1、任务来源 奶牛卧床垫料再生设备研制及工艺优化项目由哈尔滨华美亿丰复合材料有限公司与现代农业（奶牛）产业技术体系（CARS-36）共同支持。 2、应用领域和技术原理 本项目研发的设备属于畜牧业环境污染治理和废弃物循环利用装备领域。 本项目融合了复合材料制品制造技术、计算机自控技术、生物工程技术等多学科交互式技术。主要利用项目实施单位自主研制的复合结构发酵罐为载体，以奶牛养殖场自身产生的牛粪为原料，采用好氧生物发酵技术，制备固体牛粪再生垫料，并用于奶牛卧床上。其工作原理是：从牛舍清理出来的粪污在集污池内进行均匀搅拌，用切割泵抽入到本设备的一级固液分离机中，经一级分离，物料水分达到70%左右，再经挤压脱水机进行二级分离，使物料水分降至60%左右，输入发酵罐进行高温发酵（55-65℃），经18～24小时，即可完成固粪垫料的生产。设备的生产运行可实现全程自动化控制。 3、本项目研究内容 （1） 设备研制 按其功能分为发酵单元、分离单元、料位控制系统、自动控制系统和动力驱动系统设计研发。 ①发酵单元的研制 A 罐体壁原材料的选用及结构设计研发 发酵单元的核心装置是发酵罐，本项目用以复合材料为主体材料的复合结构设计发酵罐体，并增加保温元素。发酵罐壁的材料采用"四合一"结构，是依次由内衬层、结构层、保温层和外防护层粘结成一体构成的。 B 罐体内部件抄板的设计研发 利用离散单元法与计算流体力学对抄板结构、数量、尺寸、滚筒转速、物料填充率等参数及其发酵过程动态变化进行数值模拟；进一步对滚筒设备的抄板结构、数量、尺寸等参数进行优化。 ② 分离单元的研制 ③料位控制系统的研制 ④自动控制系统的研制 ⑤动力驱动系统的研制 （2）垫料生产性能指标的测试与优化 本部分研究内容与中国农业大学施正香教授团队共同完成。对设备的保温性能、发酵物料初始含水率指标及无害化处理效果依次进行检测分析。 A 发酵罐体结构保温性测试 B 物料初始含水率指标的确定 C 设备无害化处理效果测试 主要性能指标（以11FDW-2.0×30型为例） 配套总功率（KW） 36 发酵罐容积（m3） 30 完成发酵时间（h） 18-24 物料处理能力（m3） 30-40 4、与国内外同类先进技术比较 奶牛垫料的含水率过高过低都直接影响着奶牛的健康，过高易造成杂菌的滋生，影响奶牛肢体健康，过低则会产生粉尘，引起奶牛的呼吸体统疾病。目前国外设备生产的垫料含水率最低在58%，而本项目研制的设备，可将水分控制在＜45%以内。且国外设备存在着价格昂贵，设备维护困难等不足。 5、成果的创造性、先进性 ⑴设备发酵单元中发酵罐体制造的创造性：首次将复合材料应用于制造牛床再生垫料发酵系统的主发酵仓上，使该系统具有高强、耐腐、质轻，节能、耐用等特点。 ⑵罐体内部导料部件结构的设计的先进性：对罐体内部分三段对抄板的形状、尺寸、角度、数量、排列等进行精准设计，达到了先推后扬，新旧不混，保证物料无害化处理的均质性。 ⑶物料预处理方法的先进性：采用两级脱水装置，对牛粪的前期预处理采取一分一挤的二级分离方式，使物料的含水量更符合好氧发酵要求。 ⑷料位控制节点设计的先进性，确保系统连续作业。 经黑龙江省科技信息中心查新结果表明："在国内，具有本项目所述的特征（创新点）的奶牛卧床垫料再生设备研制及工艺优化研究未见报道"。（查新报告编号：2019190200029N） 因此，本设备同国外同类先进设备比较，技术层面处于同一先进等级。同国内同类先进技术比较，处于领先地位。

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