规模化奶牛养殖工程设备规划 日期 : 2013,7,20 设计 : 中机华丰 ( 北京 ) 科技有限公司 (MWI) 中国农业机械化科学研究院 (CAAMS) 北京市德胜门外北沙滩 1 号 35 信箱, 邮编 100083 电话 :+86-10-64882418 传真.:+86-10-64886911
前言 目录 一 奶牛场总体规划设计 ( 一 ) 场址及水电供应 ( 二 ) 饲料供应及饲草用地 ( 三 ) 场区规划 ( 四 ) 牛舍建筑型式二 饲养工艺与设备 ( 一 ) 饲养规模及牛群组成 ( 二 ) 饲养方式 ( 三 ) 饲喂方式 ( 四 ) 饮水方式 ( 五 ) 挤奶方式 ( 六 ) 清粪方式 ( 七 ) 舍内环境控制三 饲料加工与调制设备 ( 一 ) 牧草收获加工设备 ( 二 ) 精饲料加工设备 ( 三 ) 全混日粮搅拌设备 1. 功能与作用 2. 设备主要型式与特点 3. 方案配套计算 4. 配置应用举例四 粪污处理与利用设备 1
前言 十五 期间, 在国家奶业重大科技专项 奶业科技入户示范工程等的直接推动下, 我国奶业在数量上实现了高速增长 在许多地区, 特别是奶业优势产区, 饲养奶牛使农村居民脱贫致富 增加收入的步伐加快, 奶牛饲养业也成为畜牧业中发展最快的产业, 对改善城乡居民膳食质量 提高国民身体素质 调整农业结构 发展地方经济和增加农民收入正在发挥着无可替代的作用 然而, 据 FAO 统计数字, 过去 20 年我国奶牛单产没有显著变化 到 2004 年, 我国奶牛年平均单产 2040kg, 成母牛头数按 56% 计算, 则成母牛年平均单产为 3643kg 这正说明, 我国的畜牧业生产处于发展阶段, 主要表现在生产规模小, 农户大多实行家庭经营, 难以形成规模经营, 奶牛饲养 机械化水平及产奶量, 除个别地区外, 都和世界水平有较大的差距 从国外畜牧业机械化的发展趋势来看, 畜牧业机械化已经成为畜牧业产业化的强大推动力 在发达国家, 畜牧生产的主要环节都实现了机械化, 而且自动化程度不断提高, 高新技术已经大量地应用于畜牧机械的研究 生产与开发 因此, 奶业实践证明, 要改变过去小规模 简单粗放的饲养方式, 实现奶牛饲养高产 高效和健康的目标, 就要大力推广畜牧机械化技术, 必须向规模化 集约化经营方向发展 本规划方案针对我国目前奶牛饲养现实需要, 以适度规模化奶牛饲养为蓝本, 从奶牛饲养的总体规划 饲养工艺 饲喂方式 饲料加工 环境控制等方面入手, 通过系列化设备优化配置, 拟为用户提供一个先进合理 具有可操作性的现代化奶牛场机械化饲养设备规划方案 本规划方案涉及的设备如下框图 精饲料膨化加工设备 青贮饲料收获设备 TMR 饲料搅拌设备 牧草收获加工设备 降温消毒设备 牛舍饲养 饮水设备 挤奶设备 有机肥加工设备 奶牛场主要设备构成图 2
一 总体规划设计 养殖场总体设计的原则和目标, 采用科学的饲养生产工艺和工程设计手段, 结合我国国情和当地条件, 为畜禽和管理人员创造良好的环境, 实现效益最大化 总体规划包含以下环节 : ( 一 ) 场址及水电供应 考虑鲜奶销售 加工和青饲料的来源, 奶牛场建在城镇郊区为宜 ; 选址时, 要保证场区有 3%~5% 的坡度, 以便排水 同时要考虑供水 供电 交通等便利因 素, 估算见表 1-1 表 1-1 场区占地 水电供应估算表 成乳牛 ( 头 ) 项目 500 600 800 1000 占地面积 ( 公顷 ) 8.5 10.2 13.6 17 建筑面积 ( 公顷 ) 1.7 2.04 2.72 3.4 日耗水量 ( 吨 ) 100 120 160 200 配变压器 ( 千伏安 ) 注 :1. 耗水计算按 180-220 升 / 成牛 后备牛 2. 占地计算按 160-180 平米 / 成牛 后备牛 3. 建筑面积占总场面积的 15-25% 估算 4. 