999精品在线视频,手机成人午夜在线视频,久久不卡国产精品无码,中日无码在线观看,成人av手机在线观看,日韩精品亚洲一区中文字幕,亚洲av无码人妻,四虎国产在线观看 ?

畜禽糞污固液分離機斷齒螺旋脫水裝置運行參數優化

2017-02-17 02:57:41趙維松朱德文宗文明韓柏和李瑞容曲浩麗
農業工程學報 2017年2期
關鍵詞:效率

趙維松,朱德文,宗文明,謝 虎,曹 杰,韓柏和,李瑞容,曲浩麗

?

畜禽糞污固液分離機斷齒螺旋脫水裝置運行參數優化

趙維松1,朱德文1※,宗文明2,謝 虎1,曹 杰1,韓柏和1,李瑞容1,曲浩麗1

(1. 農業部南京農業機械化研究所,南京 210014; 2. 安徽農業大學工學院,合肥 230036)

固液分離是畜禽糞便后續處理利用的重要環節,針對現有固液分離機處理高濃度糞污混合物存在效率低、分離效果差等問題,該文設計了一種斷齒螺旋脫水裝置,以高濃度豬糞為試驗對象,采用Box-Benhnken中心組合試驗對斷齒螺旋脫水裝置的工作參數進行了優化試驗,以螺旋轉速、間斷距離、配重位置為影響因素,以分離效率和擠出物含水率為目標函數,建立了影響因素與目標函數之間的多元數學回歸模型。通過試驗并結合生產實際,最終獲出最佳工作參數組合為:間斷距離37 mm,轉速56 r/min、配重塊處于配重桿309 mm位置處(相對位置),此時分離效率為5.43 m3/h,擠出物含水率為53.52%,試驗結果與理論優化值間的誤差小于10%,最優參數組合下固體回收率實測值為54.91%,表明該文得出的多元數學回歸模型與真實值間的擬合度較高,可為高濃度糞污混合物固液分離機的設計與應用提供參考。

機械化;優化;模型;高濃度;糞污;斷齒螺旋;擠壓脫水

0 引 言

中國畜禽糞污年產量達39.5億t,一般非墊料畜禽排泄物含水率均在80%以上,對其進行脫水或干燥是后續資源化利用的重要環節[1-2]。目前畜禽糞便機械脫水國內外采用的技術主要有離心式、壓濾式、篩分式3種,其中能耗低、可靠性高的螺旋擠壓式分離機在畜禽糞便處理及沼液沼渣分離領域應用較廣泛[3-7]。但螺旋擠壓分離機處理高粘度糞便時效率低、效果差,且處理能力隨粘度增加而降低,加水稀釋后產生的大量污水極大增加了后續處理難度和成本[8-10]。故在高濃度和高黏度物料特性條件下,進行固液分離裝置優化設計,尋求影響分離效率和擠出物含水率的因素,對提高機具分離效率、提升機具作業性能及減少附加污水的產生具有重要意義。

目前國內外一些學者正在開展畜禽糞便固液混合物分離技術研究與應用。Burton等[11]研究表明固液分離在畜禽糞污處理中具有重要意義,機械分離可有效去除糞污中約80%的干物質。Moller等[12]研究表明原料干物質含量(total solids concentration,TS)對螺旋固液分離機處理能力具有顯著影響。石慧嫻等[13]研究了豬糞TS與表觀粘度的關系,表明豬糞為假塑性流體且符合冪率方程。常志州等[14]研究表明不同糞便粒徑及養分分布可影響螺旋擠壓分離機固形物回收率。Popovic等[15]研究了生物炭等添加劑對螺旋擠壓分離機分離性能的影響,表明豬糞中添加生物炭可提高分離效率2%~3%。Apachanov等[16]對螺旋擠壓機內物料運動進行了建模,指出物料進入螺旋內“死區”以及繞軸旋轉是導致分離效率降低和能耗增加的主要原因。關正軍等[17]以分離固形物TS為主要考核指標優化了螺旋壓榨分離機的工藝參數。林代炎等[18]研究了螺旋擠壓分離機在規模養豬場污水處理的應用效果。鄧全得等[19-20]基于ANSYS對壓榨機螺旋強度進行了分析,得出了螺旋應力分布規律及最危險截面。申江濤等[21]設計了一種斷式螺旋擠壓分離機,表明斷式螺旋能夠較好的適應粘稠物料的分離,但未涉及對擠壓裝置運行參數的優化。武軍等[22]從理論上對斷式螺旋擠壓分離機和傳統連續螺旋擠壓分離機進行比較分析,指出了斷式螺旋擠壓分離機的優勢及發展前景。

