養(yǎng)豬發(fā)酵床機(jī)械化管理裝置與配套設(shè)施設(shè)計(jì)

楊智青 丁海榮 陳應(yīng)江 金崇富 時(shí)凱 侯福銀 陳長(zhǎng)寬

摘要針對(duì)當(dāng)前制約發(fā)酵床養(yǎng)豬技術(shù)推廣難的生產(chǎn)技術(shù)難點(diǎn)開(kāi)展研究，從養(yǎng)豬發(fā)酵床墊料翻耙機(jī)械設(shè)計(jì)試制、輔助設(shè)施設(shè)計(jì)建造、機(jī)械安裝運(yùn)轉(zhuǎn)以及性能創(chuàng)新評(píng)估等4個(gè)方面對(duì)養(yǎng)豬發(fā)酵床機(jī)械化管理的機(jī)械裝置、配套設(shè)施及其科學(xué)運(yùn)行的技術(shù)要點(diǎn)等進(jìn)行詳細(xì)闡述，解決了該技術(shù)在實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)酵床難以管理、成本高等難點(diǎn)，為廣大中小養(yǎng)豬企業(yè)糞污處理提供了一條經(jīng)濟(jì)、輕簡(jiǎn)的生產(chǎn)模式。

關(guān)鍵詞養(yǎng)豬發(fā)酵床;機(jī)械化;管理裝置;配套設(shè)施;設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)S26文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A

文章編號(hào)0517-6611（2019）01-0218-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.01.064

開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

生豬養(yǎng)殖是東部地區(qū)農(nóng)村重要的產(chǎn)業(yè)，為農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展做出了巨大的貢獻(xiàn)，但是其配套廢棄物處理相對(duì)滯后，造成嚴(yán)重的污染問(wèn)題。據(jù)估算江蘇省生豬產(chǎn)生的糞便達(dá)5916.45萬(wàn)t，因此對(duì)生豬糞便進(jìn)行多元的資源化利用已迫在眉睫[1-2]。經(jīng)濟(jì)型環(huán)保養(yǎng)豬模式成為廣大中小型養(yǎng)豬戶(hù)追求的重點(diǎn)。發(fā)酵床養(yǎng)豬技術(shù)發(fā)源于日本，是一種利用墊料和發(fā)酵菌劑即時(shí)分解畜禽排除的糞便、減少糞污外排、優(yōu)化環(huán)境的環(huán)保型養(yǎng)殖模式。該技術(shù)相繼被韓國(guó)、中國(guó)、泰國(guó)、德國(guó)、瑞士、澳大利亞、美國(guó)、巴西等多個(gè)國(guó)家引進(jìn)應(yīng)用[3]。自引入我國(guó)以來(lái)，被江蘇、山東、福建、廣西、河南等多個(gè)省份作為養(yǎng)豬新模式進(jìn)行重點(diǎn)推廣應(yīng)用，特別是鹽城市阜寧縣將發(fā)酵床養(yǎng)豬作為地方特色生態(tài)豬品牌農(nóng)業(yè)進(jìn)行推廣，同時(shí)聯(lián)合研究院所建立了生態(tài)豬研發(fā)中心，在原來(lái)研究的基礎(chǔ)上，在棚舍建設(shè)、墊料配比、發(fā)酵菌種以及墊料資源化等方面進(jìn)行持續(xù)的研究推廣，帶動(dòng)地方農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，同時(shí)順應(yīng)了國(guó)家環(huán)保政策，在一定程度上保護(hù)地方養(yǎng)豬產(chǎn)業(yè)，為地方生態(tài)豬肉開(kāi)辟了市場(chǎng)空間。

