畜禽糞便固液分離機(jī)作業(yè)效果評(píng)價(jià)指標(biāo)的研究

杜金，張健

（農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)機(jī)械試驗(yàn)鑒定總站，北京 100122）

畜禽糞便固液分離機(jī)作業(yè)效果評(píng)價(jià)指標(biāo)的研究

杜金，張健

（農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)機(jī)械試驗(yàn)鑒定總站，北京 100122）

畜禽糞便固液分離機(jī)結(jié)構(gòu)形式不同、作業(yè)環(huán)境條件不同、處理對(duì)象不同，其作業(yè)效果難以用現(xiàn)有的評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行橫向比較，目前的評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)于用戶選擇或是質(zhì)量評(píng)價(jià)來說還不夠完善，還缺乏科學(xué)的評(píng)價(jià)指標(biāo)。因此，對(duì)畜禽糞便固液分離機(jī)作業(yè)效果的評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行深入研究顯得尤為重要。筆者結(jié)合多年的測(cè)試經(jīng)驗(yàn)，提出了固形物去除率這一評(píng)價(jià)指標(biāo)，為有效評(píng)價(jià)畜禽糞便固液分離機(jī)作業(yè)效果，提供了科學(xué)依據(jù)和評(píng)價(jià)方法。

畜禽糞便固液分離機(jī)；作業(yè)效果；評(píng)價(jià)指標(biāo)

畜禽糞便固液分離機(jī)是通過篩分、擠壓或離心甩干等工作原理將畜禽糞便中的液體和固體進(jìn)行干濕分離的機(jī)械裝置。經(jīng)過分離后的固體含水率低、便于運(yùn)輸，可作為有機(jī)肥、牛床墊料使用，也可轉(zhuǎn)化成雞、鴨、魚的有機(jī)飼料；分離后的液體可作為液體有機(jī)肥直接使用，也可導(dǎo)入沼氣池經(jīng)厭氧發(fā)酵轉(zhuǎn)化為沼氣使用，還可以作為養(yǎng)殖場(chǎng)的沖洗水循環(huán)使用。

畜禽糞便固液分離機(jī)降低了畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)糞便處理的難題，還能增加額外的經(jīng)濟(jì)收益。隨著國家對(duì)畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)環(huán)境污染治理力度的加大，畜禽糞便固液分離機(jī)的市場(chǎng)前景越來越被看好。據(jù)筆者初步了解，目前生產(chǎn)銷售畜禽糞便固液分離機(jī)的廠家不下百家。然而，畜禽糞便固液分離機(jī)還沒有相應(yīng)的國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，只有福建省頒布了DB.35/T.997-2010《畜糞便固液分離機(jī)》地方標(biāo)準(zhǔn)。作為地方標(biāo)準(zhǔn)，其設(shè)定的固液分離機(jī)質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)具有一定的借鑒意義。但由于畜禽糞便固液分離機(jī)結(jié)構(gòu)形式不同、作業(yè)環(huán)境條件不同、處理對(duì)象不同，其作業(yè)效果難以用現(xiàn)有的評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行橫向比較。目前的評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)于用戶選擇或是質(zhì)量評(píng)價(jià)來說還不夠完善，還缺乏科學(xué)的評(píng)價(jià)指標(biāo)，因此，對(duì)畜禽糞便固液分離機(jī)作業(yè)效果的評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行深入研究顯得尤為重要。

1 畜禽糞便固液分離機(jī)的特點(diǎn)

畜禽糞便固液分離機(jī)按其結(jié)構(gòu)原理可分為滾筒式、輥輪壓榨式、螺旋擠壓式和篩分式等多種型式。

篩分式固液分離機(jī)一般由鏡面斜篩及其固定裝置、減速電機(jī)、螺旋攪龍擠壓裝置等組成，復(fù)雜的篩分式固液分離機(jī)還帶有輥壓裝置。污糞池中的糞污水經(jīng)攪拌機(jī)攪拌均勻后，由泵輸送到鏡面篩網(wǎng)上，分離出的固體物料經(jīng)過螺旋攪龍擠壓裝置擠出。該類型固液分離機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作維護(hù)方便，處理量大，可靠性好，但價(jià)格較高，適合于大型牧場(chǎng)較高濃度糞污水的干濕分離作業(yè)。