斷式螺旋能處理高濃度、高黏度物料,具有產量較高、適應性較好等優點,但國內關于斷式螺旋間斷距離等重要參數的優化研究較少。為了解決畜禽糞污固液分離機作業時易堵塞、能耗高、螺旋受力不均等難題,提高機具分離效率、降低擠出物含水率。該文在前人研究基礎上,開展間斷距離、螺旋轉速、配置位置3個重要參數的優化研究,設計了一種斷齒螺旋脫水裝置,該裝置進料段螺旋采用連續螺旋以保證其足夠的軸向推力,擠壓段螺旋采用適應性好的斷齒螺旋。

為提高出料速度,設計出料段螺距等于擠壓段螺距,且螺旋葉片入料端斷口比較鋒利,能夠對雜物進行切割,避免物料掛齒后堵塞機具。為獲取最佳運行參數,自主設計了斷齒式螺旋擠壓分離試驗臺,選擇間斷距離、螺旋轉速、配重位置為影響因素,以分離效率及擠出物含水率為控制目標,利用試驗臺對高濃度豬糞進行分離試驗,尋求分離參數優化組合,以期為斷齒螺旋結構設計提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗所用豬糞來自江蘇海門市某養豬場,為滿足污水泥漿泵作業的最低要求,對鮮豬糞(TS為32.83%)進行了適當稀釋,試驗時豬糞TS為21.18%(原料含水率為78.82%),表觀黏度為10 240 mPa·s。

1.2 試驗儀器設備

自制斷齒螺旋脫水裝置(農業部南京農業機械化研究所),SKFG-01干燥器電熱恒溫鼓風干燥箱(上海捷呈實驗儀器有限公司)、SAMPO DT2234A型測速儀(深圳欣寶科儀儀器研制中心)、NL50-8污水泥漿泵(上海陽光泵業制造有限公司)、QJB3/8污泥攪拌器(江蘇如克環保設備有限公司)、SECURA612-1CN電子天平(蘇州賽恩斯儀器有限公司)。

1.3 機具結構與工作原理

斷齒螺旋脫水裝置主要由三相異步電機、減速器、篩網、斷齒螺旋、連接件、機頭等部分組成,其中斷齒螺旋是擠壓分離機的關鍵部件之一,用來完成輸送物料、擠壓脫水和出料等過程,自行設計的斷齒螺旋分為送料段、擠壓段、出料段,采用雙頭螺旋,為提高送料能力,進料段采用連續螺旋。螺旋外徑為180 mm,螺旋軸直徑為89 mm,進料段螺距140 mm,擠壓和出料段螺距160 mm,配套無極調速電機和WB100單級擺線減速機,調速范圍20~110 r/min,扭矩范圍97~194 N·m,3個斷齒螺旋除了間斷距離不同以外(分別為20、35、50 mm),其他結構參數均保持一致,且同一螺旋所有間斷距離均保持一致。當使用不同螺旋時,機筒長度發生改變,通過添加連接件改變機筒長度,部件結構如圖1所示。

斷齒螺旋脫水裝置在工作時,糞污經過污水泥漿泵抽吸進入擠壓腔體內,在螺旋的推動下不斷向前輸送,無論物料濃度或者速度發生變化,當物料到達間斷處都會因失去螺旋葉片的推動而停滯不前,物料被不斷壓縮,當推動力大于間斷處物料的阻力時,物料會被推動至下一螺旋段,通過出口壓力控制、間斷和螺距變化等手段使得物料在腔體內不斷受擠壓作用而脫水,液體由篩網滲流出去,截留在篩網內部的殘渣由出渣口排出,進而完成擠壓脫水作業[23]。

斷齒螺旋脫水裝置的工作原理是采用間斷螺旋葉片,進行分段式控制脫水過程,改變物料在普通螺旋中“直進直出”的運動狀態,間斷處物料堆積具有一定封堵作用,使得每個間斷區域和一個螺旋段形成一個小的擠壓室,在每個間斷處對物料持續壓縮脫水,提升脫水效率。連續螺旋出料段葉片最易磨損,斷齒螺旋對螺旋腔物料進行了分段控制,葉片受力相對均勻,出料段螺旋受剪切力較連續螺旋小,葉片不易發生斷裂和破壞,大大延長了機具使用壽命,長遠來看,斷齒螺旋脫水裝置在分離作業成本和使用壽命上更有優勢。相同工況下,斷齒螺旋能夠更加高效完成脫水作業,對原料適應性更強,具有分離效率高、附加用水量少等優點。

1.4 試驗方法

生產率反映單位時間所處理糞污的體積,而擠出物含水率表征糞污脫水效果,所以選擇生產率和擠出物含水率為目標函數。螺旋轉速和配重位置對螺旋擠壓固液分離機的作業效果影響較大[24],間斷距離是斷齒螺旋重要的結構參數,腔體內擠壓力的大小與間斷距離密切相關,腔體壓力大則有利于降低擠出物含水率,并且影響生產率,因此該文選取間斷距離、螺旋轉速、配重位置(配重相對配重桿的位置,見圖1)3個因素為自變量,采用三因素三水平二次回歸正交試驗設計方案,共17個試驗工況,其中包括5個零點,依據Box-Behnken設計原理[25-28],以分離效率1、擠出物含水率2參數作為考核指標,對間斷距離1、螺旋轉速2、配重位置3三因素開展響應面試驗,試驗因素和水平如表1所示。

