全自动链板式翻抛机在养鸡场堆肥中的应用

近20年来，我国养鸡业发展迅猛，养鸡场的饲养规模越来越大，产生的鸡粪不仅量大而且分布上呈现相对集中的趋势。粪便除了一部分集中在大中型养鸡场，大部分产生于有养鸡习惯的养鸡镇和养鸡村。

集约化养殖引发的粪便污染问题日益突出，多数养鸡场粪便未经处理即排放，污染空气、土壤和水源，尤其严重的是大量粪便的产生和积聚，又成为孳生蚊蝇、细菌繁殖和传播疾病的传染源，影响畜禽生长和人体健康。

众所周知，鸡粪是一种很好的有机肥原料，但未经处理的鸡粪便中因含有病原菌，营养成分易分解流失而降低肥效，以及不便运输和保存等一系列问题而不能作为有机肥料直接应用于农田。

为此，国家颁布了相应法规和标准，规定畜禽粪便在施用到农田前必须经过无害化处理，并鼓励进行资源化再生利用生产各种有机肥产品。好氧堆肥技术是利用堆肥设备，在有氧条件下，利用好氧微生物作用使有机废弃物达到稳定化、无害化，进而转变为有利于土壤性状改良和作物生长的优质有机肥的方法。

近年来，随着认识的不断加深，我国各地一些养鸡场陆续开展鸡粪好氧堆肥的工程实践，例如采用槽式发酵方式，取得一定实效，但是仍存在堆肥设备简陋、翻抛设备专业性差和自动化程度低以及发酵槽布局占地面积大等问题，一定程度上抑制了养鸡地区规模化堆肥就地处理鸡粪的积极性。

因此，针对我国养鸡场鸡粪机械化堆肥处理的迫切性和促进有机肥生产技术良性发展的需要，中国农业机械化科学研究院中机华丰（北京）科技有限公司开展了新型链板式翻抛机系列产品研发和推广工作。

1.链板式翻抛机的工作原理及特点

1.1工作原理

链板式翻抛机适用于槽式发酵。该翻抛机工作原理如下：整机工作架置于发酵槽上，可沿槽上轨道纵向前后行走。翻抛小车置于工作架上，翻抛部件和液压系统安装在翻抛小车上。

工作架到达指定的翻抛位置时，翻抛小车的翻抛部件经由液压系统操纵缓慢深入槽中，翻抛部件（链板）开始连续转动，并随工作架整体沿槽前进。翻抛部件不断攫取槽内物料并斜向输送到工作架后方落下，落下的物料重新置堆。沿槽完成一个行程的作业后，液压系统将翻抛部件抬升到不与物料干涉的高度，工作架整体连同小车后退至发酵槽翻抛作业的初始端。

如果是宽槽，翻抛小车横向朝左或右移动一个链板幅宽的距离，然后放下翻抛部件深入槽中，开始另一幅物料的翻抛作业行程。每个发酵槽翻抛次数取决于发酵槽的宽度，一般一个槽宽2~20m，每个槽完成全部翻抛需要分别进行1~10作业行程（循环），直至完成全槽翻抛作业。

该机沿发酵槽轨道行走作业，在翻抛过程中将发酵物料连续的攫取、抛起、散落，并由此产生沿发酵槽纵向后位移4m，即每天整槽进料长度4m，每天整槽出料长度4m。

1.2设备结构示意图及主要技术参数：

链板式翻抛机由翻抛部件、横向移动装置、纵向移动装置、液压系统、电控系统等组成。设备结构示意图见图1。

1、翻抛部件 2、横向移动装置 3、纵向移动装置 4、电控系统5、液压系统6、发酵槽

图1 FL41×2000型链板式翻抛机结构示意图

1.3主要技术参数：

⑴ 翻抛链板宽度：2.0m；

⑵ 每次抛料距离：4m；

⑶ 发酵槽宽度：2.0~20.0m；

⑷ 发酵槽高度： 2.0m；

⑸ 物料层最大高度：1.8m；

⑹ 处理能力/槽：14.4~144m3/d；

⑺ 配套动力：29.95kW；

⑻ 前进速度：120m/h，后退速度：240m/h；

1.4链板式翻抛机的适用特点

根据所处理鸡粪物料的特性和发酵槽尺寸，链板式翻抛机在设计上做出了更多的考虑。

(1) 该机适合用于高槽和宽槽的大尺寸发酵槽，能节省堆肥车间面积，降低土建投资。传统的槽式翻抛机一般适合高度0.8~1.5m发酵槽，而该机适合高度1.5~2.0m发酵槽，并能满足20m宽的大型宽槽作业要求。这样，与矮的窄的小尺寸发酵槽相比，堆肥车间面积可以减少40~60%，发酵槽建筑成本至少可以降低1/3。

