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主推技术

科技服务>农业主推技术>2022年农业主推技术详情

畜禽粪便就近低成本处理利用成套技术
【技术概述】

(一)技术基本情况

畜禽粪污资源化利用是连接种植与养殖,关乎人、畜、环境健康和食品安全。经过“十三五”政策支持发展,截止2019年我国畜禽废弃物综合利用率达到75%,畜禽就近堆肥处理与还田利用是解决畜禽养殖污染和提升土壤耕地质量最有效的方式,但是传统的堆肥处理中由于发酵温度高,导致氨气排放量大,在造成堆肥肥效下降的同时,氨气等有害气体向环境排放也影响周边环境,畜禽场80%以上的环保投诉都是由于臭气影响周边居民生活而引起;同时由于畜禽粪肥养分含量低,施用量大和劳动成本高等问题,还田利用最后一公里没有得到有效解决。针对上述问题,在“国家农业废弃物循环利用创新联盟”组织下,通过协同攻关,研发了“畜禽粪便就近低成本处理利用成套技术”,包括固体粪便膜覆盖堆肥技术和固体粪肥机械化施用技术与装备。

固体粪便膜覆盖堆肥技术解决了一般性发酵技术存在的臭气排放和需要搭载除臭设备问题,实现氨减排;通过膜覆盖,堆肥期间60℃以上高温维持10天以上,彻底杀死有害虫卵、草种、病原微生物,保护土壤环境安全;该技术无需建厂,完全替代厂房或棚体等建筑,不需建发酵槽,大幅降低养殖场、粪污处理中心投资成本;节能降耗,每吨有机肥耗电2度,减少运行成本;发酵期远程智能控制,无需频繁翻堆,节约人工。

图1膜覆盖堆肥技术现场图

固体粪肥机械撒施技术与装备解决了膜覆盖堆肥生产的粪肥人工施肥效率低、劳动强度大的问题,该技术研制出了系列固体有机肥撒施机,能适应不同地形、不同种植模式对固体有机肥机械化撒施的需求。部分产品进入农机购置补贴目录。

图2固体粪肥机械散施现场图

(二)技术示范推广情况

“畜禽粪便就近低成本处理利用成套技术”自2020年进行产业化推广以来,其中“畜禽粪便膜覆盖堆肥技术”已在全国20个地区落地160余个项目,其中包括两个畜禽粪污资源化利用整县推进项目,累计处理粪污超过10万吨,获得了广泛的市场认可;固体粪肥撒施设备年实现销售量200台套左右,区域涉及东北、山东、江苏等省,固体有机肥撒施示范推广面积达5万亩/年以上。

2020年11月初,农业农村部农业机械试验鉴定总站、农业机械化技术开发推广总站发布公示,“畜禽粪便膜覆盖堆肥技术”入选畜牧业机械化重点推广技术、先进适用畜牧养殖机械装备名单。

2020年11月4日,全国现代畜牧业推进会议暨畜禽养殖废弃物资源化利用现场会上,“畜禽粪便膜覆盖堆肥技术和固体粪便机械撒施技术”作为主推技术进行了现场示范和展示,并受到与会领导和代表的高度评价。

(三)提质增效情况

“畜禽粪便就近低成本处理利用成套技术”具有运营成本低、设备造价低、发酵产品养分含量高、臭气排放量低、机械化程度高等多重特点。

1、投资成本低

畜禽粪便膜覆盖堆肥技术安装简单,仅需地面硬化,无需建厂,完全替代厂房或棚体等建筑,不需建发酵槽,节约建设成本;造价低,相同处理量,是发酵罐等一体设备投资1/5或更低。适应能力强,根据不同地形,不同规模的养殖场进行配套,最大程度减少养殖场投资。

2、运行成本低

传统槽式、条垛式、发酵罐处理粪污的养殖场或肥料企业,深受运营成本困扰。其中最大项就是电费,人工费,燃油费,菌剂。因运营成本而影响后期肥料销售价格,造成产品的市场竞争力低。针对这一问题,“膜覆盖堆肥技术”将运行成本降到最低,每吨有机肥的运行成本仅为20-30元。

3、堆肥产品养分含量高

“膜覆盖堆肥技术”能很好的保留发酵物料中的养分,尤其是氮素保留。槽式、条垛式、发酵罐因为工艺要求等,翻抛次数多,物料养分消耗巨大,营养物质损失严重,造成后期成品肥效不如纳米膜发酵设备。与传统技术相比,“膜覆盖堆肥技术”处理200立方粪污,一批次产腐熟料在120吨左右,每吨净利润在200元左右{销售成本-(原料+辅料+运营成本+折旧)},每批次净收入24000元,几个批次的肥料销售就能很快回本,并开始获利。

4、粪肥施用效率显著提升

固体有机肥机械化施肥效率是传统人工施肥效率的5-6倍,降低固体有机肥施肥作业成本30元/吨。同时能大大提高种田大户对施用有机肥的兴趣,增加有机肥的施用量,促进有机肥产业的发展。

(四)技术获奖情况

固体有机肥机械化施用技术2020年山东省机械工业科学技术奖一等奖。

【增产增效情况】

【技术要点】

(一)膜覆盖堆肥技术

该技术是通过对畜禽粪污添加辅料和微生物腐熟菌剂进行预处理后,用纳米膜完全覆盖物料的情况下,在膜内形成微正压的“人工气候箱”,通过智能控制系统调控通风供氧过程,微生物代谢产生60°C-70°C以上高温灭菌杀虫,排出水蒸气、CO2

等无害物质,阻隔臭气臭味溢出,实现好氧微生物高温发酵,将畜禽粪污转化成相对稳定的腐殖质状有机肥原料。

图3膜覆盖堆肥技术的发酵原理

1.主要组成

(1)纳米膜,膜材料特殊的三层结构使得它能防紫外线表面老化、防机械磨损等,使用寿命长达8-10年;