表1 響應面試驗因素和水平

指標測定方法為:分離效率用單位時間處理豬糞的體積計算、含水率用標準烘干法[29]、固體回收率為分離后糞污水中總固體減少量除以分離前糞污的總固體量。試驗前將豬糞置于儲液池中,攪拌泵持續工作保證池中物料具有較好的均勻性,機具運行穩定時開始計時,運行30 min后停止工作,并收集分離出的固體和液體進行稱重和測量,試驗重復3次。采用Design-Expert 8.0.6軟件對試驗數據進行分離效率及擠出物含水率二次多項式回歸分析,利用響應面分析法對各因素相關性和交互作用的影響規律進行研究。

2 結果與分析

2.1 試驗結果

試驗結果及2個響應值如表2所示。在試驗中,斷齒螺旋能夠順利完成擠壓脫水作業,在選取的參數范圍內,分離效率的變化范圍為3.52~5.42 m3/h,擠出物含水率變化范圍為51.39%~57.01%,表明斷齒螺旋處理能力較好,擠出物含水率滿足相關生產工藝要求[30],該結構可應用于實際生產。

表2 試驗設計方案及響應值結果

2.2 回歸模型建立與顯著性檢驗

根據表2中的樣本數據,利用Design-Expert 8.0.6軟件開展多元回歸擬合分析,建立分離效率1、擠出物含水率2對間斷距離、螺旋轉速、配重位置3個自變量的二次多項式響應面回歸模型,如式(1)、式(2)所示,并對回歸方程進行方差分析[31-32],結果如表3所示。

1=4.99?0.0741+0.472?0.433+0.08212?0.0113+

0.1323?0.1712?0.3222?0.06132(1)

2=51.77?1.131+0.42?0.843?1.3612?0.2213?

0.4223+2.1912+0.5122+1.1432(2)

式中1為分離效率,m3/h;2為擠出物含水率,%;1為間斷距離,mm;2為螺旋轉速,r/min;3為配重位置,mm。

根據表3分析結果可知,回歸方程1、2的值均小于0.01,這表明響應面模型高度顯著。模型的失擬項檢驗值均大于0.05(1為0.208 4、2為0.188 6),不顯著的失擬檢驗值表明模型與數據符合程度較高。1、2決定系數2分別為0.984 1、0.983 9,表明這2個模型可以解釋98%以上的評價指標?;谝陨辖Y果可知,模型能夠充分描述這2個響應變量,響應面模型的預測是合理的,可以用來優化斷齒螺旋脫水裝置的工作參數。

為了優化回歸方程,需剔除對響應變量影響概率較小的自變量,各參數對回歸模型方程的影響可以由值反映。分離效率模型1中2、3、12和22(<0.01)4項極顯著,23(<0.05)顯著;擠出物含水率模型2中1、3、12、12和32(<0.01)7項極顯著,2、22(<0.05)顯著。剔除不顯著回歸項后得到優化模型如式(3)、式(4)所示,優化后模型1、模型2的顯著性檢驗值均小于0.001,表明模型高度顯著、失擬項值均大于0.05,表明優化模型可靠,可用來對實際生產進行預測和分析。

表3 回歸方程方差分析

注:<0.01(極顯著,**);<0.05(顯著,*)。

Note:<0.01 (highly significant, **);<0.05 (significant, *).

1=4.96?0.0741+0.472?0.433+0.1323?

0.1712?0.3322(3)

2=51.77?1.131+0.42?0.843?1.3612+

2.1912+0.522+1.1432(4)

2.3 各因素對性能影響效應分析

由表3方差分析結果可知各因素影響考核指標的主次順序,各因素對分離效率的貢獻率大小排序為:螺旋轉速2>配重位置3>間斷距離1。說明在選定的3個主要因素中,螺旋轉速對分離效率影響最大,配重位置其次,間斷距離對分離效率的影響最小,這一結論與關正軍等采用連續螺旋分離牛糞所得試驗結果相符,說明無論連續螺旋還是斷齒螺旋,螺旋轉速都是影響分離效率的主要因素;各因素對擠出物含水率的貢獻率大小排序為:間斷距離1>配重位置3>螺旋轉速2。表明斷齒螺旋的間斷距離對擠出物含水率影響最大,配重位置其次,螺旋轉速最小,這一結論表明斷齒螺旋對降低擠出物含水率具有重要意義,控制間斷距離的大小即可控制腔體內部的壓力,進而達到控制擠出物含水率的目的。

2.4 試驗參數的交互作用分析

根據回歸方程分析結果,利用響應面分析考察間斷距離、螺旋轉速以及配重位置對分離效率和擠出物含水率2個響應值的影響,以其在保證擠出物含水率前提下,得出分離效率最佳值。