(2) 采用优化的多齿链板式结构设计。特殊的齿板外形结构和组织排列方式，使翻抛机运行阻力降低，适合深槽作业并满足鸡粪粘湿特性物料的翻抛要求。该翻抛机通过横向和纵向移位机构，可使翻抛部件在同一个发酵槽内实现槽内任意位置作业，提高了操作灵活性，降低了配套电机装机容量和配电要求。

(3) 物料翻抛水平移动距离大且高位抛散，与空气接触充分，易降水分。槽内物料经链板输送到3m高位后向下连续抛落，物料水平位移达4m之远，使翻抛过程中物料运动轨迹长，与空气充分接触，即提高了物料供氧时间，又便于水分挥发，促进好氧发酵快速完成，非常适合处理量大、气候潮湿、连续发酵的场合。

(4) 配备强力稳定的液压升降系统升降翻抛部件。在翻堆的开始和结束时，通过遥控或现场操作，可依靠液压升降系统轻松实现翻抛部件的升降，运行平稳，可靠快捷。

(5) 采用控制柜集中控制整机操作，手动控制和自动控制相结合，现场操作工人不必随机作业，只需在发酵槽一端或远处即可遥控完成全部操作，大大改善了作业环境。

(6) 可选配槽式原料布料机或者自动出料装置。提高了物料进出效率和方便性。

(7) 配备移行机换槽可以实现翻抛机一机多槽作业，节省设备投资。

(8) 根据设计需要，发酵槽底部可以安装曝气系统实现静态曝气向物料辅助充氧。

2.堆肥发酵工艺设计

根据养鸡场每天都有鲜鸡粪产生的情况和及时处理要求，建议采用连续式发酵工艺，即每天把新鸡粪等物料混合物送到发酵槽的一端，发酵处理完的物料则从发酵槽的另一端运出。

过程如下：鲜物料送入发酵槽进料端的堆放区后，翻抛机开始作业，每翻抛一次物料都会向出料端移动4m距离，这样经过一个发酵周期后，物料被移动到发酵槽的出料终端。发酵槽内物料的移动速度是通过调整翻抛机运行方式及翻抛次数来实现。

在采用铺粪布料车的情况下，可利用布料车将各种待发酵和混合的物料在发酵槽内进行均匀地按层铺放。根据实际需要如出现一机多槽使用的情况，可采用移行车来实现翻抛机和布料车的换槽。

2.1发酵周期设计

充足的好氧堆肥时间是堆肥有机物充分分解达到稳定化和无害化的保障。通过对不同堆肥阶段，不同温度条件下的堆肥时间的合理控制，能够有效地加速堆肥进程，提高堆肥商业化生产经济效益。

一般情况下，每批物料从进料端到出料端，发酵的全过程在加生物发酵菌的情况下需要15天左右时间，具体时间应当根据当地气候条件、原料配方及最终产品的含水率要求进行相应调整。

2.2发酵槽长度设计

发酵槽长度根据发酵周期、每次抛料距离和日翻抛次数确定，计算公式为：

式中：L：发酵槽长度(m)

d: 发酵周期，天数

S：每次抛料距离(m)，

n：日翻抛次数，次数

2.3发酵槽数设计

发酵槽的数量的计算公式为：

式中：N：发酵槽数

Q：每天需处理原料量(m3)，

W：发酵槽宽度(m)，

H：发酵槽内物料高度(m)

以100万只蛋鸡存栏量的养鸡场为例，每天约产鲜鸡粪100吨，添加20%秸秆辅料后，密度按0.8 t/m³计算，日处理原料总量为125m³。如果发酵周期设计为15天，日翻抛次数1次，每次翻抛物料移动距离4m，则发酵槽长度为60m。若发酵槽宽度为20m，物料高度为1.8m，物料日进料长度4m，每槽日进料144m³，则该养鸡场需要建1个发酵槽。设备配备：FL41×2000型链板式翻抛机1台。1个发酵槽每天一次翻抛作业合计10~12小时。如果日处理鸡粪量较大，可以增加发酵槽和翻抛机数量；如果处理鸡粪量较少，可以选择较窄的发酵槽（2m、4m、6m宽等）和相应的翻抛机型号。通过选择不同的发酵槽规格和翻抛机型号规格，可以满足不同存栏量养鸡场的堆肥使用要求。

3.堆肥过程控制

鸡粪槽式好氧堆肥是一个复杂的过程，要达到良好的堆制效果，必须控制一些主要影响因素，尤其是含水率、碳氮比、温度、颗粒直径，以及氧气浓度和pH值等。这些因素决定微生物活动强度，从而影响堆肥的速度与品质。

