黄振德
(黑龙江省农业机械工程科学研究院 牡丹江分院，黑龙江 牡丹江 157011)
随着我国养牛产业的发展扩大，每年产生的牛粪越来越多，但牛粪污的处理和利用水平落后于生产的发展。大多数养殖场缺乏对畜禽粪污的处理利用意识，养殖场和粪便处理场分配布局不合理，而且粪污处理设备及工艺落后，导致粪污处理利用不到位。畜禽粪便中含有大量可通过生物降解再利用的生物资源，如不加以处理而直接排放，会造成资源的巨大浪费，同时也会对环境造成污染，直接影响养畜禽业发展和人类健康。牛粪是畜禽粪污中较难处理的一类，因为牛粪的含水率高，粗纤维多，很黏稠，且牛粪中有草易通气不易发酵，肥效低。只有对湿牛粪进行固液分离，才能科学且便利地处理利用好牛粪。分离后的固态牛粪做食用菌的基料用于养殖蘑菇，或者作为养牛场的垫料，也可转化为有机肥、燃烧材料等;分离的液体发酵后成为有机肥料，用于农业生产中。牛粪固液分离后，能够更好地利用加工，减少土地的污染，因此设计了新型牛粪固液分离机，牛粪固液分离机是利用挤压、过滤的方法实现牛粪固液分离的新型固液分离机械。
1.1 主要结构
新型牛粪固液分离机，如图1所示，由机架、电机、减速装置、螺旋压缩绞龙、上筛网、进料口、溢流口、筛网、排水口等组成。机具结构为，电机连接在减速装置上，减速装置连接在绞龙壳体上，绞龙壳体内部安装螺旋压缩绞龙。壳体上方安装进料装置，下方安装排水管。整体安装在机架上。在固体出料口下方连接热风干燥排出机构，热风干燥排出机构固定安装在机架上。
1.机架;2.热风干燥排出机构;3.电机;4.减速装置;5.螺旋压缩绞龙;6.上筛网;7.进料口;8.溢流口;9.筛网;10.绞龙壳体;11.排水口
1.2 工作原理
本机采用电机传动，通过减速装置将动力传递给螺旋压缩绞龙，由配套的无堵塞液下泵将牛粪固液混合料提升送至牛粪固液分离机内，由螺旋压缩绞龙挤压并将其逐渐推向整机的前方，同时不断提高机器前缘的压力，迫使物料中的水分在压力的作用下挤出网筛，流出排水管。当牛粪中的含水率达到要求时，牛粪固料被排出机体。牛粪固液分离机的工作是连续进行的，其牛粪固液混合料不断提升至牛粪固液分离机体内，排出端的压力不断增大，当大到一定程度时，将出料口顶开并挤出挤压口，达到挤压出料的目的。为了控制出料的速度与含水量，可以调节主机下方的配重块，以达到适当的出料状态。
配套动力：7.5 kW；
电压：380 V；
生产率：4～6 m3·h-1；
固体含水率：≤55%；
液体残留颗粒物：≤10%；
筛网孔规格：0.5～1 mm。
3.1 螺旋压缩绞龙装置
螺旋压缩绞龙装置是牛粪固液分离机的核心部件，传统固液分离机大部分是采用绞龙装置输送物料，通过挤压达到脱水目的，但传统绞龙输送装置在进行固液分离式时，粪污容易堆积在绞龙叶片边缘处，会明显降低固液分离效率。无堵塞液下泵抽上物料时，对绞龙轴冲击较大，增加了绞龙阻力，对电机造成一定损害，同时对绞龙叶片造成损害，缩短绞龙使用寿命，也会降低固液分离效率，且传统绞龙中物料流动性不好、输送效率低。
为了提高绞龙的工作性能设计了多段位带挡板变径变螺距螺旋压缩绞龙。该绞龙叶片边缘处不会出现物料堆积、流动性好，物料最大程度留在绞龙表面，叶片边缘处的挡板能够减少物料对绞龙轴的冲击，进而保护电机，提高整个绞龙装置的使用寿命和固液分离效率，物料输送效率更高。减少工业能源消耗，降低操作人员工作强度，适用性强。