用电量一般 4W/ 建筑平米, 其他用量根据设备使用情况 ( 二 ) 饲料供应及饲草种植用地 奶牛的生产力 40%-50% 取决于饲料, 粗饲料占总量的 70-80%, 精饲料占总 量的 20-30% 奶牛的采食量很大, 按一头成牛每天采食 30-50kg 计算, 一座 600 头成乳牛规模的牛场, 连同本场其他牛群 ( 犊牛 青年牛 育成牛等 ), 每天大 约需 35-40 吨的饲料 建场初期, 必须详细了解当地的土地条件 农副产品的产量和副食品加工厂 的附产品生产情况等, 本着就地取材 因地制宜的原则解决好饲料供应问题 ( 见 表 1-2), 一般干草 精饲料原料外购, 青贮可自行加工调制 ; 每头成母牛南方 需要饲料地 2-3 亩, 北方要饲料地 4-5 亩, 并要配备种植 收获和贮运机具 表 1-2 几种不同规模奶牛场年饲料用量估算 ( 单位 : 吨 ): 规模 500 600 800 1000 混合精料 1907 2288 3051 3814 3
干草 1534 1841 2455 3070 青贮 7994 9592 12790 15987 ( 三 ) 场区规划总体布局 : 要使生活管理区 饲养生产区 饲料加工收贮区和与粪污处理区等界限分明 根据卫生防疫和防火安全要求, 各功能区合理布局, 各区之间有 50 米以上的间距, 用绿化带隔开, 凡属功能相同或相近的建筑物尽量集中 其中饲料加工收贮区, 包括饲料加工 调制 分发三个部分, 干草 青贮 精饲料 ( 库 ) 布局应最大程度的满足 TMR 机械高效率的运行 青贮窖可设在牛舍的两侧或牛场附近便于运送和取用的地方, 草垛应设在牛场的下风向, 与周围建筑物和通道至少要保持 60 米以上的间距 场内运输 : 考虑饲料运进 贮存及饲喂, 粪便收集 运出及处理, 挤贮奶 冷却及输出等主要工作环节 ; 要使生产协调 工作方便, 场内道路和各种运输管线要闭合成环线, 饲养道和运粪道不交叉 主干道路与场外运输路线连接, 其宽度可设为 9~12 米, 支干道为 6 米, 路面结实 排水良好, 道路两侧应有排水沟, 并植树 运动场 : 舍外运动场应选择在背风向阳的地方, 一般是利用牛舍间距, 也可在牛舍两侧分别设置 如果地形限制也可设在场内比较开阔的地方 运动场应有 3~5% 的坡度, 以便排水和保持干燥 运动场面积一般 20~30 平米 / 牛 ( 四 ) 牛舍建筑型式 图 1-1 对尾式 图 1-2 对头式 建议采用采用典型的钟楼式结构 ( 注 : 若牛舍附近在高温期能有每秒 3 米 或以上的风速, 則可不需采用钟楼式方式的建筑 ), 牛舍屋面采用隔热材料达 到夏季隔热冬季保温的效果, 侧墙设计带自然通风卷帘 ; 屋脊设计成适当宽度 4
的敞开式通风口, 就可以既保证通风换气, 也缓解水汽凝结或结霜现象的发生 舍内的饲养格局采用双列式或多列式 双列式又分对头式和对尾式 对尾式牛舍 ( 见图 1-1) 中间为除粪通道, 两边各有饲喂通道, 优点是挤奶 清粪都可集中在中间, 操作方便 对头式 ( 见图 1-2) 优点是便于奶牛出入, 由于只有一条饲喂通道, 所以要比对尾式缩减一半的饲喂路线, 也便于实现饲喂的机械化, 同时也易于观察奶牛的进食情况, 是目前采用 TMR 饲喂方式多采用的饲养格局形式新建的牛舍饲喂通道宽度应当满足 TMR 机械饲喂方式的要求 牵引式 TMR 混合搅拌喂料车 ( 混合同时实现进入牛舍代替人工饲喂 ), 要求牛舍饲喂通道宽度 4 米以上 通道较窄的旧牛舍 ( 宽度小于 2.5 米 ) 适宜选用固定式 TMR 混合搅拌设备 二 饲养工艺及设备生产工艺的制定, 要适用于饲养规模和饲养机械化配套机具设施水平, 改善奶牛生活环境, 提高饲养管理水平, 保证高效健康养殖模式的实现, 以达到养好牛, 健康, 高产, 优质的目的 ( 一 ) 饲养规模及牛群组成奶牛场的饲养规模指成乳牛头数, 奶牛按其成长过程, 一般可概括为犊牛 育成牛 青年牛 成乳牛 为了保持均衡产奶, 尽量做到整个牛场经常有 5/6 的成乳牛在产奶, 有 1/6 的成乳牛在停奶及生犊 实现有计划的产奶 生犊 选留育成 更新淘汰成乳牛 一般情况, 乳牛繁殖成活率约为 90%, 年更新淘汰率按 25% 计算 公母牛犊各占一半, 公犊生下 7 天内应处理掉 ; 母犊牛 2 月龄断奶, 六月龄成活率 95%;7-15 月龄育成牛成活率 98%,16 月龄 - 初产 (25 月令 ) 成活率 98%; 一般情况下,15 月后开始选留育成, 经济效益较高, 育成牛每年更新淘汰成乳牛 25% 常见奶牛饲养规模及牛群组成, 见表 2-1. 表 2-1 不同规模奶牛场存栏奶牛数规模犊牛育成牛青年牛成乳牛存栏奶牛 500 111 158 139 500 908 600 133 190 167 600 1090 5
