畜禽粪便固液分离研究

2010年2月农机化研究第2期畜禽粪便固液分离研究杨柏松，关正军(东北农业大学工程学院，哈尔滨150030)摘要：畜禽粪便的固液分离是处理和利用畜禽粪便的重要环节之一。为此，论述了固液分离在畜禽粪便处理中的作用，介绍了几种主要的分离方法及其基本原理；综合分析了国内外各种分离设备的特点、结构形式、适用范围及不足之处；并就开发新的分离设备提出建议。此研究有助于在畜禽粪便的处理中合理选择固液分离设备，对提高固液分离的技术水平提供参考。关键词：畜禽粪便；固液分离；分离效率中图分类号：s216．1文献标识码：A文章编号：1003—188X(2010)02-0223—030引言伴随着畜禽养殖业向规模化和集约化发展，畜禽废弃物总量呈逐年增长态势。据推算，每年由畜禽养殖场排放的污水化学耗氧量COD(ChemicalOxygenDemand)总量已接近工业废水的COD的排放总量；排放的总固体含量TS(Totalsolidscontentinsolidma．teria1)是工业固体废弃物的4倍，达l9亿t。畜禽粪便产生的污染已成为中国农村地区的主要污染源。采用传统方式直接还田往往难以消化，必须借助于现代高新技术及装备，高效率地把畜禽粪便转化成有用的资源。用固液分离技术处理畜禽粪便，是目前利用畜禽禽畜粪便——'储粪池——'固粪便中的有机成分，变废为宝，消除环境污染，改善农、村生态环境，实现农业可持续发展的重要途径。1固液分离在畜禽粪便处理过程中的作用好氧堆肥和厌氧发酵的方法是当今世界畜禽粪便处理比较普遍和行之有效的方法。从规模化养殖场排出的粪便量较大，Ts浓度较低，一般在3％左右，无论是好氧堆肥还是厌氧发酵，都会影响生产效率。因此，在粪便处理过程中应用先进的发酵]二艺以开展畜禽粪便的综合利用。其重要的前提条件是必须对粪便污水进行前处理一固液分离，主要是为了降低污水中Ts浓度，工艺流程如图1所示。图1工艺流程图Fig．1Flowchart此外，固液分离还具有以下优点：1)通过固液分离方法分离出的固体物可制成优质有机复合肥，不仅可以改善养殖场环境，还为农田提供有机肥，有利于农作物增产增收、改良土壤和生收稿日期：2009—06—02基金项目：国家科技支撑计划项目(2006BAD7A10)；国家“863计划”项目(2007AA100705)；黑龙江省归国留学基金项目(LC06C03)作者简介：杨柏松(1982一)，男，黑龙江佳木斯人，硕士生，(E—mail)baisong—．yang@yahoo．eom．cn。通讯作者：关正军(1970一)，男，哈尔滨人，副教授，硕士生导师，(E—mail)zhjguan@l63．corn。沼液——'市场销售态农业的良性循环。同时，又给养殖场带来经济效益，仅依靠有机复合肥的收益，就能在较短时间内收回设备投资。2)经固液分离后，污水中COD可下降40％左右，为高效的厌氧工艺创造了条件。若COD过高，则可能堵塞高效过滤器或污泥床，不能充分发挥高效工艺的作用。3)COD的降低减轻了厌氧处理的负荷，缩小了厌氧处理装置的容积和占地面积，降低了造价，可以使厌氧消化后沼液的COD浓度降到1000mg／L以下，·223·2010年2月农机化研究第2期这样便于后处理(好氧处理)，达到排放标准⋯。因此，固液分离技术已成为发展规模化养殖场粪水处理工程及粪便综合处理和利用的关键。2分离技术及设备固液分离的主要目标是移除溶液中的悬浮固体和部分溶解固体。常用的固液分离方法：一是沉降(由固体重力决定)；二是机械分离，为现在应用最广泛的技术；三是蒸发池，这种方法在于旱地区效果较好，蒸发出来的水可以用于灌溉，其分离效率受限于池的规模、配套的设备和环境的变化影响；四是絮凝分离，是一种新型的固液分离技术，应用化学试剂使微小的悬浮固体迅速地聚集成较大的固体颗粒，进而沉淀分离的方法；五是脱水分离，即用加热来除去污水中水分，由于具有高成本、高维修费用和高耗能等缺点，并没有广泛被采用。上述分离方法中，分离效果最好的是机械分离。机械分离设备可分为筛分、离心分离和压滤3种类型。对不嗣类型固液分离机的分离效率进行试验，其分离性能差距很大，粪水的，IIS去除率约在3％～67％之间。2．1筛分筛分分离是根据粪水中固体物颗粒尺寸的不同进行固液分离的一种方法。固体物的去除率取决于筛孔大小，筛孔大则去除率低，但不易堵塞，清洗次数少；反之，筛孔小则去除率高，但易堵塞，清洗次数多。筛分机有很多类型，最常用的是斜板筛和振动筛。1)斜板筛。应用固体物自身的重力把粪水中的固体物分离的一种方法，其主要特点是筛板固定不动，如图2所示。固图2斜板筛Fig．2Stationaryinclinedscreenseparator斜板筛具有成本低、运行费用低、结构简单和维修方便等优点，但斜板筛固体物去除率低