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一种清洁型养殖栏舍的设计

温室网  来源:宋丽萍(上海市农业机械研究所 201106) 阅读数:586

  1 清洁栏舍的建设方案

  传统猪舍拥挤、潮湿,夏热冬冷,臭味浓重。这样的环境不仅影响猪的健康,且臭味和排污也严重影响附近居民的生活质量。基于食品安全、环境保护、人工成本等因素,近年来,在新型养殖栏舍的建造形式方面出现了许多新的探索。本建设方案采用了清洁栏舍的设计思路,为生猪养殖提供一个新型的、健康的、高效的环境。

  本项目以降低室内外臭气、实现清洁型猪舍的环境控制为主要目的,兼顾降低能耗,并使室内温湿度控制在标准要求的舒适状态。在猪场采用新型设计方案的同时,还提出了一年中不同季节猪场运行模式,每个季节采用不同的装备运行模式,使得猪舍在环境控制的同时兼顾节能。本方案集成了多种配置:采用铺设架空楼板作栏舍地面、先进的防腐蚀畜牧板作围护材料,配置湿帘-风机降温系统、机械刮粪系统,除臭通风系统(由上部进风管和粪槽排风机组成)。

  1.1 养殖栏舍规格和结构设计

  本设计区别于传统的一层猪场,将猪栏放置在二楼,一层设置排风区和储藏室,比之往下挖造的方式,向上建造减少难度,节约成本,增加储存空间,方便设备调试维修。养殖栏舍外形规格:24m(长)×10.5m(宽)×3.4m(高),面积为252m2,坡屋顶,中间设1m宽走道,两侧各4个栏舍,共计8栏,预计存栏生猪160头左右。栏舍地面采用楼板架空安装,高出室外地面1m,其下贯通猪舍全长的空间可作储物仓。猪舍侧墙设置两条粪槽,上面铺设漏粪地板,粪槽内安装机械刮粪装置。猪舍平面图如图1所示,剖立面如图2所示。

  

  图1 养殖栏舍平面图

  

  图2 养殖栏舍剖立面图

  

  1.2 机械清粪系统

  常用的粪污清理方式主要有:人工清粪、水冲粪、水泡粪。水泡粪因其省工、省水等优点,前几年应用较广,目前的松江家庭养殖场主要采用水泡粪处理方式。所谓水泡粪,是指在猪舍排粪槽中注入一定量的水,粪尿、冲洗和饲养管理用水通过漏粪地板排放到粪槽中,储存一定时间后,打开出口闸门,将粪水排出,进入地下贮粪池或用泵抽吸到地面贮粪池。虽然水泡粪省力、节水、猪舍整洁,但由于其粪污长时间存储在猪舍内,造成氨气污染严重,且污水的后期处理也存在相当难度。

  鉴于传统清粪方式的各种弊端,本课题采用机械清粪方案。该方案节省人工、节约用水,环境整洁,并且有利于后道工序的沼气发酵。粪槽设计宽度为0.72m,深度1.5m,比室外地面低0.5m。机械清粪装置安装在粪槽内,清粪装置主要由清粪机主机、刮粪板、钢丝绳、转角轮组成。本课题的养殖栏舍配置两套清粪系统。一套完成栏舍纵向粪槽清粪,由一个主机带动两个刮粪板,通过电机的正反转使传动钢丝绳实现两个方向动作。钢丝绳顺时针转动时,刮粪板1后退,刮粪板2前进;钢丝绳逆时针转动时,刮粪板1前进,刮粪板2后退。刮粪板在后退时,刮板收拢,以免将粪污往后刮。另一套完成猪舍横向刮粪,即纵向粪槽的粪污刮落至猪舍山墙外,由横向刮粪系统将粪污刮至集粪坑,方便后续的固液分离和沼气发酵。清刮粪系统如图3所示。

  

  图3 清粪系统示意图

  

  1.3 除臭通风系统

  由于传统猪场缺乏通风手段,通常设置成半敞开式,直接与室外进行空气交换,这样使得猪场周边臭气浓度十分高,对周围环境污染严重,而本项目设计成全封闭空间,依靠自然送风、机械排风的方式,形成良好的气流组织,使得猪场内部换气次数达到要求,同时将臭气进行高空排放,能够有效地控制室内外的臭气浓度。

  传统的粪槽深度约为30-50cm,为有效抑制臭气上扬,粪槽设计深度加大到1.5m,形成一定的断面,通风系统形成一定的面风速,利用内外气压差将臭气控制在粪槽内。冬季为了保温,猪舍环境处以密闭状态,室内氨气浓度上升,需要通风降低氨气浓度,可开启粪槽一端的轴流风机,负压可加大顶部送风管的进风量,达到调节室内空气的目的。本系统为自然送风、机械排风的纵向通风形式,上送下出。栏舍除臭通风系统示意如图4。