3.1 含水率 

工程实践结果表明，鸡粪堆肥发酵最合适的含水率则以50-60%为好。若含水率过高，有碍于通风，温度难于上升，分解速度明显降低，造成厌氧状态后不利于好氧微生物生长并易产生H2S等恶臭气体。含水率过低不能满足微生物生长需要，有机物难于分解。通常原料水分可以通过添加低水分辅料或者堆肥成品回掺等方式来调节。当然水分还与发酵槽的深度有关系，通常槽越深其要求的水分就应越低。因为过多的水分会导致密实和减少空气空隙，阻碍适量空气向物料内的输送。所以，建议槽内物料高度一般情况下不应高于1.8m。堆肥完成后物料含水率一般可降至40%左右。

3.2 碳氮比 

一般情况下，使用鸡粪为主的原料进行堆肥，碳氮比最佳的范围为25:1-30:1，合理的范围为20:1-40:1。添加碳源辅料是调整水分和碳氮比最经济和有效地办法，碳源辅料包括作物秸秆、米糠、花生壳、中药渣、废弃的蘑菇菌棒、棉籽壳和锯末等，可根据当地条件选择最适合的原料。物料进入发酵槽以前，需将鸡粪和碳源辅料按比例均匀混合。针对堆肥发酵开发的配料混合难这一问题，中国农机院还专门开发了一种原料预混机，预混机按照电子仪表设定好的配方，将各种原料分别通过装载机或人工投入到配料混合机内，达到将主料和辅料混合均匀的作用，自动化程度高，操作直观方便。

3.3 温度

高温堆肥温度最好控制在55-65℃，7天左右。物料温度的控制过程一般是通过控制供氧量和向外排气来实现的。一般而言，在发酵的初期3-4天中，供气的主要目的是满足供氧，使生化反应顺利进行，以达到提高物料温度之目的。当发酵温度升到峰值以后，供氧量的调节主要以控制温度为主。必须加大供气量，加大向外排气量，通过水分带走热量，使物料温度下降。在实际生产中，往往通过温度—供氧反馈系统来完成温度的自动控制。建议堆肥车间采用透光好的阳光膜或阳光板，升温和保温效果明显，一年四季都可以进行堆肥。

3.4 通风供氧量

供气是好氧发酵成功的重要因素之一，其主要作用在于：（1）提供氧气，以参与微生物的发酵过程；（2）通过供气量的控制，调节最适温度；（3）在维持最适温度的条件下，加大通风量可以去除水分。目前，一般是通过测定堆层中的氧浓度和耗氧速率来了解堆层生物过程和需氧量。堆肥过程中合适的氧含量应在5%～15%，氧含量一旦低于5%，氧就成为好氧堆肥中微生物生命活动的限制因素，并容易使堆肥容易产生厌氧而产生恶臭。通风供氧量通常由翻抛机动态搅拌充氧和发酵槽底部曝气系统静态曝气两种方式共同完成，以前者为主。

3.5 颗粒度

堆肥过程中供给的氧气是通过颗粒间的空隙分布到物料内部的，颗粒度的大小对通风供氧有重要影响，因此，对堆肥原料颗粒尺寸有一定的要求，最佳值为1～2.5cm。此外，决定物料粒径大小时，还应从经济方面考虑，因为破碎的越细小，动力消耗越大，处理费用就会增加。

3.6 pH值

适宜的pH值可使微生物有效地发挥作用，而pH值太高或太低都会影响微生物的活动，进而影响整个堆肥过程。一般认为pH值在7.5～8.5时，可获得最大堆肥速率。当堆肥原料的pH值不在此范围内时，通常需要通过添加辅料进行调节。

4 结语

(1) 随着生活水平的提高和对健康的日益关注，人们对食品质量和安全也提出了更高要求。利用养鸡场鸡粪废弃物堆肥进而加工有机肥符合国家环境保护、生态农业和有机食品的产业政策发展要求，因此今后鸡粪堆肥处理发展态势趋向专业化、规模化，堆肥设备向高效自动化方向过渡。

(2) 链板式翻抛机的研制成功为鸡粪粘湿物料的槽式堆肥提供了一种先进实用的专业化翻抛设备，液压系统和集中控制系统的应用大大提高了槽式发酵槽翻抛的自动化程度，尤其是该机适合高槽和宽槽的大尺寸发酵槽，节省堆肥车间面积，降低设备和土建投资，提高堆肥效果，对于促进我国规模化养鸡地区变废为宝就地兴办堆肥产业具有重要示范推动作用。该设备已经在多个堆肥项目投入使用，收到良好效果。

(3) 形成以链板式翻抛机为核心的一套完整的规模化鸡粪槽式堆肥发酵工艺技术，不仅提出了发酵周期、发酵槽长度和数量的计算方法，而且还提出了堆肥过程关键控制参数如含水率、碳氮比、温度、颗粒直径，以及氧气浓度和pH值等值的合理建议值，可操作性比较强，对于养鸡场堆肥实践具有指导意义。

（来源：《农业机械》2019.8

作者：李俊慧 赵景华 边远 赵明杰 梁浩 张雪立 汪洋）