態環境、可持續發展能力等達到當時世界先進水平，極大地提高生態環境質量并整體改善生存空間，全面進入可持續發展的良性循環。為了徹底解決牛糞造成的環境污染問題，必須充分利用牛糞這個生物質再生資源。牛糞可用于生產有機肥,利用牛糞生產食用菌的培養基,養殖蘑菇，利用牛糞摻牛尿制造沼氣，建沼氣池,利用牛糞發電等。既能改善生態環境，還能增加農民收入，同時能節省大量的燃煤，可有效提高經濟效益。

提高牛糞利用率需要對牛糞進行固液分離，新型牛糞固液分離機能夠快速實現干濕分離，能夠很快處理掉當天所產生的牛糞,從根本上解決牛糞污染環境的問題。

新型牛糞固液分離機固液分離效果好，分離后固體含水率低，機構簡單，操作方便，成本低，運行費用低，維修方便。固液分離后牛糞適宜進行運輸、加工等操作。牛糞的科學處理，不再成為養牛場和養牛戶的負擔，還能為養殖戶帶來可觀的經濟收入。