該技術(shù)從20世紀(jì)90年代被引進(jìn)開(kāi)始，研究人員和應(yīng)用人員相繼就該技術(shù)的本土化、存在問(wèn)題以及規(guī)范化等進(jìn)行了系列的探討報(bào)道[4-10]。然而該技術(shù)在全國(guó)的應(yīng)用比例依舊很低，特別是當(dāng)前對(duì)環(huán)保養(yǎng)殖模式迫切需要的情況下，該模式未出現(xiàn)明顯的擴(kuò)大應(yīng)用，規(guī)模化生產(chǎn)企業(yè)也極少應(yīng)用發(fā)酵床養(yǎng)殖。究其原因是發(fā)酵床日常管理繁雜，需要養(yǎng)護(hù)發(fā)酵床，生產(chǎn)工藝包括翻床、清料、補(bǔ)料、補(bǔ)菌等，使工作量成倍增加。作為生態(tài)豬研發(fā)中心的參加單位江蘇沿海地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所近年一直致力于發(fā)酵床墊料的機(jī)械化管理裝置及配套設(shè)施的研發(fā)工作，旨在減少養(yǎng)殖勞動(dòng)力需求和降低生產(chǎn)成本，對(duì)推動(dòng)發(fā)酵床養(yǎng)殖模式的應(yīng)用具有積極意義。

1總體設(shè)計(jì)

機(jī)械化養(yǎng)豬發(fā)酵床主要由墊料翻耙裝置和配套輔助設(shè)施構(gòu)成，其中墊料翻耙裝置由動(dòng)力裝置、電源、旋刀以及遙控裝置等構(gòu)成;配套輔助設(shè)施由墊料槽、軌道以及換道裝置等構(gòu)成。

2墊料翻耙機(jī)械設(shè)計(jì)與試制

2.1翻耙裝置設(shè)計(jì)要求

養(yǎng)豬發(fā)酵床翻耙裝置設(shè)計(jì)主要滿(mǎn)足生產(chǎn)需求：一是實(shí)現(xiàn)對(duì)墊料的機(jī)械化翻耙，降低人工消耗和勞動(dòng)強(qiáng)度;二是實(shí)現(xiàn)底層墊料的上翻利用;三是實(shí)現(xiàn)板結(jié)、多水區(qū)域的重復(fù)翻耙工作，從而維持發(fā)酵床的正常發(fā)酵狀態(tài)。

2.2裝置主機(jī)設(shè)計(jì)

主機(jī)主要由框架、電池組、翻耙直流電機(jī)（含減速機(jī)）、行走直流電機(jī)（含減速機(jī)）、橫向傳動(dòng)軸、鉸刀立軸、行走軸、齒輪等部分組成;同時(shí)主機(jī)整體重量在750kg以上，利用自重防止主機(jī)脫軌，實(shí)現(xiàn)深度翻耙。

2.3主機(jī)試制

一是主框架由方管構(gòu)成，長(zhǎng)度達(dá)4～6m，寬度120cm，行走軸位于主框架前后兩側(cè)，并在4個(gè)角配行走葉輪。

二是動(dòng)力部分位于框架上部，由5只12V直流電瓶供電，設(shè)行走和翻耙2個(gè)直流電機(jī)，并配減速機(jī)，通過(guò)行走傳動(dòng)軸進(jìn)行前進(jìn)或后退運(yùn)動(dòng)（圖1）;翻耙通過(guò)主傳動(dòng)軸帶動(dòng)鉸刀立軸實(shí)現(xiàn)。三是主框架的下部設(shè)置翻耙鉸刀立軸，立軸數(shù)量由寬度決定，50cm設(shè)一根，同時(shí)立軸上每隔10cm設(shè)置一把旋刀，呈螺旋狀固定于立軸表面，另底部旋刀呈弧狀，避免刮到底面（圖1）。另鉸刀立軸可根據(jù)翻耙需求進(jìn)行深度調(diào)整。

四是遙控裝置，通過(guò)遙控實(shí)現(xiàn)裝置的前進(jìn)、后退;并通過(guò)遙控裝置實(shí)現(xiàn)旋刀旋轉(zhuǎn)方向，利于墊料的均勻化。