螺旋擠壓式固液分離機(jī)根據(jù)外形結(jié)構(gòu)不同，可分為長筒式和箱體式。長筒式固液分離機(jī)一般由控制箱、減速電機(jī)、變速箱、螺旋攪龍軸、篩筒、出料裝置、支架等主要部件組成。污糞池中的糞污水經(jīng)泵輸送到長筒式固液分離機(jī)中，通過螺旋擠壓將糞污水推向篩筒出料前端，使糞污水中的水分通過篩筒濾出，經(jīng)排水管流出，未經(jīng)處理的污水經(jīng)過溢流管回流到污糞池中。箱體式固液分離機(jī)一般由斜篩板、箱體支架、螺旋攪龍軸、篩筒、電機(jī)和控制箱等主要部件組成。糞污水經(jīng)斜篩過濾，分離出的物料隨重力落入螺旋攪龍槽中，通過螺旋擠壓將物料推向篩筒，使物料中的水分通過篩筒濾出，進(jìn)而達(dá)到干濕分離的目的。螺旋擠壓式固液分離機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、價(jià)格便宜，能夠處理低濃度的糞污水，但處理量相對(duì)較小，較適合中小型豬、雞、牛養(yǎng)殖場(chǎng)的糞污水的干濕分離作業(yè)。

滾筒式固液分離機(jī)一般由滾筒腔體、篩筒、電機(jī)等主要部件組成。糞污池中的糞污水經(jīng)泵輸送到滾筒式固液分離機(jī)中，篩筒旋轉(zhuǎn)并依靠重力離心原理進(jìn)行物料的干濕分離作業(yè)。

滾輪壓榨式固液分離機(jī)一般由平衡槽（罐）、脫水器、分離機(jī)三大部分組成。從糞污池抽來的糞污水在平衡槽（罐）中依靠重力流向脫水器中，多余的糞污水回流到糞污池中，由平衡槽（罐）輸送過來的糞污水，通過脫水器的攪龍?zhí)嵘?、篩網(wǎng)震動(dòng)后分離至分離機(jī)中，通過滾輪壓榨后分離出固形物和污液。該類型固液分離機(jī)處理量大，操作簡(jiǎn)單、能耗低、清洗方便，但價(jià)格較高，適合于大型牧場(chǎng)較高濃度糞污水的干濕分離作業(yè)。

除上述四種常見形式的畜禽糞便固液分離機(jī)以外，市場(chǎng)上還有其他形式的畜禽糞便固液分離機(jī)，如脈動(dòng)氣壓式固液分離機(jī)。這些大多由造紙、皮革、印染、油泥、污水處理等行業(yè)的固液分離設(shè)備加以改進(jìn)而成，其對(duì)畜禽糞便的分離效果還有待市場(chǎng)進(jìn)一步檢驗(yàn)。