2.4.1 交互因素對分離效率的影響規律分析

交互因素對分離效率響應面曲線如圖2所示,每個響應面圖代表了當一個因素處于中心水平時,另外2個獨立自變量之間的交互作用。圖2a為間斷距離1和螺旋轉速2對分離效率1交互作用的響應面圖,可以看出,分離效率隨螺旋轉速變化的曲面變化明顯,而隨間斷距離變化的曲面坡度較為平緩。表明當間斷距離為定值時,分離效率隨轉速增加而顯著增大,達到最大值后下降,存在最優值。當轉速一定時,分離效率隨間斷距離減小先增后減,間斷距離過大或無間斷(連續螺旋)均不利于提高分離效率,存在最優值。但就整體趨勢而言,間斷距離大小對分離效率影響不大;從圖2b可以看出,分離效率隨配重位置減小而增大,在一定范圍內降低配重位置能有效提高分離效率,當配置位置一定時,分離效率隨間斷距離減小先增后減,存在最優值;從圖2c可看出,分離效率隨轉速和配置位置變化都產生明顯改變,且轉速和配重位置同時提高時,可保持分離效率不變,這是因為轉速和配置位置之間存在交互作用,當配置位置一定時,分離效率隨轉速增加先增后減,存在最優值。

此外分析圖2可知,響應面變化規律與表3分析結果及模型(3)吻合,總體影響趨勢為螺旋轉速越高、間斷距離和配重位置越小,分離效率越高。其主要原因在于:當螺旋轉速提高時,大大提升了其送料效率,進而提升了出料速度;當配重位置減小,既出料端反壓裝置提供的壓力減小,物料出料阻力減小,進而出料速度加快,分離效率提高;間斷距離減小時,物料之間相互堆積的密度減小,物料在腔體內滯留時間也減少,相同時間段內可分離更多物料。

2.4.2 交互因素對擠出物含水率的影響規律分析

交互因素對擠出物含水率響應面曲線如圖3所示,每個響應面圖代表了當一個因素處于中心水平時,另外2個獨立變量之間的交互作用。圖3a為間斷距離1和螺旋轉速2對擠出物含水率2交互作用的響應面圖,可以看出,圖中二維等高曲線呈橢圓形,間斷距離和轉速同時增加時,擠出物含水率可保持不變,這表明間斷距離和轉速存在一定的交互作用。當間斷距離一定時,含水率隨轉速增加先減后增,存在最優值;當轉速一定時,含水率隨間斷距離增加先減后增,存在最優值;從圖3b可以看出,含水率隨間斷距離及配重位置變化的曲面均變化明顯,當配置位置一定時,含水率隨間斷距離增加而降低,達到最低值后有下降趨勢,存在最優值,在合理范圍內,增加間斷距離和配重位置有助于降低擠出物含水率;從圖3c可以看出,含水率隨配重位置變化的曲面變化明顯,而隨轉速變化的曲面坡度較為平緩,表明當轉速一定時,提高配重位置有助于降低擠出物含水率;當配置位置一定時,提高轉速有助于提高分離效率。

分析圖3可知,響應面變化規律與表3分析結果及模型式(4)吻合,總體影響趨勢為轉速越低、配重位置越小、間斷距離越大,擠出物含水率越低。其主要原因在于:當螺旋轉速較低時,物料在腔體內推進速度較慢,液體通過篩網滲流時間變長,故有利于降低擠出物含水率,但腔體內部壓力是決定脫水效果的主要因素,轉速對腔體內部建壓作用有限,因而對擠出物含水率的影響是極其有限的[33-34];當間斷距離增加時,首先增加了物料在腔體內的滯留時間,其次隨著間斷距離增加,間斷處物料堆積密度也隨之增加,間斷處高壓的建立使得更多水分被壓榨出去,所以擠出物含水率變?。怀隽隙俗枇ψ兇笥兄诼菪惑w內部建壓,出料端物料需要達到更大壓力才能頂開反壓裝置,因此有助于降低擠出物含水率,斷齒螺旋的設計原理和反壓裝置具有異曲同工之妙,區別在于反壓裝置是通過機械方式增加出料阻力,而斷齒螺旋是依靠物料在間斷處自身堆積產生的壓力二次脫水。

3 參數優化與驗證試驗

3.1 參數優化

為了實現最優的作業效果,在保證擠出物含水率的前提下,使分離效率達到最佳,根據響應面分析可知:要獲得最大的分離效率,需要提高螺旋轉速、減小配重、減小間斷距離,而保證擠出物含水率又要求間斷距離和配重位置不應過小。由于各因素對試驗指標影響規律比較復雜,因此采用多目標優化來尋求滿足目標的最佳參數組合。

畜禽糞污發酵堆肥工藝一般要求其擠出物含水率為50%~70%[30],以擠出物含水率和分離效率為目標,采用Design-Expert軟件對各參數進行優化求解,得到最優工作參數組合為:間斷距離37.38 mm、螺旋轉速56 r/min、配重位置在309 mm處(相對位置),此時擠出物含水率為53.52%,分離效率為5.43 m3/h。