3輔助設(shè)施的設(shè)計(jì)與建造

3.1發(fā)酵床設(shè)計(jì)與建造

發(fā)酵床位置選擇：地下水位高的地區(qū)建議采用地上式發(fā)酵床;地下水位低的地區(qū)可采用地下式或半地下式發(fā)酵床;單列發(fā)酵床采用長(zhǎng)通型，中間不設(shè)隔離欄;由采食平臺(tái)和發(fā)酵床體兩部分構(gòu)成，單列發(fā)酵床建議長(zhǎng)度40～60m，采食平臺(tái)寬度1.5m，發(fā)酵床體寬度4～6m（圖2）。

發(fā)酵床墻體建造：墻體深度60cm以上，進(jìn)口端60cm深，出口端70cm深;底面設(shè)置滲水溝，并設(shè)計(jì)一定的坡度（50m以?xún)?nèi)不超過(guò)5°），出口端設(shè)集水坑，墻體內(nèi)側(cè)和底面須用水泥抹平，并在表面用純水泥抹光滑。

3.2翻耙軌道

軌道設(shè)置于發(fā)酵床墻壁內(nèi)角頂端，由5cm×5cm標(biāo)準(zhǔn)角鋼構(gòu)成。具體建設(shè)方法如下：首先在糞道壁上預(yù)留角鋼安置空間（圖3），同時(shí)在墻體安置預(yù)埋件，將備好的5cm×5cm標(biāo)準(zhǔn)角鋼，焊接至預(yù)埋件（間隔不超過(guò)80cm）上，同時(shí)調(diào)整好水平;接著發(fā)酵床另一側(cè)同樣程序施工，但須兩側(cè)同樣水平設(shè)置。

3.3換道設(shè)施

換道設(shè)施設(shè)于發(fā)酵床兩端，由換道車(chē)和橫向軌道兩部分組成。換道車(chē)由與發(fā)酵床軌道相接的支架和框體構(gòu)成，下部設(shè)4個(gè)橫向行走輪（含鎖止機(jī)構(gòu)），平時(shí)作為翻耙機(jī)械的固定架。軌道由2根與發(fā)酵床呈90°的橫向角鋼和固定基礎(chǔ)構(gòu)成，將所有發(fā)酵床橫向連通（圖4）。

4安裝及運(yùn)轉(zhuǎn)工藝

4.1安裝

墊料翻耙機(jī)構(gòu)為一整體，在車(chē)間安裝完畢，經(jīng)吊起整體安置在換道車(chē)上;固定后將其與換道車(chē)整體吊起，安置于換道車(chē)橫向軌道上;最后，將直流電瓶按設(shè)計(jì)要求安裝在電池位，則安裝完成。

4.2運(yùn)轉(zhuǎn)工藝

養(yǎng)豬發(fā)酵床機(jī)械化運(yùn)轉(zhuǎn)工藝主要分為3個(gè)部分：

第一部分翻耙裝置換道工藝。首先，將換道車(chē)支架與發(fā)酵床角鋼軌道對(duì)齊，鎖止行走輪，遙控將裝置完全行走進(jìn)換道車(chē)上方固定架，并固定;接著打開(kāi)鎖止行走輪，橫向移動(dòng)至任意一條待翻發(fā)酵床前，將支架對(duì)齊，且與發(fā)酵床角鋼軌道對(duì)齊，打開(kāi)行走輪，遙控將裝置完全行走進(jìn)發(fā)酵床軌道，開(kāi)始發(fā)酵床的翻耙管理工作。

第二部分翻耙工藝。先啟動(dòng)翻耙直流電機(jī)，再啟動(dòng)行走電機(jī)，對(duì)糞道墊料進(jìn)行翻耙管理，運(yùn)行至末端，停止，再啟動(dòng)逆向運(yùn)行回到起始端;生產(chǎn)中如對(duì)某一區(qū)域重點(diǎn)翻耙，即在該區(qū)域多次進(jìn)行行走電機(jī)的倒順運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)多次翻耙。

