張梅+馬偉+康宏彬

（1.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院，北京 100083；2.北京農(nóng)業(yè)智能裝備技術(shù)研究中心，北京 100097；3.湖北工業(yè)大學(xué)，武漢 430068）

【摘要】溫室藤蔓及果實(shí)、枝葉等廢棄物是病菌傳播的載體，如何合理利用是溫室生產(chǎn)的難題。本文通過(guò)溫室生產(chǎn)廢棄物有機(jī)肥球化造粒機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提出一種適合溫室生產(chǎn)廢棄物以及雞糞混合物的有機(jī)肥球化造粒裝置及方法。對(duì)于該領(lǐng)域應(yīng)用有一定創(chuàng)新作用。

背景

溫室藤蔓及果實(shí)、枝葉等廢棄物是病菌傳播的載體，也是一種生產(chǎn)垃圾。處理不當(dāng)會(huì)對(duì)后續(xù)生產(chǎn)帶來(lái)病菌滋生等不好的后果，是生產(chǎn)中不好解決的一個(gè)問(wèn)題。廢棄物再利用是一個(gè)重要的方向，通過(guò)形態(tài)改變、粉碎、消毒、發(fā)酵等環(huán)節(jié)后，這些生產(chǎn)廢棄物就會(huì)成為綠色無(wú)公害的肥料，被再次投入到生產(chǎn)中去，發(fā)揮重要作用。有研究文獻(xiàn)對(duì)藤蔓等廢棄物粉碎及發(fā)酵進(jìn)行試驗(yàn)[1]，證明溫室廢棄物再利用對(duì)于空間有限、連續(xù)生產(chǎn)的溫室環(huán)境是非常適合的。通過(guò)將廢棄物粉碎成2～5 cm左右的碎片，經(jīng)過(guò)堆肥后腐爛，再消毒，即可成為可以使用的基質(zhì)及肥料，再進(jìn)一步經(jīng)過(guò)烘干后可以將碎片粉碎成更小的顆?；蚍勰ㄟ^(guò)添加其他養(yǎng)分元素及粘合劑后采用擠壓方式將其制成圓柱條狀，使之成為標(biāo)準(zhǔn)形狀的有機(jī)肥顆粒，這樣會(huì)大幅的提升其外觀品相，使之真正成為能被市場(chǎng)接受認(rèn)可的通用肥料，將會(huì)對(duì)廢棄物的再利用產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。肥料的形態(tài)從圓柱條狀變成球形，輔助添加植物色素，其受歡迎程度也會(huì)提高。

原理

采用對(duì)輥擠壓方式，利用兩個(gè)輥?zhàn)拥拈g隙變化和轉(zhuǎn)動(dòng)速度來(lái)擠壓生成顆粒，通過(guò)更換不同規(guī)格和模具的輥?zhàn)又瞥刹煌螤詈土酱笮〉念w粒，再通過(guò)回轉(zhuǎn)釜使之成為球形，同時(shí)可通過(guò)在回轉(zhuǎn)釜內(nèi)添加不同的藥劑及其他營(yíng)養(yǎng)液及色素，使之成為彩色球形有機(jī)肥。

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

通過(guò)單獨(dú)可調(diào)節(jié)的進(jìn)料器將干燥粉碎的小顆粒或粉末加濕后輸送進(jìn)來(lái)，通過(guò)擠壓形成圓柱條狀，然后通過(guò)輸送機(jī)構(gòu)切斷成小段，進(jìn)入回轉(zhuǎn)釜中進(jìn)行球化，通過(guò)添加粘結(jié)劑和營(yíng)養(yǎng)液后使之在合適溫度下成型。通過(guò)控制器調(diào)節(jié)回轉(zhuǎn)釜轉(zhuǎn)速、粘結(jié)劑添加量和出料量，使之在合適的造球粒徑大小和顆粒均勻度范圍內(nèi)進(jìn)行工作。熱風(fēng)機(jī)產(chǎn)生熱風(fēng)對(duì)其進(jìn)行干燥，避免太濕發(fā)生顆粒粘結(jié)。通過(guò)振動(dòng)器使成型的球形顆粒排出（圖1）。

控制流程

控制流程可根據(jù)實(shí)際作業(yè)的過(guò)程確定（圖2），可以直觀看出控制器對(duì)于造球功能發(fā)揮決定作用，主要包括造粒形態(tài)以及造粒的質(zhì)量，相比較傳統(tǒng)的人工調(diào)節(jié)回轉(zhuǎn)釜速度，控制器調(diào)節(jié)可以同粘結(jié)劑添加配套，控制合理性和精度都得到提高。由于溫室廢棄物水分及成分復(fù)雜，首先要根據(jù)加工方式及材料特性來(lái)確定顆粒的黏性。經(jīng)過(guò)測(cè)試得出需要添加的輔料的比例，確保球化時(shí)不會(huì)因?yàn)樗诌^(guò)大而發(fā)生變形及粘結(jié)現(xiàn)象。但干燥程度過(guò)大會(huì)發(fā)生顆粒破碎的問(wèn)題，需要經(jīng)過(guò)測(cè)試校準(zhǔn)將其調(diào)節(jié)在一個(gè)合適的值。

實(shí)踐

前期實(shí)際測(cè)試中發(fā)現(xiàn)作業(yè)的諸多參數(shù)需要反復(fù)調(diào)整，回轉(zhuǎn)釜的作業(yè)速度過(guò)快雖工作效率高，球化的效果較好，但是對(duì)水分及粘結(jié)劑的比例要求較高，不合適的添加劑比例反而會(huì)引起顆粒大小不一，品相非常不好。圖3是某造粒機(jī)，按照設(shè)計(jì)圖進(jìn)行改造后，可實(shí)現(xiàn)常溫下造粒作業(yè)，每小時(shí)產(chǎn)量1.2 t，造球顆粒的粒徑可控制在3～8 mm，基本能滿足雞糞和西紅柿藤蔓枝葉粉碎后的球形造粒規(guī)格要求。但粉碎的藤蔓顆粒過(guò)長(zhǎng)會(huì)引起顆粒粒徑大小不均，差異較大，引發(fā)的后果有2個(gè)方面，一是品相不好影響后續(xù)銷(xiāo)售；二是容易發(fā)生小顆粒粘結(jié)在大顆粒上的現(xiàn)象。解決辦法有3種，首先是通過(guò)降低回轉(zhuǎn)釜速度，二是調(diào)節(jié)合適的添加劑比例，三是通過(guò)增加不同目數(shù)的篩子進(jìn)行分選。

結(jié)論

通過(guò)緊湊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和控制流程優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)溫室廢棄物有機(jī)肥球化造粒機(jī)的開(kāi)發(fā)。主要結(jié)論有：① 回轉(zhuǎn)釜速度降低會(huì)降低造粒效率，但是造粒品相提升；② 調(diào)節(jié)合適的添加劑比例對(duì)于提升造粒效果有很大影響；③ 增加不同目數(shù)的篩子進(jìn)行分選后可提高造粒的均勻性。

參考文獻(xiàn)

[1] 馬偉，王秀，王榮雪，等.一種溫室秸稈廢棄物處理裝置試驗(yàn)[J].

農(nóng)業(yè)工程技術(shù)（溫室園藝），2014（9）：28-29.

*項(xiàng)目支持：國(guó)家科技支撐項(xiàng)目（2014BAD06B01-

17）；北京市創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)崗位專(zhuān)家項(xiàng)目。