  

  图4 养殖栏舍除臭通风系统示意图

  上部的送风管,采用管径750mm的PVC 管子,安装在栏舍中间靠近屋顶处,贯通栏舍的长度方向至山墙外。送风管上部等距离开孔,孔径为50mm,间距约1.5m。墙外风管接一个向下弯头,防止雨水渗入。下部出风由安装在粪槽两端的轴流负压风机完成,风机外接向上弯头加直管,管口离地高度1.5m以上,以符合高空排放标准。

  

  除臭通风系统

  1.4 湿帘/风机降温系统

  传统猪场以半敞开式为主,温湿度取决于室外天气。在夏季炎热的时候也只能采取一些人工洒水等降温手段,本项目采用湿帘/风机降温,在高温季节可明显加湿降温,有效地控制室内温湿度。

  降温系统在猪舍一侧设置湿帘,另一侧安装两个负压风机,利用负压抽吸效应,使空气流动,水在湿帘表面形成水膜,加大和空气的接触面积,水蒸发需要热量,从而将经过的空气温度降低,同时空气的含湿量加大。在本项目中,湿帘面积7.2㎡(高1.2m,长6m,厚10cm),安装高度离地面1.5m。负压风机安装在湿帘正对面墙上与湿帘同一高度上,共两台(设计是以风机直径50寸一台、36寸一台计算,总风量控制在35000 m³/h左右)。

  

  1.5 自动控制系统

  安装EC-T4C控制器,主要用于密闭式畜禽舍通风控制。根据温度传感器的信号,通过通风、加热、水帘等措施,将畜禽舍的环境温湿度控制在一个设定的范围,以满足畜禽成长的要求。

   

  控制器主要特点:1.高性能CPU:控制器主CPU选用MicroChip PIC18F452。指令周期可达到160ns,是目前世界上8位单片机中性价比最高的机种之一。2.全封闭控制器机箱:控制器为全封闭设计机箱,等级IP65,键盘选用触摸式键盘,红色数码管高亮显示,温度数据监测清晰明了,控制器配有4个红色发光二极管,以指示当前工作状态。

  2 养殖栏舍整体环境控制

  本项目在养殖栏舍设计外还提出了夏季、冬季、过渡季猪场运行方式,通过不同的模式转换,能够有效地控制猪场室内外环境,而且降低能源消耗,使得猪场运转达到最优。通风、除臭、降温系统针对不同的季节,配置不同的运行策略。主要分为冬季、夏季、过渡季三种,具体策略如下表1:

操作季节

操作模式

开启设备

开/关门窗

其它要求

冬季

自动送风(风管)+机械排风(粪槽风机)

粪槽风机

关闭

 

夏季

湿帘+山墙风机+机械排风(粪槽风机)

粪槽风机、山墙风机

关闭

送风管关闭

过渡季

机械排风(粪槽风机)(敞开环境)

粪槽风机

开启

 

  3 清洁猪场实际运行效果

  

  养殖栏舍从2014年8月投入使用。该养殖户采用自养母猪,自繁自养的工艺,人工授精,无公猪配套。母猪存栏25头,母猪平均每年产2胎,每胎平均产子10头。仔猪保育期2.5个月后,转到本课题新建栏舍。每次转移10-12头,替换1个栏,转移前销售掉栏内的成猪,进行消毒,平均存栏160-200头。每批猪在栏内饲养周期5.5~6个月,出栏平均体重150kg。

  传统中小型猪场,由于不能实现整进整出,多批猪混合饲养,疫病非常容易交叉感染,猪的发病率和死亡率明显高于现代化规模牧场。本项目开发的清洁猪场,由于实现了粪污垂直分层管理,采用了纵向通风系统,大大改善了室内环境,减缓了交叉感染机会。在正常防疫情况下,2014年崇明分散养殖户大面积发生腹泻病,该猪场发病率不足10%,死亡率不足3%。实现了整进整出育肥猪成活率98%的生产指标。

  4 发展方向讨论

  本清洁猪舍属于种养结合项目中的一个环节,种养结合是一种符合生态环保、循环农业的生产模式。本猪场的设计,除了本身遵循这个理念,其清刮粪的形式也便于实现后续的固液分离,为沼气发酵提供所需的原料。对比在本市具有代表性的种养结合家庭农场模式——松江区家庭养殖场,其采用的粪污处理方式大多为自然发酵后直接还田,对周边农田的承载量要求较高。本项目则采用粪污制沼气的方式,产生清洁能源提供周边居民用能,沼渣沼液提供种植肥料,形成种养结合循环方式,对周边土地的承载量要求低,其生态、环保优势更为明显。本猪场的设计示范模式可根据项目规模的大小作调整,特别适合作为中小型规模的养殖场及粪污制沼气方式的参考模式。

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