800 178 253 222 800 1453 1000 222 316 278 1000 1816 比例 12.2% 17.4% 15.3% 55% 100% ( 二 ) 饲养方式传统饲养采用拴系饲养 ( 图 2-1), 用颈枷拴住牛只, 除运动外, 饲喂 挤奶 刷拭及休息均在牛舍固定的地方, 存在难以机械操作, 劳动生产率低的缺点 近年来, 散栏式饲养逐渐成为奶牛饲养的主流模式, 散栏式饲养将奶牛的采食 休息和挤奶集中于牛舍内同一床位的饲养方式改变为分别建立奶牛采食区 休息区和挤奶区, 奶牛可在休息区和采食区内自由的活动 休息, 在挤奶厅统一挤奶 ; 将饲喂 挤奶等工序集中于一人的复杂劳动改变为饲喂 挤奶 清粪等不同工种专门岗位的单一劳动, 便于工厂化 机械化生产, 是现代奶牛业的发展趋势 规划建议采用散栏式饲养模式, 如图 2-2 图 2-2 散栏式饲养 图 2-1 拴系饲养 ( 三 ) 饲喂方式本项目规划采用全混合日粮 (TMR) 饲喂管理技术 ( 图 2-3 4 所示 ), 实现饲喂机械化 自动化 规模化, 与散栏式饲养方式相适应 根据表 2-1 进行分群饲养 ; 按不同牛群的营养需要, 用 TMR 搅拌喂料车将不同比例的干草 青贮饲料 精料以及矿物质 维生素等各种添加剂混合, 自动投喂给牛群 自由采食 6 图 2-3 奶牛自由采食 TMR 图 2-4 TMR 机械饲喂
全价混合日粮 (TMR-Totally Mixed Rations): 是饲喂奶牛的一种方法, 根据奶牛不同生长发育及泌乳阶段对粗蛋白 能量 粗纤维 矿物质和维生素等营养的需要, 通过机械化的 TMR 搅拌喂料设备, 把每天饲喂奶牛的粗饲料 精饲料和各类特殊饲料及饲料添加剂各组分按照一定的比例进行均匀的混合, 然后供奶牛自由采食 与传统人工饲喂方式比较, 具有以下优点 :1 提高饲料利用率, 降低饲料成本 4% 以上 ;2 可以防止养分摄取过量或不足的不均衡现象, 促进瘤胃健康 ; 3 降低奶牛消化代谢疾病的机率, 提高日产奶量 5% 以上 ( 四 ) 饮水方式每栋牛舍在舍内采食休息区及运动场内设电加热自控水位饮水槽, 供牛群自由饮水 犊牛用饮水桶喂奶及饮水, 产房在待产栏和产栏内设置自动饮水器, 供牛群自由饮水 隔离牛舍每栏设饮水桶, 人工喂水 ( 五 ) 挤奶方式适应散栏式饲养工艺, 采用机械厅式集中挤奶, 提高劳动效率和牛奶卫生质量 选择应用的坑道式挤奶厅, 日挤奶 2 次, 直冷式奶罐贮奶, 鲜奶用奶罐车运送到乳品厂 产房根据实际奶牛分娩的环境要求, 采用移动挤奶小车单头独立挤奶, 挤下的奶不进挤奶罐, 这样就可大大减少产牛疾病发生的危险, 提高繁殖率 挤奶小车配套动力 : 750W/1100W, 生产率 8~10 头 (16-20 头 )/ 时 1) 挤奶厅配套 : 举例 :600 头规模的奶牛场, 常年产奶牛平均 500 头, 也就是每次至少要完成 500 头牛的挤奶任务 日挤 2 班次, 平均挤奶 6.5-7 小时 / 班次, 挤奶批次 4 批 / 小时 由此可见, 每批挤奶头数 ( 挤奶工位 )=500/(6.5-7)/4=17.8-19.2 头 建议采用一套 2 10 挤奶台 同理, 计算出其它规模的挤奶台配备规格 2) 挤奶小车配套 : 通常, 产奶牛及病牛比率占成母牛比例为 6%, 挤奶小车的效率为 8-20 头 / 小时 表 2-2 不同规模奶牛场需要选用的挤奶设备奶牛场规模 500 600 800 1000 泌乳牛 ( 头 ) 420 500 660 830 每批挤奶头数 ( 头 ) 15-16.2 17.8-19.2 23.5-25.4 29.6-31.9 7
