固液分離技術在畜禽養殖糞水處理與資源化利用中的應用

2017-05-13 02:43:33孔凡克楊守軍鞠鑫鑫董仁杰

豬業科學 2017年4期

孔凡克，邵蕾，楊守軍，羅星，王偉，鞠鑫鑫，董仁杰

（1.中國農業大學煙臺研究院，煙臺 264670；2.山東中農三月環保科技股份有限公司，煙臺 264670)

孔凡克1，邵蕾1，楊守軍1，羅星1，王偉1，鞠鑫鑫2，董仁杰1

（1.中國農業大學煙臺研究院，煙臺 264670；2.山東中農三月環保科技股份有限公司，煙臺 264670)

集約化養殖場的糞污含水量高、營養物質含量低，給再利用造成困難。固液分離作為規模化養殖場糞污前處理工序，減少了后續處理的負荷和處理成本。文內論述了固液分離常用的技術，并分析了各項技術所用的設備和適用性，為養殖場根據糞水性質選擇合適的固液分離技術和設備提供指導意見。

糞水；資源化；固液分離

黨的“十八大”提出落實經濟建設、政治建設、文化建設、社會建設、生態文明建設五位一體總體布局，生態文明被提到前所未有的戰略高度。因此，畜禽養殖場面臨著嚴峻的環保壓力。糞污無害化處理與資源化利用是畜牧業可持續發展的必要途徑[1]。

畜禽養殖主要污染物產生量及其性質見表1（《規模畜禽養殖場污染防治最佳可行技術指南(試行)》，HJBAT-10）。固液分離是使用機械設備和設施將畜禽養殖糞水或厭氧發酵剩余物中的固相和液相部分分離的技術。如果以追求沼氣生產為主要目的之一，則畜禽養殖廢棄物將全部首先進入厭氧發酵階段生產沼氣。為防止厭氧發酵剩余物在貯液塘中的沉積，厭氧發酵剩余物通常進行固液分離，固相可以進入堆肥環節，也可以用于生產高值化產品，例如育苗基質或者用于替代泥炭；液相則進入沼液貯液塘經過長期貯存后用于農田作為追肥（水肥一體化）或者基肥（與固態有機肥同時使用）。

在當前的新形勢下，生態環境保護受到更高的關注。固液分離降低了液相中含固率和固相的含水率，減少了后續固相和液相處理的負荷和處理成本：1）固相用于好氧堆肥時需要控制含水量65%左右，固液分離后降低了固相中含水率從而減少了輔料的添加量，既降低了堆肥原料成本，又減少了好氧發酵工程的負荷[2]。2）固液分離后降低了液相的含固率。厭氧處理時，降低了沼氣工程的負荷，避免管路的堵塞；達標排放處理時，減輕污水處理的負荷，減少污泥產生量和處理裝置的容積、占地面積，降低投資[3]。

1 工藝流程

在畜禽糞便處理工藝流程中，固液分離是一道必不可少的前期處理工序（圖1）。固液分離常用方法有絮凝分離法、沉降法、蒸發法和機械法等，固液分離出來的固相用于堆肥，液相通過快速厭氧發酵后形成沼液。

表1 不同體重豬只的每天飼喂量

表2 絮凝劑類型及性能比較

表3 篩分設備分離性能

表5 分離設備運行特點與適用性

圖1 畜禽養殖糞水固液分離工藝

圖2 斜板篩示意圖

圖3 振動篩示意圖

圖4 滾筒篩示意圖

2 技術設備與適用性

2.1 技術設備

2．1．1 絮凝分離

用絮凝劑對物料進行處理，使微小的懸浮固體迅速地聚集，進而沉淀分離。絮凝分離法與其他固液分離技術結合，能提高固液分離效率。市場上的絮凝劑包括無機絮凝劑、有機高分子絮凝劑、微生物絮凝劑和復合絮凝劑4大類[4，5]。常見的絮凝劑類型及性能比較見表2[5]。

2．1．2 機械固液分離

機械固液分離設備可分為篩分、離心分離和壓濾等類型。

篩分技術主要包括斜板篩（圖2）、振動篩（圖3）和滾筒篩（圖4）等分離技術工藝，。不同篩分設備分離性能見表3[6]。篩分設備具有成本低、運行費用低、結構簡單和維修方便等優點，但對固體物去除率低，且篩孔易堵塞。其中，斜板篩一般適用于中小型養殖場[7]；振動篩不適宜使用絮凝劑；糞污處理量大時，振動篩和滾筒篩較為經濟[8]。

離心分離技術是利用固體懸浮物在高速旋轉下產生離心力的原理使固液分離。離心分離機分離效率要高于篩分，而且分離后的固體物含水率相對較低，但離心分離機設備昂貴、能耗大，且維修困難，適用于大中型養殖場糞水固液分離。

壓濾技術主要包括條帶壓濾和螺旋擠壓技術。條帶式壓濾機（圖6）價格偏高，適用于大中型養殖場糞水固液分離[6]；螺旋擠壓機（圖7）在處理小規模、高濃度的畜禽糞便時其省電優勢明顯[7]。條帶壓濾機、螺旋擠壓機和沉淀離心機性能參見表4[8]。

2.2 各種分離設備的運行特點與適用性

各種分離設備運行特點與適用性參見表5[8]。根據養殖規模和糞水中總固形物含量選擇適宜的設備。