三種固液分離設(shè)備處理豬場糞污的效果及成本比較

高其雙++彭霞++盧順++夏瑜++阮征

摘要：為分析螺旋擠壓式固液分離機(jī)、滾軸過濾固液分離機(jī)和臥式螺旋沉降離心機(jī)3種固液分離設(shè)備的性能，用這3種設(shè)備對豬場糞水進(jìn)行固液分離，檢測處理后的液體的固體懸浮物含量、COD（化學(xué)需氧量）、總氮總磷，并對處理成本等進(jìn)行分析。結(jié)果表明，臥式螺旋沉降離心機(jī)處理的糞水固體懸浮物較少，COD值和總氮總磷含量較低；螺旋擠壓式固液分離機(jī)和滾軸過濾固液分離機(jī)能耗較低；臥式螺旋沉降離心機(jī)的附加投入較小。綜合分析后認(rèn)為用臥式螺旋沉降離心機(jī)對豬場糞水進(jìn)行初步處理較為合適。

關(guān)鍵詞：固液分離設(shè)備；豬場；糞水處理

中圖分類號：X713 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：0439-8114（2016）22-5879-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.22.038

Effect of Three Kinds of the Solid-liquid Separation Equipment on Piggery Wastes and Its Cost Comparison

GAO Qi-shuang1，PENG Xia1，LU Shun1，XIA Yu1，RUAN Zheng2，TAO Li-wen2，

WU Jian-ying2，WEN Neng-sheng3，XU Li-hua3

（1.Institute of Animal Husbandry and Veterinary，Wuhan Academy of Agricultural Science and Technology，Wuhan 430208，China；2.Wuhan Animal Disease Prevention and Control Center，Wuhan 430023，China；3.Wuhan Dongtai Animal Husbandry Co.， Ltd.，Wuhan 430409，China）

Abstract： In this study， the performance of three kinds of solid-liquid separation equipments such as screw extrusion solid-liquid separator，roller extrusion filter solid-liquid separator and horizontal scroll decanter centrifuge for piggery wastes were analyzed. The evaluation index included the content of suspended particles，COD（chemical oxygen demand），total nitrogen and total phosphorus in the liquid after treatment and the operation costs. The results showed that the horizontal scroll decanter centrifuge had the lowest content of suspended particles，COD，total nitrogen and total phosphorus values； screw extrusion solid-liquid separator and roller extrusion filter solid-liquid separator had less energy consumption； horizontal scroll decanter centrifuge had lower additional investment. It suggested that the horizontal scroll decanter centrifuge is more suitable for preliminary treatment of piggery wastes.

Key words： solid-liquid separation equipment； pig farm； wastes treatment

隨著養(yǎng)豬業(yè)的規(guī)?；l(fā)展，豬場污水的污染問題日益突出。豬場污水不達(dá)標(biāo)排放，會污染周邊的土地、地下水和空氣，嚴(yán)重威脅居民的健康[1]。據(jù)報道，中國畜禽養(yǎng)殖業(yè)每年排放的污水總量超過了工業(yè)用水[2]。因此，及時有效地處理好養(yǎng)殖污水，是關(guān)系到中國養(yǎng)豬業(yè)健康發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護(hù)的大事。

為了保證豬場污水的肥源化處理物在種養(yǎng)結(jié)合的環(huán)境中低成本使用，固液分離[3]（或稱為干濕分離）往往是生產(chǎn)者們處理養(yǎng)殖污水采用的重要技術(shù)環(huán)節(jié)。然而，固液分離的效果尤其是分離后液體中固態(tài)物的含量，對后續(xù)處理過程及處理后液肥的質(zhì)量和使用有著極大的關(guān)系，也與整個設(shè)備體系的投入需求以及整個體系的廢棄物污染處理效果有著極大的關(guān)系。糞污的分離效果很大程度上取決于生產(chǎn)者選擇何種設(shè)備和技術(shù)路線。因此，對相關(guān)設(shè)備和技術(shù)進(jìn)行深層次分析有著非常顯著的現(xiàn)實意義。本試驗對3種固液分離設(shè)備的實際應(yīng)用效果和所需經(jīng)費投入進(jìn)行了較為詳細(xì)的研究，旨在為養(yǎng)殖企業(yè)的污水處理提供參考。

1 材料和方法

1.1 機(jī)械設(shè)備

試驗選取市場上有售的3種分離設(shè)備。螺旋擠壓式固液分離機(jī)（簡稱滾軸擠壓型）和滾軸過濾固液分離機(jī)（簡稱滾軸過濾型）購自浙江明江環(huán)?？萍加邢薰荆P式螺旋沉降離心機(jī)（簡稱臥螺離心型）購自湖南湘潭縣離心機(jī)廠有限公司，其額定污水處理能力均為10 t/h。3種設(shè)備在同一糞污處理場地運行測試。

1.2 試驗場地

武漢市新洲區(qū)東泰畜牧科技有限公司養(yǎng)豬場。該豬場采取水泡糞式的糞污沖洗方式，每日大約產(chǎn)生100 t糞水。本試驗在該公司的污水處理區(qū)開展。