第三部分帶豬翻耙工藝。將單條發(fā)酵床用移動(dòng)圍欄分割成兩段，翻耙其中一段時(shí)，將豬趕至另一端，實(shí)現(xiàn)無(wú)障礙翻耙。

5性能創(chuàng)新

該研究基于發(fā)酵床養(yǎng)豬中存在問(wèn)題而難以推廣的癥結(jié)，開(kāi)展機(jī)械化養(yǎng)豬墊料翻耙裝置、配套設(shè)施及運(yùn)轉(zhuǎn)工藝的研究，在如下幾方面有所改進(jìn)優(yōu)化。

5.1翻耙裝置立軸旋刀設(shè)計(jì)

市場(chǎng)上大部分是橫軸的墊料翻耙設(shè)計(jì)，主要存在行走跳躍、底部墊料難以上翻等問(wèn)題，該設(shè)計(jì)通過(guò)立軸將翻耙深度進(jìn)行按需調(diào)節(jié)，并通過(guò)立軸旋轉(zhuǎn)方向（下旋）將旋刀往下面墊料層旋進(jìn)，實(shí)現(xiàn)自身下沉防止行走跳躍，同時(shí)將底部墊料整體快速上移，利于墊料整體C/N的調(diào)節(jié)。

5.2電瓶供能，簡(jiǎn)約安全

該設(shè)計(jì)與當(dāng)前市場(chǎng)上的最大不同是電源選擇，避免了市場(chǎng)上翻耙機(jī)對(duì)交流電、三相電的依賴(lài)，同時(shí)將養(yǎng)殖環(huán)境簡(jiǎn)單化，避免220、380V的電纜橫行圈舍，潛在電纜破壞的漏電危險(xiǎn)。同時(shí)，翻耙機(jī)械為獨(dú)立整體，不使用時(shí)停在換道車(chē)上，絲毫不影響發(fā)酵床的正常生產(chǎn)。

5.3引入遙控裝置，提高工作效能

遙控裝置的設(shè)置利于操作員近距離觀(guān)察機(jī)械運(yùn)行情況，并對(duì)重點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行反復(fù)翻耙，顯著提高了工作效能，同時(shí)人不直接與電源接觸，確保生產(chǎn)安全。

5.4軟硬集合，通欄窄床設(shè)計(jì)

發(fā)酵床的建造目前生產(chǎn)上有多個(gè)不同看法，主要是有無(wú)硬質(zhì)涼臺(tái)和是否隔斷的爭(zhēng)論，基于江蘇及周邊的生態(tài)環(huán)境條件，研究建議在江蘇乃至南方發(fā)酵床設(shè)置涼臺(tái)，利于抗暑過(guò)夏;至于發(fā)酵床單元大小，建議采用窄床通欄的發(fā)酵床床體設(shè)計(jì)，利于統(tǒng)一的機(jī)械化管理，利于降低生產(chǎn)成本。

6推廣應(yīng)用前景

生豬養(yǎng)殖是我國(guó)農(nóng)村主要的養(yǎng)殖項(xiàng)目和經(jīng)濟(jì)來(lái)源，為餐桌提供了不可或缺的肉類(lèi)食品，是人們優(yōu)質(zhì)生活的保障。保護(hù)環(huán)境、健康養(yǎng)殖成為社會(huì)共識(shí)后，養(yǎng)豬糞污工業(yè)化處理制約了資金有限的中小型養(yǎng)殖企業(yè)的發(fā)展。發(fā)酵床技術(shù)很好地解決了糞污的原地資源化問(wèn)題，保護(hù)了環(huán)境。該研究通過(guò)專(zhuān)業(yè)的機(jī)械化設(shè)計(jì)和配套設(shè)施的研制，解決了該技術(shù)在實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)酵床難以管理、成本高的難點(diǎn)，為廣大中小養(yǎng)豬企業(yè)糞污處理提供了一條經(jīng)濟(jì)、輕簡(jiǎn)的生產(chǎn)模式。

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