鱼骨式挤奶台 ( 套 ) 2 8 2 10 2 12 2 16 挤奶小车 ( 台 ) 1 2 2 2 ( 六 ) 清粪方式一头奶牛每天所排泄的粪便, 大约相当于体重的 8%, 平均一头成乳牛每天排泄粪尿 60 公斤, 如不及时清除和处理将会污染环境 规划建议采用干清粪工艺, 即人工清粪和铲车 ( 刮板 ) 清粪相结合的方式 ; 节约水资源, 减少污染物排放量 ; 粪便要日产日清, 并将收集的粪便及时运送到贮存或处理场所 ; 粪便收集过程中必须采取防扬散 防流失 防渗透等工艺 运动场上和牛道上的粪便 : 人工捡拾集堆或清粪铲车推铲集堆, 然后用拖拉机运到堆粪场进行集中处理 舍内粪便 : 用清粪铲车 ( 或刮板 ) 进行刮铲, 先将粪便清除到位于牛舍一端排污沟 然后再运到牛场堆粪场进行集中处理 配套说明 : 每个牛场清粪铲车可以选用 ZL16 以下的装载机 1 台 ; 清粪刮板每个牛舍配置一套 ( 七 ) 牛舍环境控制方式奶牛的生物学特性是相对耐寒而不耐热, 尤其荷斯坦牛耐热性更差 资料表明, 乳牛舍最适宜的温度是 10~20, 犊牛舍适宜的温度是 6~18 因此, 必须采取措施减少高温 高湿 通风不良的环境因子会对奶牛造成热应激的影响 1) 机械通风良好的气流循环是现代化奶牛舍得必备条件之一 它能输入室外新鲜空气, 排除舍内污浊空气 热气 氨气以及多余水汽, 维持畜舍正常的相对湿度 因此, 当自然通风量不足时, 可适时且适当的使用电风扇 ( 吊扇 ) 作强制通风换气 吊扇和其所形成的气流形式, 很适合于牛舍的气流循环 美国 Hugues 研究证明 : 气流在脱离吊扇叶片后, 以一定的角度冲向地面, 在距地面 45cm 的高度上, 气流明显转向, 在经过牛体时可以带走热气, 减轻了奶牛的热应激 这种作用的强度随着吊扇运转速度的增加而增强 据中国黑龙江 8511 农场报道, 安装功率 530W 直径 1000mm 的吊扇, 在夏季 32.7, 相对湿度 76% 时, 通过吊扇降温, 牛舍内温度下降 4~5, 相对湿度下降 5% 左右 明显降低了奶牛热应激 使用吊扇和部使用吊扇泌乳牛单产提高了 0.95 吨 可见利用吊扇降温除简便易行, 效果明显 一般以每 50 平米安装 1 台为宜, 安装间距 16-18 米 / 台 8
2) 喷雾降温系统炎热的盛夏季节, 有时只靠通风换气不可能维持舍内的适宜温湿度, 连续高温将会严重影响奶牛的健康和产奶能力 还应采取蒸发冷却的喷雾降温物理方法 喷雾降温特点在于当空气与成雾状的细小水滴接触时, 水滴吸收空气的热发生蒸发, 吸收大量的汽化潜热, 使空气及牛体得到降温 ; 建议对牛体喷射的的极小细雾, 以喷湿牛体而不凝成水滴流淌为宜 一般不会弄湿地面, 为防止牛舍内造成高湿, 喷雾应采用间歇式, 且同时保持风扇的开启 喷雾降温系统包含管道式高压喷雾系统和上述通风吊扇组成 管道式高压喷雾系统可分为动力部分 管路部分和高压喷头三部分 下图为高压喷雾 + 风扇吹风降温系统在开放式牛舍配置示意图 据以色列研究, 采用顺向吹风, 即风向从头向尾吹, 风力 4~6m/s, 从上午 10 时到凌晨 2 时进行间隔吹风, 中间开启喷雾系统, 水温在 15 左右, 使产奶 9
量由 5500kg 提高到 8500kg 以上, 情期受胎率由 40% 提高到 65%; 产犊间隔 390 天比试验前缩短 65 天, 试验连续进行 2 年 我国南方各地奶牛场多采用此种喷 雾吹风降温方式, 效果明显, 一般可降低 4 左右 需注意勿使牛舍内湿度过高 ; 通风不足时, 需开启风扇 ; 水桶 水源 喷雾动力系 二次过滤 一次过滤 三 饲料加工与调制设备 ( 一 ) 牧草青饲收获加工设备牧草和青贮饲料是奶牛业发展的前提和基础, 是关系到奶牛业能否健康 快速 持续发展的关键 每头高产奶牛必须保证 0.27hm 2 