黃振德

(黑龍江省農(nóng)業(yè)機(jī)械工程科學(xué)研究院 牡丹江分院，黑龍江 牡丹江 157011)

0 引言

隨著我國(guó)養(yǎng)牛產(chǎn)業(yè)的發(fā)展擴(kuò)大，每年產(chǎn)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(chǎn)的發(fā)展。大多數(shù)養(yǎng)殖場(chǎng)缺乏對(duì)畜禽糞污的處理利用意識(shí)，養(yǎng)殖場(chǎng)和糞便處理場(chǎng)分配布局不合理，而且糞污處理設(shè)備及工藝落后，導(dǎo)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(huì)造成資源的巨大浪費(fèi)，同時(shí)也會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，直接影響?zhàn)B畜禽業(yè)發(fā)展和人類健康。牛糞是畜禽糞污中較難處理的一類，因?yàn)榕＜S的含水率高，粗纖維多，很黏稠，且牛糞中有草易通氣不易發(fā)酵，肥效低。只有對(duì)濕牛糞進(jìn)行固液分離，才能科學(xué)且便利地處理利用好牛糞。分離后的固態(tài)牛糞做食用菌的基料用于養(yǎng)殖蘑菇，或者作為養(yǎng)牛場(chǎng)的墊料，也可轉(zhuǎn)化為有機(jī)肥、燃燒材料等;分離的液體發(fā)酵后成為有機(jī)肥料，用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)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(shè)計(jì)了新型牛糞固液分離機(jī)，牛糞固液分離機(jī)是利用擠壓、過濾的方法實(shí)現(xiàn)牛糞固液分離的新型固液分離機(jī)械。

1 整機(jī)結(jié)構(gòu)和工作原理

1.1 主要結(jié)構(gòu)

新型牛糞固液分離機(jī)，如圖1所示，由機(jī)架、電機(jī)、減速裝置、螺旋壓縮絞龍、上篩網(wǎng)、進(jìn)料口、溢流口、篩網(wǎng)、排水口等組成。機(jī)具結(jié)構(gòu)為，電機(jī)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(nèi)部安裝螺旋壓縮絞龍。殼體上方安裝進(jìn)料裝置，下方安裝排水管。整體安裝在機(jī)架上。在固體出料口下方連接熱風(fēng)干燥排出機(jī)構(gòu)，熱風(fēng)干燥排出機(jī)構(gòu)固定安裝在機(jī)架上。

1.機(jī)架;2.熱風(fēng)干燥排出機(jī)構(gòu);3.電機(jī);4.減速裝置;5.螺旋壓縮絞龍;6.上篩網(wǎng);7.進(jìn)料口;8.溢流口;9.篩網(wǎng);10.絞龍殼體;11.排水口

1.2 工作原理

本機(jī)采用電機(jī)傳動(dòng)，通過減速裝置將動(dòng)力傳遞給螺旋壓縮絞龍，由配套的無(wú)堵塞液下泵將牛糞固液混合料提升送至牛糞固液分離機(jī)內(nèi)，由螺旋壓縮絞龍擠壓并將其逐漸推向整機(jī)的前方，同時(shí)不斷提高機(jī)器前緣的壓力，迫使物料中的水分在壓力的作用下擠出網(wǎng)篩，流出排水管。當(dāng)牛糞中的含水率達(dá)到要求時(shí)，牛糞固料被排出機(jī)體。牛糞固液分離機(jī)的工作是連續(xù)進(jìn)行的，其牛糞固液混合料不斷提升至牛糞固液分離機(jī)體內(nèi)，排出端的壓力不斷增大，當(dāng)大到一定程度時(shí)，將出料口頂開并擠出擠壓口，達(dá)到擠壓出料的目的。為了控制出料的速度與含水量，可以調(diào)節(jié)主機(jī)下方的配重塊，以達(dá)到適當(dāng)?shù)某隽蠣顟B(tài)。

2 主要技術(shù)參數(shù)

配套動(dòng)力：7.5 kW；

電壓：380 V；

生產(chǎn)率：4～6 m3·h-1；

固體含水率：≤55%；

液體殘留顆粒物：≤10%；

篩網(wǎng)孔規(guī)格：0.5～1 mm。

3 關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)

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(jī)的核心部件，傳統(tǒng)固液分離機(jī)大部分是采用絞龍裝置輸送物料，通過擠壓達(dá)到脫水目的，但傳統(tǒng)絞龍輸送裝置在進(jìn)行固液分離式時(shí)，糞污容易堆積在絞龍葉片邊緣處，會(huì)明顯降低固液分離效率。無(wú)堵塞液下泵抽上物料時(shí)，對(duì)絞龍軸沖擊較大，增加了絞龍阻力，對(duì)電機(jī)造成一定損害，同時(shí)對(duì)絞龍葉片造成損害，縮短絞龍使用壽命，也會(huì)降低固液分離效率，且傳統(tǒng)絞龍中物料流動(dòng)性不好、輸送效率低。

為了提高絞龍的工作性能設(shè)計(jì)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(huì)出現(xiàn)物料堆積、流動(dòng)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(duì)絞龍軸的沖擊，進(jìn)而保護(hù)電機(jī)，提高整個(gè)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(yè)能源消耗，降低操作人員工作強(qiáng)度，適用性強(qiáng)。

