作者：李 恺，尹义蕾，侯永
摘要|中国设施农业发展迅速，设施集约化育苗需求逐年增加，随之而来的是大量工厂化育苗企业的出现。工厂化育苗中所使用的大量穴盘重复利用可以降低育苗成本，减少废料污染，但必须进行清洗和消毒。本文针对育苗穴盘基于清洗-冲洗两段式高压清洗方法结合消毒液喷雾附着的方法，一次性完成穴盘的清洗和消毒。该设计有效地提高了穴盘清洗消毒环节作业效率，满足了育苗穴盘重复利用的清洗需求。
引言
优质种苗是优质蔬菜、花卉生产的基础。随着我国优质农产品需求的不断增长，加之农业劳动力不断流失，育苗生产逐步向工厂化发展，穴盘育苗的自动化需求逐渐提升。目前中国商品苗的年供苗量约为500亿株，而数量庞大的穴盘多为一次性使用，一方面对于育苗企业造成了浪费，另一方面废弃穴盘产生的聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)会造成大量污染。可见穴盘实现回收并重复使用意义重大。而回收利用的穴盘必须经过清洗和消毒。但中国穴盘清洗环节的设备还未引起足够重视。
荷兰 Visser 公司、SYSPAL公司相继推出了在线式水压冲洗设备，主要针对硬质转运框进行扣放式清洗，由于运输接触面与清洗面重合，存在清洗不彻底、洗净效率不高的问题，而对于沟槽较深、四边封闭的育苗穴盘清洗效果一般，且易于积水。意大利Urbinati公司也改进推出针对标准育苗穴盘的立式在线清洗机，并与紫外线杀菌设备配套使用，清洗杀菌效果良好，但耗水量达16.7m3/h。
中国对于穴盘清洗设备研发尚处于起步阶段。山东鑫正达机械制造有限公司等国内企业也生产出扣放式清洗设备，但主要针对硬质转运
框，推广数量有限。国家农业智能装备工程技术研究中心也参照立式在线穴盘清洗机，在清洗洁净率影响因素方面进行了初步试验研究“9。
本文针对育苗穴盘，基于清洗-冲洗两段式高压清洗结合消毒液喷雾附着的方法，一次性完成穴盘的清洗和消毒。该设计有效地提高了穴盘清洗消毒环节作业效率。
作业对象
根据育苗穴盘标准，并考虑重复利用原则，育苗穴盘常采用72穴聚苯乙烯(PS)穴盘，规格长x宽x高为540mmx280mmx45 mm，穴盘材料厚度0.8mm，单盘质量约125g。育苗基质常使用草炭、蛭石、珍珠岩。
清洗消毒工艺设计
商品苗完成定植后，穴盘内部会残留有部分基质，此部分基质在风干结块后较难清洗，因此需尽快完成清洗作业。回收穴盘集中运送至清洗区域，由人工将穴盘送入清洗机清洗隧道内，清洗机自动运送穴盘完成清洗和消毒。消毒后的穴盘表面附着消毒液，人工在设备出口处收取穴盘并码垛堆放，穴盘自然风干，并贮藏待用。在下一茬育苗之前,将穴盘取出解垛，放入清洗机进行一次清水清洗，将穴盘表面的消毒液冲洗干净，完成二次清洗后进行基质填充，开始下一轮育苗使用。
结构设计
总体设计设备需经过两个步骤完成穴盘的清洗消毒，因此系统包含育苗穴盘清洗机和消毒机。图1为穴盘清洗机的结构图，图2为穴盘消毒机结构图。
育苗穴盘清洗机包括循环过滤水箱、穴盘推送系统、循环喷射清洗-清水冲洗管路、风刀除水管路。育苗穴盘自动清洗装置通过对侧立的穴盘经过高压喷射、清水冲洗、除水干燥，完成育苗穴盘的自动清洗。循环过滤水箱起到整体设备的支撑框架作用，同时内部密封，通过设置二级过滤结构实现循环水的内部净化，穴盘推送系统安装在水箱侧壁的安装槽内，使穴盘穿行通过循环喷射-清水冲洗管路形成的隧道内，完成循环喷射-清水冲洗2个过程。
育苗穴盘消毒机包括循环消毒液循环水箱穴盘支撑辊筒、清洗液喷雾管路。育苗穴盘自动消毒装置通过喷雾水泵从循环水箱中抽取消