2 畜禽糞便固液分離機(jī)的作業(yè)環(huán)境條件

由于養(yǎng)殖畜禽的種類、養(yǎng)殖場(chǎng)規(guī)模、設(shè)施條件的不同，使得畜禽糞便固液分離機(jī)的作業(yè)環(huán)境條件千差萬別。有的養(yǎng)殖場(chǎng)沒有標(biāo)準(zhǔn)的糞便集污池，致使糞污水常年沉積在不規(guī)則的池中，糞污濃度高。有的養(yǎng)殖場(chǎng)用經(jīng)過分離后的污液沖洗養(yǎng)殖場(chǎng)，致使污液循環(huán)流入糞便集污池，糞污水濃度變化較大；還可因養(yǎng)殖場(chǎng)養(yǎng)殖數(shù)量的原因，致使糞污水濃度差別很大。有的養(yǎng)殖場(chǎng)配有攪拌機(jī)，能夠不停地?cái)嚢杓S污水，能夠保證要分離的糞污水濃度處于較為穩(wěn)定的狀態(tài)。有的養(yǎng)殖場(chǎng)沒有配備攪拌機(jī)，抽取的糞污水主要是糞污水池中的上清液。雞糞污水黏度高、流動(dòng)性差，牛糞污水纖維物較多，豬糞污水濃度高。而且，畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)糞污水中的SS.、BOD、COD含量太高，必須通過前期的固液分離，去除大部分的干物質(zhì)，才能降低糞污水中SS、BOD、COD的含量，為后續(xù)處理降低難度提供良好的條件。因此有效地去除糞污水中干物質(zhì)的含量就顯得尤為重要了。

目前，在對(duì)畜禽糞便固液分離機(jī)進(jìn)行性能測(cè)試時(shí)，一般采用糞污水含固率這個(gè)指標(biāo)來反映畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)糞污水原始狀況，不同類型、不同時(shí)期、不同清糞方式的糞污水，其含固率也大不相同。因此，測(cè)試時(shí)要保證糞污水池不繼續(xù)進(jìn)糞污水，經(jīng)過固液分離后的污液不回流至糞污水池，糞污水應(yīng)攪拌均勻。糞污水含固率不能太低，一般要求不低于2%。

測(cè)試時(shí)一般采用以下方法測(cè)定糞污水含固率：按GB/T.5262規(guī)定的五點(diǎn)法在污水池中抽取5份樣品，每份不少于50g，將稱取質(zhì)量后的樣品置于105±2℃恒溫下干燥6h，稱取固體質(zhì)量，各樣品固體質(zhì)量與樣品質(zhì)量之比的平均值即為糞污水含固率。

3 畜禽糞便固液分離機(jī)常用的評(píng)價(jià)指標(biāo)

3.1 處理后糞污水含固率

處理后糞污水含固率反映了經(jīng)過干濕分離后的糞污水中干物質(zhì)含量的多少。一般采用以下方法測(cè)定：在固液分離機(jī)正常工作的前期、中期、后期，每個(gè)時(shí)期從分離后排出的糞污水中取3份樣品，每份不少于50g，稱取質(zhì)量后，將樣品置于105±2℃恒溫下干燥6h，稱取干物質(zhì)質(zhì)量，計(jì)算含固率，取平均值作為分離后糞污水含固率。

3.2 分離后固形物含固率

分離后固形物含固率反映了從糞污水中經(jīng)過干濕分離出來的干物質(zhì)含水量的高低。如果分離后固形物含水率較高，還需進(jìn)行晾曬才能作為牛床墊料使用或是進(jìn)行有機(jī)肥的加工。

分離后固形物含固率的測(cè)定采用以下方法：在固液分離機(jī)正常工作的前期、中期、后期，每個(gè)時(shí)期從固液分離機(jī)的物料出口處取3份不少于50g的樣品，稱取質(zhì)量后，將樣品置于105±2℃恒溫下干燥6h，稱取干物質(zhì)質(zhì)量，計(jì)算含水率，取平均值作為分離后固形物含水率。

4 常用評(píng)價(jià)指標(biāo)存在的問題

將固液分離之前糞污水含固率與處理后糞污水含固率進(jìn)行對(duì)比，結(jié)合分離后固形物含水率，基本能夠反映一臺(tái)畜禽糞便固液分離機(jī)干濕分離的情況，但還不夠直觀，因?yàn)楣桃悍蛛x前后糞污水池中污水容量是變化的。.