草地,0.13hm 2 种植紫花苜蓿,0.13hm 2 种植玉米青贮 牧草收获加工设备配备流程 : 牧草收割压扁机 -- 打捆机 -- 揉搓机 ; 青贮饲料收获设备配备流程 : 青贮联合收获机 -- 揉搓机 1) 牧草收割压扁机采用带压扁功能的牧草收割设备, 可以使苜蓿茎和叶的干燥速度达到基本同步, 并提高整个苜蓿在田间晾晒时的干燥速度, 把草料收割和收获时间间隔缩短最大至 50% 割草压扁机由拖拉机动力输出轴驱动 割草压扁机的压扁器采用高效结实的人字纹绞辊结构 粗的茎叶通过绞辊时, 被压裂, 使茎叶干燥的更快, 而且不损失营养成分 牵引式割草压扁机很容易连接到拖拉机上, 容易旋转与驱动, 并且转弯时间也可以缩短 75% 后置的液压行板可以从一边旋转到另一边来实现双行割草作业 割草压扁机主要技术参数 : 1 割幅宽度 :2.6m 10
2 生产率 :2.5 ha/h 3 配套拖拉机动力 : 80-120HP 4 输出轴转速 :540 rpm 5 刀盘数量 :6 表 3-1 割草压扁机建议配备数量 ( 台 ) 奶牛场规模 500 600 800 1000 割草压扁机 2 2 3 4 上述机型备用 1 1 2 2 2) 牧草打捆机本规划配置小方捆打捆机用于将收割压扁的牧草在田间捡拾压制成小方捆, 便于运输和储存 推荐机型德国 CLAAS MARKANT 55 小方捆机 特点是 : 主驱动齿轮的接触面大有助于持久可靠的动力输出 ; 捡拾器捡拾作物干净, 草捆长度调节范围宽, 从 0.40-1.10 米, 调节打捆机尾部的曲柄把就可按需要调整适合不同要求的草捆压实度 ; 打结器能够保证整机可靠运行 1 捡拾幅宽 ( 包括外扩部分 ) 1.85m 2 轮距宽 :2.40m 3 草捆室 : 460 360mm 4 草捆长度 :0.40-1.10m 5 打结器 :2 个 6 绳箱容量 :8 卷 7 动力需求 :60hp 表 4 方捆打捆机用建议配备数量 ( 台 ) 奶牛场规模 500 600 800 1000 打捆机 3 3 4 6 上述机型备用 1 1 2 2 11
3) 青贮联合收割机青贮玉米是收割玉米植株的整个地上部分来调制青贮饲料, 青贮玉米最高生物学产量以抽穗后 20 天为最高, 此时玉米的株高 茎粗定型, 正是植株进行光合作用的旺盛阶段, 体内含水量充足, 所以单株鲜重最高 如过早收割, 由于玉米营养生长量不足而产量不高, 如推迟收割期, 则由于绿叶数的减少 水分的蒸发等因素而鲜重下降 因此, 必须配置高效率的联合作业机及时收割 CLAAS JAGUAR870 主要技术参数 : 1 发动机功率 :435 马力 2 饲料切段长度 :7,9,14,17(mm) 3 割台行数 :6-8 行 4 割台幅宽 :4.5m 表 5 青饲联合收割机建议配备数量 ( 台 ) 奶牛场规模 500 600 800 1000 JAGUAR870 自走式青贮收获机 1 1 1 1 4) 饲草揉搓机为改善粗饲料适口性, 提高奶牛采食量, 减少浪费, 建议配置 CR40 型揉搓机, 将收获后运到奶牛场的秸秆等粗饲料进一步揉碎成柔软丝条状 9SC400 饲草揉搓机主要技术指标和特点 : 生产率 1.0-1.5t/h, 配套电机动力 11kw 操作安全方便, 占地面积小, 生产效率高 按 6 小时 / 天计算, 不同规模奶牛场需要选用的 CR40 型揉草机数量如下 : 表 6 牧草青贮揉搓机建议配备数量 ( 台 ) 奶牛场规模 500 600 800 1000 CR40 型揉搓机 1 1 2 2 12