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(jī)相連，帶動(dòng)絞龍軸轉(zhuǎn)動(dòng)，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(jìn)料口一端繞中軸線對(duì)稱焊接在絞龍軸上，兩組小徑螺旋葉片與兩級(jí)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(yuǎn)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(jìn)料口；6.減速電機(jī)；7.電機(jī)；8.殼體；9.過濾網(wǎng)；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(zhǎng)纖維不易發(fā)酵影響發(fā)酵質(zhì)量的問題，為牛糞固液分離機(jī)設(shè)計(jì)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(zhǎng)度的草，使牛糞能夠更快發(fā)酵，得到的固料牛糞質(zhì)量更好，為后續(xù)加工使用減少時(shí)間和難度。

牛糞固液分離機(jī)設(shè)計(jì)有便于拆卸的過濾裝置，需要過濾時(shí)，松開鎖扣，把進(jìn)料管打開，放入過濾網(wǎng)篩，再把進(jìn)料管放回，按下鎖扣手柄固定住進(jìn)料管。不需過濾時(shí)，打開進(jìn)料管，拿出過濾網(wǎng)篩，放入墊圈，放下進(jìn)料管鎖住，其結(jié)構(gòu)如圖3所示。

1.固液分離主機(jī)；2.可調(diào)節(jié)快速鎖扣；3.鎖扣銷軸；4.鎖扣座；5.鎖扣掛鉤；6.過濾網(wǎng)篩；7.進(jìn)料管；8.上連接板；9.連接臂；10.下連接板

3.3 熱風(fēng)干燥排出機(jī)構(gòu)

如圖4所示，熱風(fēng)干燥排出機(jī)構(gòu)主要由機(jī)架、熱風(fēng)機(jī)、固液分離主機(jī)、牛糞固料進(jìn)料口、打散輪、風(fēng)機(jī)連接管和螺旋干燥排出管組成。

1.機(jī)架；2.熱風(fēng)機(jī)；3.螺旋壓縮絞龍；4.牛糞固料進(jìn)料口；5.打散輪；6.風(fēng)機(jī)連接管；7.螺旋干燥排出管

當(dāng)前國(guó)內(nèi)外脫水裝備市場(chǎng)主要有帶式脫水機(jī)、螺旋脫水機(jī)、板框壓濾機(jī)等，現(xiàn)有的螺旋擠壓式固液分離機(jī)通常都是通過電機(jī)帶動(dòng)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(dá)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(jìn)一步降低牛糞的含水率提高分離效果，設(shè)計(jì)了熱風(fēng)干燥排出機(jī)構(gòu)，使牛糞固態(tài)物料繼續(xù)降低含水率。固液分離主機(jī)進(jìn)行固液分離后的牛糞固態(tài)物料進(jìn)入牛糞固料進(jìn)料口，然后被打散輪打散，再經(jīng)熱風(fēng)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(tài)物料經(jīng)過在螺旋干燥排出管加熱，吹出，然后風(fēng)干冷卻，含水率將進(jìn)一步降低，達(dá)到能源化利用、肥料化利用的條件。而且牛糞固態(tài)物料被定向吹出，遠(yuǎn)離機(jī)器 ，管理轉(zhuǎn)移方便，干凈整齊。

4 結(jié)論

我國(guó)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的總體戰(zhàn)略目標(biāo)是用50年左右的時(shí)間，全面建成人與自然、社會(huì)和諧統(tǒng)一的資源節(jié)約循環(huán)型社會(huì)，資源生產(chǎn)率、循環(huán)利用率、廢棄物的最終處理量等循環(huán)經(jīng)濟(jì)的主要指標(biāo)及生態(tài)環(huán)境、可持續(xù)發(fā)展能力等達(dá)到當(dāng)時(shí)世界先進(jìn)水平，極大地提高生態(tài)環(huán)境質(zhì)量并整體改善生存空間，全面進(jìn)入可持續(xù)發(fā)展的良性循環(huán)。為了徹底解決牛糞造成的環(huán)境污染問題，必須充分利用牛糞這個(gè)生物質(zhì)再生資源。牛糞可用于生產(chǎn)有機(jī)肥,利用牛糞生產(chǎn)食用菌的培養(yǎng)基,養(yǎng)殖蘑菇，利用牛糞摻牛尿制造沼氣，建沼氣池,利用牛糞發(fā)電等。既能改善生態(tài)環(huán)境，還能增加農(nóng)民收入，同時(shí)能節(jié)省大量的燃煤，可有效提高經(jīng)濟(jì)效益。

提高牛糞利用率需要對(duì)牛糞進(jìn)行固液分離，新型牛糞固液分離機(jī)能夠快速實(shí)現(xiàn)干濕分離，能夠很快處理掉當(dāng)天所產(chǎn)生的牛糞,從根本上解決牛糞污染環(huán)境的問題。

新型牛糞固液分離機(jī)固液分離效果好，分離后固體含水率低，機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，成本低，運(yùn)行費(fèi)用低，維修方便。固液分離后牛糞適宜進(jìn)行運(yùn)輸、加工等操作。牛糞的科學(xué)處理，不再成為養(yǎng)牛場(chǎng)和養(yǎng)牛戶的負(fù)擔(dān)，還能為養(yǎng)殖戶帶來可觀的經(jīng)濟(jì)收入。