如前所述，結(jié)構(gòu)形式不同的畜禽糞便固液分離機(jī)，其作業(yè)環(huán)境條件不同、處理對(duì)象不同，其作業(yè)效果必定大不相同，僅依靠分離前糞污水含固率與處理后糞污水含固率兩個(gè)指標(biāo)的對(duì)比，只能反映單臺(tái)畜禽糞便固液分離機(jī)干濕分離的作業(yè)效果，但不能滿足橫向比較的要求。因此，如何能夠較為準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)固液分離機(jī)的分離效果，使處于相同作業(yè)對(duì)象下的畜禽糞便固液分離機(jī)具有橫向可比性，方便用戶選擇，還需增加一個(gè)更為直觀的評(píng)價(jià)指標(biāo)。

5 新評(píng)價(jià)指標(biāo)的提出與推導(dǎo)

5.1 固形物去除率的提出

筆者結(jié)合多年的測(cè)試經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為采用固形物去除率這一評(píng)價(jià)指標(biāo)，能夠準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)固液分離機(jī)的干濕分離效果，使處于相同作業(yè)對(duì)象下的畜禽糞便固液分離機(jī)具有橫向可比性。

固形物去除率表示的是對(duì)原有糞污水中干物質(zhì)的去除程度，是一個(gè)相對(duì)值，不用考慮糞污水原始濃度和機(jī)具的結(jié)構(gòu)形式與工作原理，只看最終去除了多少干物質(zhì)。用戶通過固形物去除率這一指標(biāo)，結(jié)合分離后固形物含水率，就能很方便的得出同種作業(yè)對(duì)象，哪種結(jié)構(gòu)形式的畜禽糞便固液分離機(jī)作業(yè)效果較好。

5.2 固形物去除率的推導(dǎo)

設(shè)定Q為固形物去除率，則：

由（1）可得，

將（3）代入（2）得，

又處理前后質(zhì)量恒定，即：

將（5）代入（1）式，得

最后經(jīng)過整理得，

筆者將一些篩分式、螺旋擠壓式、輥輪壓榨式等結(jié)構(gòu)形式畜禽糞便固液分離機(jī)的處理前糞污水含固率、處理后固形物含水率和處理后糞污水含固率結(jié)果代入公式（7），得出表1數(shù)據(jù)。.

表1 固形物去除率數(shù)據(jù)表

6 結(jié)束語

在畜禽糞便固液分離機(jī)的評(píng)價(jià)指標(biāo)中增加固形物去除率，很好地解決了橫向比較處于相同作業(yè)對(duì)象下的畜禽糞便固液分離機(jī)干濕分離作業(yè)效果的問題，避免了不同結(jié)構(gòu)形式的畜禽糞便固液分離機(jī)、不同作業(yè)環(huán)境條件帶來的影響，為有效評(píng)價(jià)畜禽糞便固液分離機(jī)作業(yè)效果，提供了科學(xué)依據(jù)和評(píng)價(jià)方法。

Operation Effect Evaluation Index of Livestock and Poultry Waste Solid Liquid Separator

DU Jin, ZHANG Jian
(China Agricultural Machinery Testing Center, Beijing 100122)

Different structure forms of livestock and poultry waste solid liquid separator working under different environment conditions, dealing with different objects, its operation effect is difficult to use the existing evaluation index transverse comparison, evaluation of livestock and poultry waste solid liquid separator operation effects for the user to select or quality evaluation is the lack of a scientific evaluation index. Therefore, it’s particularly important to in-depth study evaluation index of livestock and poultry waste solid liquid separator operation effects. The author puts forward the evaluation index combined with years of experience in test, the removal rate of solids for effective evaluation of livestock and poultry waste solid liquid separator operation effect, provides scientific basis and evaluation method.

Livestock and poultry waste solid liquid separator; Operation effect; Evaluation index

X713

A

1004-4264（2017）06-0055-04

10.19305/j.cnki.11-3009/s.2017.06.013

2016-12-22