3.2 試驗驗證

為驗證所得模型預測結果的可靠性,通過試驗進一步驗證,選取的最佳參數組合為間斷距離37 mm、螺旋轉速56 r /min、配重位置309 mm進行3次重復試驗,結果如表5所示,分離效率平均為5.71 m3/h,實測值與理論值相對誤差為5.22%,擠出物含水率平均為56.45%,與理論值相對誤差為5.47%,各考核指標實測值與理論值相對誤差均小于10%,表明模型可靠度較高,同時測得固體回收率為54.91%(>45%),回收效果較好[35]。試驗現場如圖4所示。

表5 優化條件下各指標實測值

4 結論與討論

1)采用Box-Benhnken中心組合試驗方法,以間斷距離、螺旋轉速、配重位置3因素對分離效率和擠出物含水率的影響趨勢進行了分析并建立了優化模型,通過試驗對模型及優化結果進行了驗證,結果表明模型及優化結果可靠性較高。

2)試驗結果表明,斷齒螺旋脫水裝置各因素對分離效率影響顯著順序依次為螺旋轉速、配重位置、間斷距離;各因素對擠出物含水率影響顯著順序依次為間斷距離、配重位置和螺旋轉速。綜合考慮響應指標及生產實際,確定斷齒螺旋脫水裝置最優工作參數組合為:間斷距離37 mm、螺旋轉速56 r/min、配重位置在309 mm處(相對位置),按照最優參數組合進行試驗,獲得擠出物含水率為56.45%,分離效率為5.71 m3/h,固體回收率為54.91%。

研究表明,斷齒螺旋能夠適應高濃度糞污固液分離作業要求,分離效率高,擠出物含水率較低。為了進一步提高該機型工作性能,可在篩網縫隙尺寸、螺距變化及進料條件等其他因素全面開展試驗研究。

[1] Zhang Peidong, Yang Yanli, Tian Yongsheng, et al. Bioenergy industries development in China: Dilemma and solution[J]. Renewable & Sustainable Energy Reviews 2009, 13(9): 2571-2579.

[2] 吳軍偉,常志州,周立祥,等. XY型固液分離機的畜禽糞便脫水效果分析[J]. 江蘇農業科學,2009(2):286-290.

[3] Wakeman R J. Separation technologies for sludge dewatering[J]. Journal of Hazardous Materials, 2007, 144(3): 614-619.

[4] Marcy F, Ron F. Mechanical Solid-liquid Separation of Livestock Manure Literature Review[D]. Ontario: University of Guelph, 2002.

[5] Leung W. Dewatering biosolids sludge with the variegate decanter centrifuge[J]. Filtration, 2001(1): 38-44.

[6] 邢汝明,李?,? 糞便固液分離設備設計[J]. 環境衛生工程,2007,15(1):25-27.

Xing Ruming, Li Haiying. Design of night solid and liquid separation equipment[J]. Transactions of the Environmental Sanitation Engineering, 2007, 15(1): 25-27. (in Chinese with English abstract)

[7] Anlauf H. Recent developments in centrifuge technology[J]. Separation and Purification Technology, 2007, 58(2): 242-246.

[8] 楊柏松,關正軍. 畜禽糞便固液分離研究[J]. 農機化研究,2010,32(2):223-229.

Yang Baisong, Guan Zhengjun. Study on the solid -liquid separation[J]. Journal of Agricultural Mechanization Research, 2010, 32(2): 223-229. (in Chinese with English abstract)

[9] 李博. 新型螺旋擠壓過濾機的研究[D]. 北京:北京化工大學,2009.

Li Bo. Research of New Type Screw Press Filter[D]. Beijing: Beijing University of Chemical,2009. (in Chinese with English abstract)

[10] Dentel S K, Qi Y.Management of sludges, biosolids, and residuals[J]. Earth Systems and Environmental Sciences, 2015, 2(3): 233-243.

[11] Burton C H. The potential contribution of separation technologies to the management of livestock manure[J]. Livestock Science, 2007, 3(112): 208-216.

[12] Moller H B, Lund I, Sommer S G, et al. Solid-liquid separation of livestock slurry[J]. Efficiency and Cost Bioresource Technology, 2000(74): 223-229.

[13] 石惠嫻,呂濤,朱洪光,等.豬糞流變特性與表觀粘度模型研究[J]. 農業機械學報,2014,45(2):89-90.

Shi Huixian, Lü Tao, Zhu Hongguang. Rheological properties and apparent viscosity model of pig manure[J]. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2014, 45(2): 89-90. (in Chinese with English abstract)

[14] 常志州,黃紅英,吳軍偉,等. 豬和奶牛糞便的粒徑及養

分分布對固液分離效率的影響[J]. 農業環境科學學報,2010(2):392-395.