1.3 糞水收集

豬場糞水通過糞污導(dǎo)流管網(wǎng)匯集到沉淀池中，在池中沉淀發(fā)酵7 d，然后進(jìn)行固液分離處理。

1.4 糞水固液分離操作與取樣

發(fā)酵處理后的糞水混合物用泵抽入糞水分離設(shè)備中。糞水分離操作按3種型號機(jī)組的說明書進(jìn)行。設(shè)備運行后接取每種機(jī)械分離后的液體部分，每組重復(fù)取樣3次，檢測結(jié)果取平均值。

1.5 各機(jī)組工作效率測定

各機(jī)組連續(xù)工作5 h，測定耗電總量、工作效率和能耗比。

1.6 樣品檢測

分離后液體部分的固體懸浮物的測定采用重量法[4]測定；COD值測定按照黃桂榮等[5]的方法進(jìn)行測定；總氮含量測定參考阮小杏等[6]的方法進(jìn)行測定；總磷含量測定參考楊加文等[7]的方法進(jìn)行測定。

1.7 污水處理的投入比較

在3個月內(nèi)，對3種固液分離設(shè)備進(jìn)行試運行，記錄各機(jī)組對輸送管道和輔助設(shè)備設(shè)施的需求情況，統(tǒng)計運轉(zhuǎn)期間的建設(shè)、維修和人員費用。

2 結(jié)果與分析

2.1 設(shè)備的工作效率及能耗

試驗結(jié)果（表1）表明，3種分離設(shè)備的實際工作效率與標(biāo)定的工作效率稍有差距，這可能與設(shè)備沒有調(diào)整到最佳使用狀態(tài)有關(guān)；滾軸擠壓型和滾軸過濾型的能耗比相近，臥螺離心型的能耗比較高。

2.2 樣品檢測

試驗結(jié)果（表2）表明，滾軸擠壓型和滾軸過濾型處理污水的效果相近，臥螺離心型的污水處理效果最好。經(jīng)臥螺離心型處理后的污水，其中的固體懸浮物含量極低，COD值、總氮、總磷含量也明顯低于另外2組。

2.3 機(jī)組維修成本

由表3可見，運作過程中，滾軸擠壓型和滾軸過濾型較易出故障，維修次數(shù)較多；臥螺離心型未出現(xiàn)故障，運作良好。

2.4 運行過程中的后續(xù)投入

由表4可見，滾軸擠壓型和滾軸過濾型需要增建相關(guān)的污水處理設(shè)施，包括沉淀池等，后續(xù)投入較多，而臥螺離心型則無需這些投入。

3 討論

從本試驗結(jié)果可以看出，盡管滾軸擠壓型機(jī)組和滾軸過濾型機(jī)組的單機(jī)價格比臥螺離心型機(jī)組低很多，但前兩者分離后的液體中固體懸浮物含量過大，不僅使其肥源化處理物過于濃稠，增大施用后造成土壤和水體污染的危險性，而且頻繁造成水肥一體化施用管道尤其是終端管道堵塞。這使得類似機(jī)組必須配套建設(shè)后續(xù)處理設(shè)施，目前最常用的是污水處理工程，其造價遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出臥螺離心機(jī)組。而臥螺離心機(jī)組對污水的處理在開始階段即將豬場糞水的固體和液體成分較為徹底地分離開，分離后的液體在后續(xù)肥源化處理過程中除因微生物生長而導(dǎo)致乳濁樣變化外，未見明顯的懸浮顆粒物產(chǎn)生，對種養(yǎng)一體化水肥的輸送管道未造成任何堵塞，固液分離為后續(xù)的處理提供了便利。

從污水處理是否達(dá)標(biāo)的角度看，臥螺離心型機(jī)組的污水處理效果也是令人滿意的。根據(jù)養(yǎng)殖污水處理的相關(guān)要求[8，9]，本試驗對3種設(shè)備處理的污水進(jìn)行了檢測，結(jié)果臥螺離心型機(jī)組處理的污水總氮總磷基本符合GB 18596排放標(biāo)準(zhǔn)，而其他2種設(shè)備的處理效果則較差。目前，養(yǎng)殖場的污水處理主要采用自然沉淀和生物發(fā)酵的方法處理[10]，效果并不理想。如果先用固液分離技術(shù)作初步處理，能大大減少污水中的有機(jī)物和其他雜質(zhì)，更利于污水達(dá)標(biāo)排放。

因此，綜合分析后認(rèn)為在污水處理前進(jìn)行較徹底的固液分離，將有助于污水的后續(xù)處理和利用。豬場糞污出場后，較佳的處理工藝流程為：首先用高速離心設(shè)備（如臥式螺旋沉降離心機(jī)）對豬場污水進(jìn)行固液分離，然后進(jìn)入發(fā)酵池中發(fā)酵處理，最后經(jīng)水肥一體化管道輸送到種植基地作為液肥施用，這樣既能充分利用糞污作為肥料，又能最大限度地消除污染。

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