畜禽糞便除雜設備研究進展

張蕾蕾，袁存亮，裴海林，張 重，孫 京

（吉林省農業機械研究院，吉林 長春 130022）

目前，國內外在畜禽糞便除雜設備方面的研究鮮有報道，畜禽糞便的主要去處是常規堆肥，對糞便中的雜質去除率要求不高，所以研究的人較少。但常規堆肥對水源、大氣、土壤都存在一定的危害，已經滿足不了未來發展的需要。而沼氣發酵技術在處理畜禽糞便方面具有明顯優勢，處理糞便過程封閉無污染，產物為沼氣能源和優質有機肥料，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，人為挑起來較為繁瑣，費工費力。因此，需要開發高效的糞便除雜設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，開發畜禽糞便除雜設備，一方面可以通過除雜降低輸送設備故障率，消除人工清除雜質勞動強度大、費用高等問題，另一方面，經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，提高發酵物料的傳熱效率，另外還便于發酵反應結束后的出料。開發畜禽糞便除雜設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，降低輸送設備故障率，還可以用于有機肥生產物料除雜，提高肥料質量。

2 畜禽糞便除雜設備

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

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酵罐發酵之前除砂使用，畜禽糞便攪拌除砂除雜裝置包括攪拌池和攪拌裝置，攪拌裝置設置在攪拌池內部，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，防止后續的進料泵、切碎機等設備的堵塞，可在池中實現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構示意圖

靈璧縣綠饗園現代農業有限公司朱若玉[3]設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構，桶底部設有電機，電機的輸出軸上設有轉軸，轉軸的側壁上對立設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構，主過濾板的前端面上設有過濾槽，槽上設有若干副過濾板，依次并列設置，通過副過濾板和過濾網依次逐層過濾，能夠提高對沙石的過濾效果，另外主過濾板設有刮片槽，與攪拌桶側壁平行，刮片槽內還活動設有刮片，刮片的一端位于刮片槽內，另一端與攪拌桶的內壁相接觸，便于在攪拌時通過轉軸的頂部加入水，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，再通過鋸齒狀槽流出至攪拌桶內，可防止畜禽糞便黏稠度過高不利于攪拌。該除雜裝置優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。

上海濟興能源環保技術有限公司李偉等[4]設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，包括一體化設置的接收坑、調漿池主體、除砂池和厭氧發酵罐，接收坑的底部設有將物料推向厭氧發酵罐的液壓推板，調漿池主體設有錐形底部，并設有排砂口，排砂口連接有提砂螺旋，其出料端高于調漿池主體液面，調漿池主體的內部設有調漿池攪拌機。設置除砂池，可以一次性承接大量畜禽糞便卸料，保證系統連續穩定運行，除砂池將畜禽糞便勻速地推入調漿池主體，保證物料濃度均勻穩定，避免將大量畜禽糞便直接傾倒入調漿池主體，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

山東利宇環境工程技術有限公司耿明亮[5]設計開發一種厭氧發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酵罐之前除雜粉碎使用，發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，能夠對干燥的禽類糞便進行粉碎，裝置主體包括機架、粉碎機、熱風機、篩筒、送料槽、除砂機構、搖擺機構和驅動機構等。

圖4 厭氧發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，出砂機構將篩板攔截的砂石子和羽毛等雜質收集，搖擺的送料槽將粉碎除雜后的糞便送進發酵罐中。該裝置對干燥和潮濕的禽類糞便均能處理，有利于發酵和制備成干燥的有機肥顆粒，工作效率高，節省水資源。

山西千泉肥業有限公司武志敏[6]設計開發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、用于收集雜質的收雜箱及用于過濾大顆粒雜質的過濾網，除雜箱左側壁面固定安裝可將有機肥料中的雜草毛絮等較輕雜質去除的除雜風扇，風扇工作時可以產生氣流將有機肥料中的雜草毛絮等質量輕的雜質吹離有機肥料，過濾網可以過濾掉有機肥料中的大顆粒雜質，實現一機多用，解決有機肥料的生產成品中經常會混雜有雜草毛絮等輕質量及砂礫等重質量雜質，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，其結構簡單、使用方便，使用效果較好。

3 結論

本文對畜禽糞便除雜設備研究現狀進行了介紹，可查詢的糞便除雜設備相關報道較少，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構、工作原理及特點，均能達到一定的除雜效果，能夠為后續畜禽糞便除雜設備的研究提供一定參考。

4 建議

沼氣發酵技術在處理畜禽糞便方面具有明顯的優勢，處理糞便過程封閉無污染，產物為清潔能源沼氣和優質有機肥料，糞便資源化利用率較高。以往的沼氣發酵技術以濕法沼氣和干法沼氣為主，對于濕法沼氣發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（干物質含量15%~20%）沼氣發酵技術[7]逐漸發展起來，畜禽干清糞便不需濃度調節即可滿足半干式厭氧發酵濃度要求，并可采用連續式厭氧發酵工藝，處理效率高，但對以畜禽干清糞便為發酵原料的沼氣工程進料會帶來一定難度，進料前需經過除雜處理，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物沼渣有機肥的成品質量，但目前針對畜禽干清糞便的除雜設備尚未見報道，希望后續加強針對畜禽干清糞便除雜設備的研究，以促進沼氣行業更好的發展。