国内畜禽粪便发酵装备设施发展现状调研

中国有机肥协会

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作者：张玉良 龙东海 赵国 张英 陶波 杨焱（长春市农业机械研究院）

发表于：《农业与技术》

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近些年，为不断满足物质生活所需，我国畜禽养殖业快速发展，但伴随着这种发展，一些弊端问题突显出来: 畜禽粪便的排放量达到几亿 t，特别是规模化养殖后，粪污处理给规模化养殖带来更大压力，已与工业废水、生活污水并列成为水环境污染的 3 大源头之一［1］ 。为能有效解决这种不利因素，适应我国快速发展，保证良好的生态环境，政府引导国内科研机构、高校及企业开展了大量关于畜禽粪便处理的相关工作，以找出更符合我国国情的畜禽粪便处理方向及其应用模式。多年来的成果显示: 畜禽粪便转化有机肥是比较有效、最易接受的处理方向，同时，畜禽粪便转化有机肥处理设备是实现该方向的关键，对于制造出符合相应的国家标准和环境指标的有机肥产品至关重要，对于控制有机肥质量意义重大，对于提高制肥效率起着决定性作用。

目前，市场上有成套的现代化畜禽粪便转化有机肥设备，大致包括混料设备、前处理脱水设备、有机肥发酵设备、后处理烘干设备及造粒设备等，其中有机肥发酵设备为核心设备。长春市农业机械研究院开展有机肥发酵设备设施的相关研究已多年，也积累了一些相关经验，现将此类主流设备的一些情况进行总结，以益于养殖户选择购买此类设备。现我国市场上，用于畜禽粪便发酵的主流设备设施主要有 3 类: 条垛式发酵设备、发酵反应器式发酵设备 (其中包括箱体内搅拌式发酵设备、发酵塔式发酵设备、卧滚筒式发酵设备) 及比较前沿的纳米膜覆盖式发酵设施等。所用发酵工艺都为耗氧发酵工艺，具体如下。

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条垛式发酵设备

条垛式发酵设备发酵模式应用起步较久远，而且应用较广泛。

1. 1 设备基本概述

图1  条跺机

条垛式发酵设备 (如图 1) 结构较简单，按作用用途划分结构，分为行走部和翻垛部 2 部分。做功原理上，利用条垛机的行走部，在堆垛槽内根据时间循环要求、需氧要求和温控要求，在工作区域内运动，利用翻垛部在行走过程中翻整堆槽内的畜禽粪便、秸秆和微生物菌的混合物，起到物料混合、促进氧气自然进入、水分自然蒸发及翻堆控温度等作用。

1. 2 设备特点

条垛式发酵设备结构简单，执行工作量也较简单，即行走，翻堆; 经设备工作运行，畜禽粪便与其它物料混合均匀，氧气进入较充分; 设备一次性处理量较大，而且设备承载能力强，性能稳定; 由于畜禽粪便发酵需要一定热源提供，以促进快速发酵，减少污染可能性，而条垛式发酵设备自身无加热功能，仅依靠自然环境温度提供一定热量，因此一次物料发酵时较长; 设备占地规模大，且需要有相应的配套防漏雨设施; 投入成本高，运行成本 (用能) 低; 属于半密闭空间处理，有一定环境污染性; 产出有机肥产品品质一般; 除水效果一般; 适宜处理中大型养殖场产粪便量; 设备应用过程中，腐蚀较严重，易损坏; 南方地区应用较适宜，东北地区由于环境温度原因，应用较不适宜。

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发酵反应器式发酵设备

在我国市场上，发酵反应器式发酵设备属于主流设备，被广大养殖户作为首选的处理畜禽粪便产品。这类设备大致分为卧滚筒式发酵设备、箱体内搅拌式发酵设备、发酵塔式发酵设备 3 大类。

2. 1 卧滚筒式发酵设备

2. 1. 1 设备基本概述

图2  卧滚筒式发酵设备

卧滚筒式发酵设备 (如图 2) 结构上一般由自动控制系统、进料绞龙、出料绞龙、滚筒总成、充氧风机和电加热导热油炉组成。设备根据畜禽粪便发酵及生物菌激活条件要求，设备需提供混料混氧搅拌、充分加温物料温度、除去物料湿度、对物料充氧功能，同时根据物料循动要求，设备随时间需使物料从始端向末端运动。本设备为完成以上做功要求，利用滚筒总成的旋转提供混料混氧搅拌，利用电加热导热油炉提供热源于滚筒总成内的管道，以给物料加温，利用进口控湿、热风、电加热和滚筒内的格栅给物料去湿，利用充氧风机对物料充氧，利用滚筒 (内有螺旋部件) 旋转完成物料从始端到末端前推工作。另外，进料由进料绞龙完成，出料由出料绞龙完成。

2. 1. 2 设备特点

通过设备工作可使畜禽粪便和其它混合物料初级发酵; 畜禽粪便与其它物料混合均匀性较好; 投入成本高，运行成本 (用能) 略高; 设备一次性处理量由滚筒容量决定，但大多数处理量一般，且不易太大，