Chang Zhizhou, Huang Hongying, Wu Junwei, et al. Effect of particle and nutrient contents in swine and cow manures on efficiency of solid-liquid separation[J].Journal of Agro-Environment Science, 2010(2):392-395. (in Chinese with English abstract)

[15] Popovic O, Gioelli F, Dinuccio E, et al. Improved pig slurry mechanical separation using chitosan and biochar[J]. Biosystems Engineering, 2014,127: 115-124.

[16] Apachanov A S, Rud A V, Belousov K Y, et al. Modeling of the motion clay mass in the screw channel of the screw press[J]. Procedia Engineering, 2016,150: 906-910.

[17] 關正軍,李文哲,鄭國香,等. 固液分離對牛糞利用效果的影響[J]. 農業工程學報,2011,27(4):259-264.

Guan Zhengjun, Li Wenzhe, Zheng Guoxiang, et al. Effect of solid-liquid separation on utilization of dairy manure[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2011, 27(4): 259-264. (in Chinese with English abstract)

[18] 林代炎,翁伯琦,錢午巧. FZ-12固液分離機在規?;i場污水中的應用效果[J]. 農業工程學報,2005,21(10):184-186.

Lin Daiyan, Weng Boqi, Qian Wuqiao. Application of FZ-12 solid-liquid separator to the treatment of wastewater for large scale pig farm[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2005, 21(10): 184-186. (in Chinese with English abstract)

[19] 鄧全得,盧博友. 基于ANSYS的農業物料螺旋壓榨機螺旋強度分析[J]. 農機化研究,2013,35(8):58-60.

Deng Quande, Lu Boyou. The strength analysis of screw press applied in agricultural materials based on ANASYS[J]. Journal of Agricultural Mechanization Research, 2013,35(8): 58-60. (in Chinese with English abstract)

[20] 張龍龍,賀李萍,常春. 秸稈螺旋擠壓脫水機葉片強度和變形的流固耦合分析[J]. 農機化研究,2016,38(2):26-30.

Zhang Longlong, He Liping, Chang Chun, et al. Fluid-solid coupling analysis of blade strength and deformation in screw extruder of straw[J]. Journal of Agricultural Mechanization Research, 2016,38(2): 26-30. (in Chinese with English abstract)

[21] 申江濤. KP-250螺旋擠壓式固液分離機開發研究[D]. 北京:中國農業機械化科學研究院,2014.

Shen Jiangtao. KP-250 Research and Design of KP-250 Screw Press Separator[D]. Beijing: Chinese Academy of Agriculture Mechanization Sciences. (in Chinese with English abstract)

[22] 武軍,范德順. 間斷式螺旋擠壓過濾機[J]. 過濾與分離,2008(1):36-37.

Wu Jun, Fan Deshun. Interrupted screw filter[J]. Journal of Filtration & Separation, 2008(1): 36-37. (in Chinese with English abstract)

[23] 王宇. 畜禽糞便固液分離技術參數的優化設計與分析[J].農業裝備與車輛工程,2014,52(2):37-39.

Wang Yu. Optimization design and analysis on the technique parameters of livestock and poultry manure solid-liquid separator[J]. Agriculture Equipment& Vehicle Engineering, 2014,52 (2): 37-39. (in Chinese with English abstract)

[24] 朱德文,陳永生,杜靜,等. SHJ-400型水葫蘆固液分離機設計與性能試驗[J]. 農機化研究,2011,33(4):79-84.

Zhu Dewen, Chen Yongsheng, Du Jing, et al. Design and experiment of SHJ-400 liquid-solid splitter for hyacinth[J]. Journal of Agricultural Mechanization Research, 2011,33(4): 79-84. (in Chinese with English abstract)

[25] Johannes H, Jin Y O. Numerical investigation of particle shape and particle friction on limiting bulk friction in direct shear tests and comparison with experiments[J]. Powder Technology, 2011(212): 231-239.

[26] Auja S K, Ferreira G M, Moreira A R. Application of placket-burman design and response surface methodology to achieve exponential growth for aggregated shipworm bacterium[J]. Biotechnol Bioeng, 2004, 85(6): 666-675.

[27] 沈其君. SAS統計分析[M]. 南京:東南大學出版社,2009.

[28] Mao Weihua, Han Lujia, Shi Bo. Optimization of microwave-assisted extraction of flavonoid from Radix Astragali using response surface methodology[J]. Sep Sci Technol, 2008, 43(3): 671-681.

[29] 任南琪,王愛杰. 厭氧生物技術原理與應用[M]. 北京:化學工業出版社,2004.

[30] ??×?,李彥明,陳信. 固體有機廢棄物肥料化利用現狀[M]. 北京:化學工業出版社,2009.

[31] 徐向宏,何明珠. 試驗設計與Design-Expert、SPASS應用[M].北京:科學出版社,2010.

[32] 丁素明,薛新宇,蔡晨,等. 梨樹枝條切割裝置刀片參數優化與試驗[J]. 農業工程學報,2015,31(11):75-82.