毒液并加压雾化喷射至隧道内的穴盘表面。循环水箱起到整体设备的支撑框架作用，穴盘支撑辊筒支撑穴盘移动，使穴盘连续输送，由后面的穴盘推动运行，穿过消毒喷雾隧道，完成消毒过程。
清洗设计
穴盘清洗主要对象是基质，穴盘清洗原理采用高压喷射水冲击附着在穴孔内壁的基质，因此，水流压力越大、流量越大、清洗时间越长越利于清洗效果，但受材料性能限制清洗区空间大小及清洗效率限制，需要对喷嘴及清洗管路水泵参数进行优化设计。设备运行时，有人工将回收初步除杂后的穴盘侧立放入穴盘推送系统上，由推板推动穴盘进入喷洗隧道内，隧道内首先通过循环喷射区域，高压喷嘴将水喷射在穴盘表面冲洗残余基质;经过3组对射的喷嘴清洗后，经过清水冲洗区域，外接清水再一次冲洗穴盘表面，将循环水冲淋干净。
循环水供给设计
图3为循环水箱内部结构图，由于中水箱内有外部溢流口，运行时页面保持溢流口下沿液位动态稳定，系统进水流量为清水冲洗流量，同时等于溢流口排水流量。循环水杂质来源于穴盘所带入的基质，杂质通过一级过滤网、二级溢流过滤网，三级Y型过滤器。为尽量长时间连续运行，保证水箱动态液位稳定的情况下，要保证溢流口流出液体与带走进入系统的基质数量相等，保证穴盘的清洗效果和循环水水质。系统以及过滤可完全筛除育苗根须、珍珠岩和大粒径基质杂质，溢流部分为一级过滤池中的循环水。循环水箱内可由中间的汇流板分为上下两部分，上部分包含带有喷嘴的清洗管路和输送系统，中间导流板将上部分的水汇集从导水口流下，下部由竖直隔板分为一级过滤和二级过滤两个腔体，一级过滤腔上表面正对应导水口，导水口下设置一个水平放置可取出的80目过滤网，用于过滤幼苗根系、珍珠岩等较大基质颗粒及杂物。经过一级过滤的循环水流入一级过滤腔，并在此进行简单沉积，高处的水通过竖直隔板上的120目过滤网，进行二次过滤溢流至二级过滤腔内，腔体联通喷射水泵，水泵将二级过滤后的水经过200目Y型过滤器送入清洗管路，如此实现水循环。但随着清洗杂质的不断带入，循环水质会逐渐浑浊。
为保证穴盘洁净程度，增设清水清洗区域对穴盘进行二次清洗，将浑浊的循环水冲离穴盘表面，同时可以补给水箱内水，通过整体溢流延缓水箱内水体浑浊。从而保证穴盘的清洗效果和循环水水质。
在完成关键环节设计基础上通过结构优化及关键部件参数选型，对设备整机进行样机制备，形成穴盘清洗消毒装置，如图4。
为测试设备运行性能，开展了样机连续清洗消毒试验。取完成育苗移裁后的空穴盘，工翻转敲打穴盘10次，使穴孔内残留基质尽量去除，作为待清洗穴盘。穴盘清洗效果的优劣主要由洗净率表示，洗净率由通过清洗晾干后观察穴孔内无任何固体颗粒残留的穴孔数量与总穴孔数量的比值求得。
在穴盘输送速度为91mm/s，外接清水流量3m 3/h条件下，连续运行30min，穴盘洗净率为95.3%。综合测得设备性能如表1。
结论与建议
(1)本研究为实现育苗穴盘重复利用，设计了一种穴盘清洗消毒装置，通过清洗-冲洗两段式高压清洗结合消毒液喷雾附着的方法，一次性完成穴盘的清洗和消毒。为穴盘重复利用提供了一种可行的清洗消毒方法、工艺安排和实现装置。
(2)在穴盘输送速度为91mm/s，外接清水流量3m3/h条件下，连续运行30min，穴盘洗净率为95.3%。穴盘清洗消毒装置有效地提高了穴盘清洗消毒环节作业效率，满足了育苗穴盘重复利用清洗需求。
(3)一次性使用穴盘多为厚度仅0.1mmPVC穴盘，易变形破裂无法实现回收清洗，而厚度0.8mmPs穴盘成本较高，育苗穴盘的重复利用一方面需要技术设备的配套，同时也需要育苗企业对穴盘的升级，以及育苗企业和种苗购买者对穴盘的保护。未来在形成穴盘回收利用的整套管理模式后，穴盘清洗消毒重复利用对降低育苗过程成本，降低环境污染有积极作用和深远影响。