(2)通风系统,包括风机和风管,用于保证堆体内部的氧气,和监测系统结合控制风机的变频运行;

(3)自动控制系统,包括电控系统、压力传感器和温度传感器。温度传感器为三点式,可检测不同堆体高度的温度,更好的反应堆体内部的情况。

2.附属设备

(1)覆膜翻堆一体机:一体化解决物料混合、翻堆、揭膜、覆膜;节省人工,解决翻抛过程臭气泄露问题。

(2)自走式卷膜机:实现多个堆体的全自动卷膜、半自动覆膜工作;灵活,低成本。

(3)壁挂式卷膜机:实现全自动收卷膜的机械化操作;节省人工,节约成本。

3.混料预处理

按物料配方要求,利用混匀设备、翻抛设备将原料、辅料、微生物菌剂混匀。混匀的堆肥物料的含水率控制在55%~65%,即抓一把在手里,握紧成团,指缝间不见水,松开手轻轻一碰即散开。

根据各种粪污的情况不同,选择的混匀设备也不同。

a.含水率在65%,孔隙率较好的物料,可直接用铲车进行混匀。

b.含水率在70%以上的物料,必须添加辅料选用翻抛机进行混匀。如鸡粪、鸭粪等。

c.经过干湿分离的奶牛粪、猪粪,只需控制它的含水率即可,可直接建堆无需翻抛。

4.建堆

将混匀的物料按梯形建堆,堆体上部宽度一般不低于堆体底部宽度的2/3,堆体底部宽度为发酵区设计宽度,堆体高度一般1.5m~2.0m为宜。建堆时应保证物料均匀、松散,防止出现物料厚度不一致、含水率不均等情况。

5.覆膜

将纳米膜完全覆盖在堆体上,利用压边袋或其它方式压实纳米膜边缘,保持边缘不漏气。

6.发酵

覆膜发酵也叫一次发酵,过程包括升温期、高温期、降温期。堆肥过程中,通过鼻闻判断堆肥发酵进行情况,若产生酸、臭等过度刺鼻气味,需及时调整含水量,使其发酵良好。

7.工艺参数控制

利用堆肥设备调控堆肥参数,过程控制参数包括通风、温度以及压力。

a)温度控制。发酵过程中,必须测定堆层温度的变化情况。堆体发酵温度应控制在55℃~70℃,覆膜发酵周期内,堆肥温度达到60℃以上,以便充分腐熟。

b)通风控制。发酵过程中,应进行压力的测定。必须通过强制通风使堆体内氧气浓度保持在8%以上,控制在10%~15%为宜。

c)水分控制。随着堆肥发酵含水率逐渐下降,到覆膜发酵结束时含水率应在35%~45%。

8.去膜

覆膜发酵周期一般在15-20d,判断腐熟度,终止覆膜发酵时,发酵物料不再升温,去膜,堆体无臭味、颜色为灰色、灰褐色或黑色。

9.后处理及利用

将生产出的腐熟堆肥散装或装袋存放于防雨地方待售。制得的腐熟堆肥可进行粉碎、筛分、深加工等处理。

(二)固体粪肥机械化施用技术

1.定量喂肥技术

大田固体有机肥撒施机采用棘轮—摇杆调速机构:棘轮机构和摇杆机构可实现大速比的降速,同时可达到输肥速度多级可调的目的,保证了肥料的稳定定量输送,达到定量施肥的目的,减少肥料的损失率。

轮式自走多功能施肥机采用棘轮-齿条组合式出肥口开合机构:通过棘轮、齿轮、齿条组合调节出肥口开度从而调节喂肥量,实现定量施肥。

履带自走式撒肥机采用连杆-摇臂式出肥口开合机构:通过调节手柄带动连杆,连杆带动摇臂,摇臂带动开合板实现出肥量可控。

图4履带式自走式固体粪肥撒施机

2.自走式行走底盘技术

轮式自走式行走底盘,动力、传动系统设计、布置合理,结构紧凑,行走灵活便捷,田间通过性强、转运速度快,动作效率高。

履带自走式撒肥机可满足地面凹凸不平条件下行走、针对泥泞地面防止打滑、陷入等现象,提高了撒肥机对固体有机肥撒施的适应性;驾驶员座位可360°旋转,可双向行驶抛撒肥料,避免了在作业空间有限的情况下掉头难、转弯不易等问题。

3.均匀撒肥技术

大田多功能撒肥机拨料爪在辊轴上的排列方式直接影响拨料辊的动平衡、抛撒幅宽及破碎程度。为了减轻整机振动,将拨料抓进行递进四周期螺旋排列。

双破碎拨料辊机构设计能够使肥料破碎更充分,抛撒幅宽更大,撒肥更均匀。仿爪形拨料爪设计能够对肥料进行破碎,拨料爪折弯设计能够增加幅宽并使肥料连续、依次均匀分散。撒肥叶片从3片增加为5片,增加圆盘撒肥均匀度。

技术依托单位

(一)中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所

联系地址:北京市海淀区中关村南大街12号

邮政编码:100081

联系人:马瑞强,朱志平

联系电话:010-82106840

电子邮箱: zhuzhiping@caas.cn

(二)农业农村部南京农业机械化研究所

联系地址:南京市中山门大街柳营100号

邮政编码:210014

联系人:陈明江

联系电话:025-84346003

电子信箱:cmj_cn@163.com


适宜区域

全国范围。

注意事项

1、固体有机肥撒施机械机型的选择应与肥料施用地形、种植模式相符;

2、设备操作及保养应严格按照设备出厂说明书或操作规程执行。