Ding Suming, Xue Xinyu, Cai Chen, et al. Optimization and experiment of blade parameter for pear branches cutting device[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2015, 31(11): 75-82. (in Chinese with English abstract)

[33] 李鑫. 基于基礎理論的螺旋擠壓脫水機機理研究[D]. 北京:北京化工大學,2011.

Li Xin. Mechanisim Study of Screw Squeezer Based on Extrud Theory[D]. Beijing: Beijing University of Chemical, 2011. (in Chinese with English abstract)

[34] 武軍. 新型螺旋擠壓式過濾機的理論研究與分析計算[D].北京:北京化工大學,2008.

Wu Jun. Theory Study and Calculation of New Type Screw Press Filter[D]. Beijing: Be ijing University of Chemical, 2008. (in Chinese with English abstract)

[35] 福建省質量技術監督局.福建省地方標準:畜糞便固液分離機. DB35/997-2010[S].福建科學技術出版社,2010.

Operation parameter optimization of interrupted-whorl screw dewatering device of solid-liquid separator for livestock and poultry manure

Zhao Weisong1, Zhu Dewen1※, Zong Wenming2, Xie Hu1, Cao Jie1, Han Baihe1, Li Ruirong1, Qu Haoli1

(1.,,210014,; 2.,,230036,)

With the rapid development of intensive livestock and poultry industry, a large amount of livestock and poultry manure is produced every year in China, which will pollute the environment if not treated properly. Chinese government carries out the environmental impact assessment for these enterprises every year, and develops strict policy to restrain the waste discharge. Solid-liquid separation is an important procedure for the follow-up comprehensive utilization of livestock manure. The existing solid-liquid separation equipment has the disadvantage of low efficiency and poor effect when processing high-concentration fecal sewage mixture. This paper designed a new type of interrupted-whorl screw solid-liquid separator with the purpose of efficiently carrying out the solid-liquid separation of high-concentration sewage, improving the separation efficiency, and producing less additional sewage. As one of the key components of the separation device, interrupted-whorl screw was designed and it includes three components, i.e. feeding section, extrusion section and discharge section. To enhance feeding capacity, continuous screw was used for the feeding section. The extrusion and discharge sections adopt the interrupted-whorl screw. The screw pitch of feeding section is 140 mm, and those of the extrusion and discharge sections are 160 mm. With high-concentration pig manure (total solid concentration 21.18%) as experimental object, this study investigated the optimization of operating parameters on self-made screw extrusion separation test bed. The Box-Behnken design method was adopted in the operating parameter optimizing experiment of the Interrupted-whole screw dewatering device. The spindle speed of screw, gap distance, and counterweight position were taken as the influencing factors, and the separation efficiency and filter cake moisture content were selected as the responsive variables in the experimental study. The quadratic regression orthogonal experiment of 3 factors and 3 levels was designed; by using the regression analysis and response surface analysis with the software of Design-Expert 8.0.6, the mathematical model concerning the 3 factors’ impact on the solid-liquid separation performance was set up, and the experimental verification of the mathematical model was also conducted. The results showed that the trial factors had great effects, and the separation efficiency and the extrusion moisture content could be fitted with two regression polynomials, thevalues of which were less than 0.001, indicating that the models were highly significant. The coefficients of determination (2) were 0.984 1 and 0.983 9 respectively, which showed that 98% of the response values could be explained by the models. According to the rate of factors contribution, conclusion can be given: spindle speed > counter weight position > gap distance. This indicates that spindle speed has the greatest effect on the separation efficiency among the three selected main factors followed by counterweight position, and gap distance has the minimum effect. This conclusion is consistent with the experiment results of GuanZhengjun which extracted water of cow dung by continuous screw separator. It shows that the spindle speed has the main impact on separation efficiency whatever used for interrupted-whole screw or continuous screw .Besides, according to the contribution of filter cake moisture content, it can be ranked gap distance > counter weight position > spindle speed. It shows that in the three main factors which are selected, the gap distance has the greatest effect on the filter cake moisture content followed by counter weight position, and spindle speed has the minimum effect. In conclusion, the interrupted-whole screw has great significance on reducing the filter cake moisture content. Through the experiments combined with the actual production, the final optimal combination of working parameters was concluded, namely the distance was 37mm, the speed was 56 r/min, and the counterweight position was at the 309 mm (relative location). The values of separation efficiency and extrusion moisture content were respectively 5.43 m3/h and 53.52%, and the removal rate of suspended solids removal rate was 54.91%. Both of the relative errors between the experimental and predicted values of separation efficiency and filter cake moisture content were less than 10%, indicating that the multivariate regression model was reliable. This research provides a reference to the parameter optimization of the interrupted-whorl screw dewatering device, and helps the development of the solid-liquid separation technology of high-concentration and high-viscosity pig manure.