( 二 ) 精饲料加工设备精饲料是不论是奶牛还是肉牛都要采食的高能量饲料, 而要真正促进牛只采食量 消化吸收率的提高, 精饲料膨胀加工处理就显得尤为重要, 膨胀处理对营养物质的影响分析可以看到, 膨胀处理首先是打破了淀粉长链结构, 提高了蛋白质中可降解蛋白质的含量, 而且与化学处理不同的是, 膨胀处理后各种元素减少了化学处理后的多种影响, 并且降低了成本, 其主要影响试验结果如下 : 增加了过瘤胃蛋白的百分比 ; 影响了瘤胃中营养成分的降解率 ; 至少提高了 10% 的玉米淀粉类物质消化率 ; 清除了产品中的致病菌 方案配套计算 : 根据表 1-2 奶牛场年饲料用量估算, 配置一套生产能力 2t/h 的精饲料膨胀生产线, 单班按 8 小时 / 天计算, 一年按 300 工作日计, 年产量可以达到 4800 吨, 可以满足 500-1000 头不同规模奶牛场年精料的需要 ( 三 ) 全混日粮(TMR) 搅拌设备根据全混日粮 (TMR) 饲养技术要求, 能实现将精饲料 干草 青贮等不同形状 比重 重量的饲料按比例均匀混合, 进行全混日粮调制的专业机械设备, 即全混日粮 (TMR) 搅拌设备 1. 主要功能和作用 : 1 对日粮各组分进行精确计量 混合 剪切和揉搓, 改善了饲料的适口性 ; 2 降低了工人的的劳动强度, 提高劳动生产率 3 低质饲料可以被奶牛消化吸收, 饲料利用率提高 4% 以上 ; 4 促进了奶牛干物质进食量和营养平衡, 产奶量提高了 5-8%; 2. 设备主要型式及特点目前, 国内使用的 TMR 混合喂料设备按结构原理, 主要分为卧式和立式两种类型 ( 图 3-3~6); 一般而言, 卧式结构 : 长草添加比例 10-20%, 但事先需要破捆 立式结构 : 可以适应方捆 圆草捆等各种形状, 长草添加比例可达 100% 13
图 3-3 VMS 系列固定式 TMR 搅拌设备 图 3-4VMT 系列牵引式 TMR 搅拌设备 图 3-5 PPT 系列固定式 TMR 搅拌设备 图 3-6 PPS 系列牵引式 TMR 搅拌设备 TMR 混合喂料设备按作业方式, 分为牵引式和固定式两种型式, 如图 3-3 4 5 6 所示 其中, 固定式适宜于饲喂通道较窄的牛舍, 饲喂通道宽度小于 2.5 米, 在固定地点进行 TMR 日粮的调制 ; 牵引式适用于饲喂通道 4 米以上的牛舍, 可完成 TMR 日粮的调制和饲喂一体化作业 3. 方案配套计算 TMR 混合喂料设备属批量加工设备, 该设备产品多以 4/6/8/12/14/18/22 立方为产量主参数, 为了便于用户选择, 根据我们多年的使用实践, 对各设备生产能力按如下指标进行选型推算, 一般而言 : a. 搅拌箱充满系数 :C=0.7-0.8(0.75); b. TMR 日粮密度 : ρ=0.2-0.4(0.3)t/m 3 ; c. 批次工作时间 ( 上料 + 搅拌 + 卸料 ):t=20-40(30)min/ 批 ; d. 设备每天工作时间 ( 不超过 ): T=7.5h 计算举例 : VMT10 型搅拌设备, 其箱体总容积为 10 立方, 则 TMR 日产能力 :P=10 ρ C 60/ t*t=10*0.75*0.3*60/30*7.5=33.75 吨 / 天 同理, 其他各型号搅 14
拌设备生产率换算, 见表 3-1 表 3-1 TMR 搅拌设备生产率换算对应表 搅拌机主参数 4 6 8 10 12 14 18 22 批量 (t/ 批 ) 0.9 1.35 1.8 2.25 2.7 3.15 4.05 4.95 生产率 (t/h) 1.8 2.7 3.6 4.5 4.63 5.40 6.08 7.43 生产能力 (t/d) 13.5 20.3 27.0 33.8 34.7 40.5 45.6 55.7 注 : 设备容积越大, 批量时间会越大 根据 表 1-2 奶牛场年饲料用量估算, 不同规模牛场平均 TMR 日饲喂量及 设备规格推荐, 见表 3-2 表 3-2 不同规模奶牛场喂料量和 TMR 设备需要量 奶牛场 日饲喂量 搅拌机 (M 3 )/ 数量 规模 (t/d) 4 6 8 10 12 14 18 22 500 33.0 1 1 1 600 40.0 2 2 2 1 1 1 800 53.0 2 2 2 2 2 1 1000 66.0 2 2 2 2 2 说明 : 表示不建议采用 4. 配置应用举例 1) 固定式 TMR 搅拌设备, 如图 3-7 所示 TMR 搅拌设备一般放置在饲料中心区, 需要考虑上料和出料问题 TMR 搅拌 设备地面上和地面下布置使用, 采用刮板 铲车上料和刮板出料 图 3-7 固定式 TMR 搅拌设备布置型式 2) 牵引式 TMR 搅拌设备, 如图 3-8 所示 牵引式 TMR 搅拌设备, 在拖拉机牵引下, 能完成混合搅拌及牛舍内喂料作业 上料可以采用铲车, 青贮可采用青贮上料车上料 如图 8 所示 15