适宜中小型养殖场应用; 设备承载能力强，性能稳定; 设备属于全密闭空间处理，环境污染性较低; 设备占地规模适宜; 设备有给物料加热功能，同时氧气进入仓内较充分，因此提供发酵条件较好，一次物料发酵时较短; 有机肥产品品质较好; 除水效果较好;物料进入设备，易卡机，物料出设备，较慢; 设备应用过程中，有腐蚀; 设备适合我国大部地区。

2. 2 箱式发酵设备

2. 2. 1 设备基本概述

图3  箱式发酵设备

箱式发酵设备 (如图 3) 结构上一般由自动控制系统、电加热导热油炉、充氧风机、双向螺旋搅拌轴和箱体仓组成。设备根据畜禽粪便发酵及生物菌激活条件要求，设备需提供混料混氧搅拌、充分加温物料温度、除去物料湿度、对物料充氧功能，同时根据物料循动要求，设备随时间使物料向两端或中间换向集聚。为完成以上做功要求，利用双向螺旋搅拌轴提供混料混氧搅拌，利用电加热导热油炉提供热源于箱体仓内的管路，以给物料加温，利用进口控湿、热风和电加热综合去湿，利用充氧风机对物料充氧，利用双向螺旋搅拌轴提供给物料向两端和中间换向集聚。另外，进料直接通过入料口投入，出料时利用双向螺旋搅拌轴使物料向中间集聚，从出料口排出。

2. 2. 2 设备特点

通过设备工作可使畜禽粪便和其它混合物料初级发酵; 畜禽粪便与其它物料混合均匀性好; 投入成本高，运行成本 (用能) 略高; 由于双向螺旋搅拌轴受力较大原因，设备处理规模较小，适宜小型养殖场应

用; 同样由于双向螺旋搅拌轴易受冲击，设备承载能力较弱; 设备属于全密闭空间处理，环境污染性较低; 设备占地规模较小; 设备有给物料加热功能，同时氧气进入仓内较充分，混料均匀性好，因此提供发酵条件较好，一次物料发酵时间短; 有机肥产品品质好; 除水效果一般; 设备应用过程中，有腐蚀; 设备适合我国大部地区。

2. 3 塔式发酵设备

2. 3. 1 设备基本概述

图4  塔式发酵设备

塔式发酵设备 (如图 4) 有 2 种，其中一种同箱式发酵设备，不同之处在箱式发酵设备卧放置，塔式发酵设备立放置，这里不做另述; 另一种为内部采用翻板结构有机肥发酵塔，该设备由自动控制系统、塔仓总成、充氧风机和电加热导热油炉组成。设备根据畜禽粪便发酵及生物菌激活条件要求，设备需提供混料混氧、充分加温物料温度、除去物料湿度、对物料充氧功能，同时根据物料循动要求，设备随着时间需提供物料从顶端向底端运动。塔式发酵设备为完成以上做功要求，利用外搅拌机完成物料混合，利用塔仓总成内的翻板翻转完成混氧工作，利用电加热导热油炉提供热源于塔仓总成内的管路，以给物料加温，利用进口控湿、通热风和电加热综合除湿，利用充氧风机对物料充氧，利用翻板翻转提供物料从顶端向底端运动。

2. 3. 2 设备特点

通过设备工作可使畜禽粪便和其它混合物料初级发酵; 设备自身不具备混合物料功能，需外加混料装备; 投入成本高，运行成本 (用能) 略高; 设备处理规模较大，适宜大型养殖场应用; 设备承载能力较强; 设备属于全密闭空间处理，环境污染性较低; 设备占地规模较大; 设备具有给物料加热功能，但由于氧气进入仓内物料的充分性一般，因此导致综合提供发酵条件一般，一次物料发酵时略长; 有机肥产品品质一般; 除水效果一般; 设备应用过程中，有腐蚀;设备适合我国大部地区。

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分子覆膜盖发酵设施

分子膜覆盖发酵设施发酵模式在国内较前沿，但在国外利用十分普遍。

3. 1 设施基本概述

图5  分子膜覆盖发酵设施

分子膜覆盖发酵设施 (如图 5) 结构上由分子膜和堆放场地组成 (堆放场地需建防渗漏层，并且内装有通风管道和流水管道)。本设施国内较前沿，国外利用普遍。分子膜覆盖发酵设施发酵做功形式简单，仅需要利用分子膜对混合发酵物料堆覆盖，利用堆放场地内的通风管道通氧气，利用堆放场地内的流水管道排水，完成堆肥发酵，其中分子膜为核心技术，具有便于水分气化蒸发和防止臭气排出功能。

3. 2 设施特点

可使畜禽粪便和其它混合物料初级发酵; 设施自身不具备混合物料功能，需外加混料装备; 投入成本高，运行成本低; 设施处理规模较大，适宜大型养殖场应用; 设施占地较灵活; 该设施堆肥技术属于全密闭空间处理，环境污染性较低; 设施不具备给物料加热功能，且由于氧气进入物料的充分性一般，因此综合提供发酵条件一般，一次物料发酵时略长; 有机肥产品品质一般; 除水效果较好; 设施应用过程中，有腐蚀，而且一般应用于露天，有紫外线照射，产生老化现象; 设施适合我国大部地区。