牛粪螺旋压榨固液分离工艺参数优化

第26卷第12期2762010年12月农业工程学报TransactionsoftheCSAEVl0l-26NO．12Dec．2010牛粪螺旋压榨固液分离工艺参数优化关正军，李文哲，(1．东北农业大学工程学院，哈尔滨150030；杨柏松2，郑国香2．黑龙江省农垦科学院，哈尔滨150030)摘要：为了优化粪便固液分离工艺，用作者研制的固液分离机对鲜牛粪进行固液分离，以进料水料比、榨条间隙、螺旋转速作为影响因素，以分离后固形物料中总固体(TS)含量为主要考察指标，以处理牛粪生产率、液料中固体去除率为参考指标，采用3因素5水平进行二次正交旋转组合试验设计，探讨了螺旋压榨工艺参数对固液分离效果的影响，得到了优化的工艺参数：进料水料比为O．65，榨条间隙为1．5rnln，螺旋转速68r／min时，分离后固形物料中总固体(TS)质量分数可以达到40％以上，研究结果可为牛粪固液分离提供参考依据。关键词：粪，压榨机，分离，螺旋压榨，优化doi：10．3969~．issn．1002—6819．2010．12．047中图分类号：$216．4文献标志码：A文章编号：1002—6819(2010)一12—0276—04关正军，李文哲，杨柏松，等．牛粪螺旋压榨固液分离工艺参数优化[J]．农业工程学报，2010，26(12)：276—279．GuanZhengjun，LiWenzhe，YangBaisong，eta1．Optimizationonparametersofsolid—liquidseparationprocessofdairymanurebyscrewpress[J]．TransactionsoftbeCSAE，2010，26(12)：276-279．(inChinesewithEnglishabstract)0引言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，每年排放的总固体(totalsolid，TS)达到20亿t。畜禽粪便产生的污染已经成为中国农村地区的主要污染源，用固液分离技术处理畜禽粪便是目前利用畜禽粪便中有机成分，变废为宝，消除环境污染，改善农业生态环境的重要途径ll】。张瑞红等人研究了用化学絮凝和物理分离的方法对动物粪便进行臭味控制和营养成分处理_2。]。L．Masse等人研究利用固液分离技术改变猪粪的颗粒大小，提高厌氧发酵效率【4J。HaraldAnlauf研究了离心固液分离技术的发展【5J。通过文献可以看出，无论是好氧堆肥还是厌氧发酵方法处理畜禽粪便，固液分离都是重要的环节。兰海娟等人认为牛粪厌氧发酵固液分离应设在厌氧发酵的前端并控制污水中的固形物质量分数在5％以下[6】。研究对牛粪进行预处理，分离粗纤维生产成型燃料，提高厌氧发酵效率对促进养牛场沼气工程建设具有重要意义。根据原料特性差异，对于悬浊液固液分离方法主要有化学方法、物理方法两种，化学方法是采用絮凝剂絮凝后再进行分离[7J；物理方法又可以分为螺旋压榨、筛子收稿日期：2010—03．27修订日期：2010-05—31基金项目：863计划项目(2007AA100705)；国家科技支撑计划项目(2006BAD07A10)；黑龙江省科技攻关项目(GZ09B501)作者简介：关正军(197O一)，男，哈尔滨市人，副教授，主要从事生物质转化与利用方面研究。哈尔滨东北农业大学工程学院，150030。Email：zhjguan@163．com※通信作者：李文哲(1955一)，男，哈尔滨市人，教授，主要从事生物质转化与利用方面研究。哈尔滨东北农业大学工程学院，150030。Email：liwenzhe9’@163．com过滤、离心分离等，其中螺旋压榨效率高、成本低J，是分离固液混合物并使滤饼含水率降低的一种有效手段I9]，在废水污泥处理及厌氧发酵后沼液沼渣分离领域应用广泛[1oq2】，用其对畜禽粪便进行预处理，可以防止管道堵塞，有利于提高原料利用率和提高产气率I】，农业部规划设计研究院研究利用固液分离对集约化养猪场粪污处理，可以节约投资【l剞，常志州、黄红英等人利用螺旋式畜禽粪便固液分离机，以0．5innl和1．01TIIYI两种分离间隙研究了猪和奶牛粪便的粒径及养分分布对固液分离效率的影响ll。参考螺旋压榨固液分离机设计方法，作者自主研制了螺旋压榨固液分离装置，并利用该装置对奶牛场牛粪进行分离试验，探讨了分离工艺参数对牛粪固液分离效果的影响规律。1材料与方法1．1试验材料本试验所用的牛粪取白哈尔滨市完达山奶牛养殖基地，新鲜牛粪的总固体(TS)质量分数为16％。1．2试验仪器设备试验所用的主要仪器设备有螺旋压榨固液分离机(自制，实用新型专利号：ZL200920099135．2)、ALC．4100．1型电子天平(北京赛多利斯仪器系统有限公司)、101．1型电热鼓风干