图 3-8 牵引式 TMR 搅拌设备 ( 喂料 上料 ) 四 粪污处理与利用设备一般而言, 一头奶牛每天所排泄的粪便, 大约相当于体重的 7.5%, 各类牛群日排泄量, 如表 4-1 所示 表 4-1 各牛群粪尿日排泄量 牛群 体重 /kg 日排粪量 /kg 日排尿量 /kg 泌乳牛 500-600 30-50 15-25 青年母牛 400-600 20-35 10-20 后备母牛 200-300 10-20 5-10 犊牛 100-200 3-7 2-5 奶牛场产生的废弃物不仅仅有粪 尿, 还会有大量污水, 一般污水量 20 立 方 / 百头 * 天, 随季节波动很大 据测算, 不同规模奶牛养殖场废弃物排泄量估 算, 如表 4-2 所示 表 4-2 不同规模牛场废弃物排泄量估算 奶牛场规模 日排粪量 /t 日排尿量 /t 污水量 /t 500 30 17.4 181.6 600 32.5 20.9 218 800 43.3 27.9 290.6 1000 54.2 34.8 363.2 通过以上表值可以看出, 规模化奶牛饲养每天会产生大量的粪 尿及废水, 16
如果处理不当, 将会对环境污染产生严重的影响 资料显示, 这些废弃物含有丰富的有机质和氮 磷 钾等养分, 而且这些养分大多是水溶性的, 易腐熟, 肥效高, 因此, 及时采用合理的处理技术措施, 不仅可以得到优质的肥料, 又可减少对周围环境的污染 ( 一 ) 粪尿污水处理与利用工艺目前, 国内外牛场粪污处理方法主要包含 : 污水处理 :1 物理 化学和物理沉淀分离, 净化后循环使用, 或用于农用灌溉 2 直接还田利用或经过生物氧化后利用 粪便处理 :1 土地还原法 ;2 厌氧发酵生产沼气 ;3 自然腐熟堆肥 ;4 高温堆肥好氧发酵制肥 国际上, 奶牛场粪污通常的处理方法大多数都体现了农牧结合的思想, 将养殖业和种植业紧密结合, 实现系统效率最大化 规模化牧场每天产生大量的污粪, 通过固液分离 厌氧产沼都不能达到显著减量的目的 可见, 污粪的最终途径只能是回归到自然界中, 参与整个世界物质的大循环, 使物质在农田 作物 奶牛 牛奶和人类整个生态系统中达到动态平衡 养殖场的废水属于高浓度的有机废水, 利用物理 化学和生物手段使其达标排放, 其成本过大, 超出养殖行业的支付能力 通过农牧结合 农牧开发来处理养殖场污粪是成本最低 种植和养殖双赢 综合效益最高的途径 因此, 针对粪污采用固液分离技术, 分离出的固体物料和固体粪便一并采用高温好氧堆肥技术来生产有机肥, 是目前国家畜禽养殖废弃物处理推荐的 成熟的资源化处理方式 具体工艺, 见图 4-1 牛场粪污 牛粪 高温好氧堆肥发酵 粪渣 有机肥料 固液分离 污水厌氧沼气燃料 粪尿 污水 沼渣沼液 养鱼 农作物 生化塘 图 4-1 规模化奶牛养殖场粪污处理与利用工艺 17
搅拌机这种工艺有以下优点 : 1) 充分体现了农牧渔相结合的消纳吸收原则, 实现了废弃物生态循环利用 2) 采用固液分离技术, 减少利用配套农田土地面积 ; 根据国家排污标准, 粪尿需要进行 300-400 倍以上稀释才可达标排放, 需要近距离有大面积的配套农田 鱼塘, 往往是有困难的 3) 牛粪高温堆肥发酵, 通常可促进有机物稳定的腐殖质转化, 杀灭病原菌和虫卵, 可生产出优质得有机肥料 ( 二 ) 固液分离技术 1. 技术路线 ( 工艺流程 ), 见 4-2 图 该系统主要由搅拌机 切割输送泵 螺旋挤压固液分离机 液位控制及管路等配套设备设施组成, 贮粪池收集的粪污由搅拌机搅拌匀后, 由切割输送泵送进入固液分离机内, 在挤压螺旋推送和筛网的作用下, 实现固体和液体的分离, 为了掌握出料的速度与含水量, 可以调节主机机口出料调节装置, 以达到满意适当的含水率, 所有设备可由液位控制实现自动化工作 排气管 输入管 污水 溢流管 挤压螺旋固液分离机 干粪渣 螺旋离心泵 分离液 图 4-2 固液分离系统工艺原理 2. 主要技术环节和要点 : 固液分离分离处理需要采用相关的标准通用设备和非标设施 1 搅拌机 : 主要用于对粪污混合液进行混合 搅拌和环流, 为输送泵和固液分离机创造良的运行环境, 提高泵送能力, 有效阻止粪污中悬浮物的 18