多段位带挡板变径变螺距螺旋压缩绞龙装置如图2所示，包括绞龙轴、2组大径螺旋叶片、2组小径螺旋叶片及挡板等。所述绞龙轴一端与减速电机相连，带动绞龙轴转动，另一端与出料口挡板相连，出料口挡板固定安装在出料口法兰盘上，出料口法兰盘通过螺栓安装在壳体上，2组大径螺旋叶片在进料口一端绕中轴线对称焊接在绞龙轴上，两组小径螺旋叶片与两级大径螺旋叶片相连焊接在绞龙轴上，大、小径螺旋叶片表面均有碳化钨涂层，此涂层抗磨、抗腐蚀，挡板在大径螺旋叶片边缘远离绞龙轴处，挡板高度不超过10 cm。
1.绞龙轴；
2.小径螺旋叶片；
3.挡板；
4.大径螺旋叶片；
5.进料口；
6.减速电机；
7.电机；
8.壳体；
9.过滤网；
10.排水管；
11.出料口法兰盘；
12.出料口挡板
3.2 快拆过滤装置
为了解决牛粪中含草和其他长纤维不易发酵影响发酵质量的问题，为牛粪固液分离机设计一种便于安装拆卸的过滤装置。该装置能够过滤牛粪中含有的超过一定长度的草，使牛粪能够更快发酵，得到的固料牛粪质量更好，为后续加工使用减少时间和难度。
牛粪固液分离机设计有便于拆卸的过滤装置，需要过滤时，松开锁扣，把进料管打开，放入过滤网筛，再把进料管放回，按下锁扣手柄固定住进料管。不需过滤时，打开进料管，拿出过滤网筛，放入垫圈，放下进料管锁住，其结构如图3所示。
1.固液分离主机；
2.可调节快速锁扣；
3.锁扣销轴；
4.锁扣座；
5.锁扣挂钩；
6.过滤网筛；
7.进料管；
8.上连接板；
9.连接臂；
10.下连接板
3.3 热风干燥排出机构
如图4所示，热风干燥排出机构主要由机架、热风机、固液分离主机、牛粪固料进料口、打散轮、风机连接管和螺旋干燥排出管组成。
1.机架；
2.热风机；
3.螺旋压缩绞龙；
4.牛粪固料进料口；
5.打散轮；
6.风机连接管；
7.螺旋干燥排出管
当前国内外脱水装备市场主要有带式脱水机、螺旋脱水机、板框压滤机等，现有的螺旋挤压式固液分离机通常都是通过电机带动螺旋叶片挤压固液混合物，从而将固液混合物中的液体压缩分离，达到固液分离的目的，但分离后的固体物中仍含有一定的水分，脱水后含水率仍偏高，固液分离后的含水率一般在70%左右，为进一步降低牛粪的含水率提高分离效果，设计了热风干燥排出机构，使牛粪固态物料继续降低含水率。固液分离主机进行固液分离后的牛粪固态物料进入牛粪固料进料口，然后被打散轮打散，再经热风将其从螺旋干燥排出管吹出。螺旋干燥排出管的管子上部开有水分排出孔，有利于排出水分。牛粪固态物料经过在螺旋干燥排出管加热，吹出，然后风干冷却，含水率将进一步降低，达到能源化利用、肥料化利用的条件。而且牛粪固态物料被定向吹出，远离机器 ，管理转移方便，干净整齐。
我国发展循环经济的总体战略目标是用50年左右的时间，全面建成人与自然、社会和谐统一的资源节约循环型社会，资源生产率、循环利用率、废弃物的最终处理量等循环经济的主要指标及生态环境、可持续发展能力等达到当时世界先进水平，极大地提高生态环境质量并整体改善生存空间，全面进入可持续发展的良性循环。为了彻底解决牛粪造成的环境污染问题，必须充分利用牛粪这个生物质再生资源。牛粪可用于生产有机肥,利用牛粪生产食用菌的培养基,养殖蘑菇，利用牛粪掺牛尿制造沼气，建沼气池,利用牛粪发电等。既能改善生态环境，还能增加农民收入，同时能节省大量的燃煤，可有效提高经济效益。
提高牛粪利用率需要对牛粪进行固液分离，新型牛粪固液分离机能够快速实现干湿分离，能够很快处理掉当天所产生的牛粪,从根本上解决牛粪污染环境的问题。
新型牛粪固液分离机固液分离效果好，分离后固体含水率低，机构简单，操作方便，成本低，运行费用低，维修方便。固液分离后牛粪适宜进行运输、加工等操作。牛粪的科学处理，不再成为养牛场和养牛户的负担，还能为养殖户带来可观的经济收入。
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