mechanization; optimization; models; highconcentration; pig manure; interrupted-whorl screw; extruding dewatering

10.11975/j.issn.1002-6819.2017.02.004

S817.9

A

1002-6819(2017)-02-0025-07

2016-06-20

2016-12-28

農業部公益性行業科研專項項目(201403019);江蘇省自然科學基金(BK20151073)

趙維松,男(漢族),安徽霍邱人,助理工程師,主要從事能源與環境工程技術研究。南京 農業部南京農業機械化研究所,210014。 Email:wszhao77@sina.com

朱德文,男,安徽定遠人,博士,研究員,主要從事農業機械化及生物質轉化利用裝備研究。南京 農業部南京農業機械化研究所,210014。Email:zdwww7009@sina.com。中國農業工程學會高級會員:朱德文(E041200529S)

趙維松,朱德文,宗文明,謝 虎,曹 杰,韓柏和,李瑞容,曲浩麗. 畜禽糞污固液分離機斷齒螺旋脫水裝置運行參數優化[J]. 農業工程學報,2017,33(2):25-31. doi:10.11975/j.issn.1002-6819.2017.02.004 http://www.tcsae.org

Zhao Weisong, Zhu Dewen, Zong Wenming, Xie Hu, Cao Jie, Han Baihe, Li Ruirong, Qu Haoli. Operation parameter optimization of interrupted-whorl screw dewatering device of solid-liquid separator for livestock and poultry manure[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2017, 33(2): 25-31. (in Chinese with English abstract) doi:10.11975/j.issn.1002-6819.2017.02.004 http://www.tcsae.org

猜你喜歡
效率
你在咖啡館學習會更有創意和效率嗎?
提升朗讀教學效率的幾點思考
甘肅教育(2020年14期)2020-09-11 07:57:42
注意實驗拓展,提高復習效率
效率的價值
商周刊(2017年9期)2017-08-22 02:57:49
引入“倒逼機制”提高治霾效率
遼寧經濟(2017年6期)2017-07-12 09:27:16
質量與效率的爭論
中國衛生(2016年9期)2016-11-12 13:27:54
跟蹤導練(一)2
提高食品行業清潔操作的效率
OptiMOSTM 300V提高硬開關應用的效率,支持新型設計
“錢”、“事”脫節效率低
中國衛生(2014年11期)2014-11-12 13:11:32
主站蜘蛛池模板: 中文字幕乱妇无码AV在线| 又黄又湿又爽的视频| 91啪在线| 波多野结衣在线一区二区| 有专无码视频| 国产剧情一区二区| 国产午夜不卡| 亚洲国产清纯| 欧美一级夜夜爽www| 日韩第一页在线| 国产在线日本| 99激情网| 亚洲午夜天堂| 亚洲三级片在线看| 亚洲aaa视频| 99久久国产综合精品女同 | 色久综合在线| a毛片基地免费大全| 久草性视频| 内射人妻无套中出无码| 一级毛片免费播放视频| 国产97区一区二区三区无码| 女人一级毛片| 国产又色又刺激高潮免费看| 无码内射在线| 国产亚洲精品自在久久不卡| 无遮挡国产高潮视频免费观看| 久久99热这里只有精品免费看 | 亚洲资源站av无码网址| 久久久久人妻精品一区三寸蜜桃| 国产农村妇女精品一二区| 久久伊人操| 久久亚洲高清国产| 人禽伦免费交视频网页播放| 91探花在线观看国产最新| 无码精油按摩潮喷在线播放| 香蕉在线视频网站| 免费一级毛片在线播放傲雪网| 另类专区亚洲| 538国产在线| lhav亚洲精品| 最新国产精品鲁鲁免费视频| 伊人久久大香线蕉成人综合网| 国产v欧美v日韩v综合精品| 伊人久久久久久久| 日韩欧美中文| 亚洲av日韩av制服丝袜| 欧美精品成人| 国产精品思思热在线| 日韩欧美综合在线制服| 永久免费无码日韩视频| 国产一级α片| 青草娱乐极品免费视频| 2020最新国产精品视频| 91精品伊人久久大香线蕉| 国产麻豆永久视频| 国产鲁鲁视频在线观看| 噜噜噜久久| 波多野结衣二区| 亚洲中文字幕无码爆乳| 中文字幕天无码久久精品视频免费| 久久久久无码精品国产免费| 亚洲人成网18禁| 91香蕉视频下载网站| 免费国产黄线在线观看| 天堂网国产| 四虎精品国产永久在线观看| 五月天久久综合| 伊人久久大线影院首页| 日韩精品资源| 最新精品久久精品| 5555国产在线观看| 国产美女精品一区二区| 亚洲av日韩av制服丝袜| 欧美午夜理伦三级在线观看| 欧美日韩激情在线| 亚洲欧美精品在线| 99re在线免费视频| 夜夜操狠狠操| 一区二区无码在线视频| 欧美精品H在线播放| 一本大道香蕉久中文在线播放|