沉积, 提高整个系统的处理能力和效率 2 切割输送泵 : 把集粪池中的粪渣 稻草 浮渣 塑料制品以及纤维状物体切碎并顺利抽出, 无须人工去清理池中的浮渣和悬浮物, 有效降低了管路堵塞的几率, 避免了常规处理中定期清池 清理管路的麻烦, 节省了人工管理的费用, 同时也为固液分离机创造一个稳定的工作环境 潜水切割泵允许的污水固形物含量高达 12%, 适合用在杂质含量较高的奶牛牧场粪污水前期处理中 3 KP250 螺旋挤压式固液分离机 : 通过螺旋挤压输送和筛网实现固液分离, 日处理量大, 可连续作业 3. 技术参数及指标 : 1 固形物 ( 渣 ) 含水率 : 60% 2 固形物 ( 渣 ) 分离率 : 70% 3 筛网规格 : 0.5mm 0.75mm 1.00mm 可选 4 主机功率 :7.5KW/380V/50HZ 5 处理能力 (m 3 /h):5-10 4. 方案配套计算根据表 4-2 牛场废弃物排泄量估算, 采用固液分离工厂化, 按每天双班 20 工作小时计算, 不同规模奶牛场建议配置固液分离系统, 如表 4-3 所示, 可满足整场工厂化污水处理生产需要 表 4-3 不同规模奶牛场的日产粪便量和固液分离机设备配套数量 奶牛场规模 500 600 800 1000 日需处理粪污量 (t/d) 228 270 360 452 KP250 螺旋固液分离机 ( 台 ) 2 2 3 3 注 : 其他设备 设施由主机配套确定 ( 三 ) 有机肥加工设备 规划在每个奶牛场终端建一个粪肥处理车间, 制备颗粒有机肥 有机肥厂的原料包括有机质原料 氮肥 磷肥 钾肥 微量元素以及各种添加剂和菌种等 首先对鲜牛粪进行收集运送, 投入发酵池, 混入部分草炭土或秸秆等干物料把牛粪含水率调节到含水率 60% 左右 好氧堆肥在太阳能好氧发酵室内的发酵槽 19
中进行, 发酵槽采用翻堆机位移翻抛, 在发酵槽底部安装强制曝气系统, 根据堆肥物料的温度 水分 氧含量等参数的变化, 由控制系统开启鼓风机向发酵槽内曝气, 形成好氧发酵环境, 避免畜禽粪便厌氧发臭 一年四季连续生产, 每批粪肥经 10-15 天发酵干燥, 粪肥含水率为 25-30%, 无明显臭味, 达到无害化要求后, 发酵后的有机物料运到自动给料机中, 经过皮带输送机提升和输送后进入粉碎机 粉碎后配比的有机物料和配料后粉碎的无机肥料以及造粒辅料同时进入到混合机, 混合均匀的物料通过提升机进入到造粒机内, 造粒后进入到烘干机进行干燥, 干燥后的颗粒肥料经过筛分后, 对其中合适的颗粒可以进行生物菌剂喷涂, 然后进行冷却处理, 颗粒复混肥成品最后由打包秤包装成袋 处理车间的废汽排放符合国家环保标准 工艺设计方案流程图 : 发酵菌和添加剂 无机物粉碎 微量元素等 牛粪等原料 预混合调质 发酵烘干粉碎配料混合 颗粒料成品打包 筛分 冷却 烘干 制粒 图 18 牛粪有机肥加工生产线工艺流程图 有机肥成套设备作业时间按每年 300 天, 每天 20 小时计, 其小时生产能力 ( 颗粒料 ) 规划为 1.5 吨, 可满足 300-600 头奶牛不同规模奶牛场的粪便处理和 加工有机肥的要求 具体实施时, 可以根据用户情况优化和调整产量及设备配置 表 12 不同规模奶牛场的日产粪便量和加工有机肥设备规模 奶牛场规模 500 600 800 1000 日产粪量 (t/d) 27.1 32.5 43.3 54.2 设备生产能力 (t/h) 1.5 1.5 1.5 1.5 20
图 19 太阳能好氧发酵翻抛设备 图 20 有机肥颗粒加工生产线 21