“一種豬糞水分分離器及豬糞污水處理裝置”專利成果的應用和推廣

岳 璐，尹雙雙，陳昌嗣，王 平，李宏偉，李 波，王 軍

1.十堰市鄖陽區畜牧技術推廣站，湖北鄖陽 442500；2.十堰市畜牧技術推廣站，湖北十堰 442000；3.十堰市鄖陽區南化塘鎮畜牧獸醫服務中心，湖北鄖陽 442500；4.丹江口市畜牧技術推廣站，湖北丹江口 442700

2014年以來，隨著《畜禽規模養殖污染防治條例》的實施，國家加強了對畜禽養殖污染環境的治理。 2016年中央環保督察壓力增大，許多畜禽養殖場（戶）因污染防治設施配套低、糞污處理設施設備種類少、市場信息閉塞、購置途徑有限，畜禽糞便、污水等廢棄物肆意排放導致污染環境、社會糾紛而被迫關停，影響了養殖業的正常發展。在此情況下，基層畜牧獸醫工作人員根據高彈棉吸滿水后，在一定壓力擠壓下，所含水分能被擠出，得到啟示，研究發明了“一種豬糞水分分離器及豬糞污水處理裝置”，并在畜牧生產實踐中經過了反復試驗和推廣應用。2020年9月，該裝置獲得國家知識產權局實用新型專利授權（專利授權公告號CN211521956U）。研究的目的在于提供一種新的豬糞干濕分離處理技術，以便高效、低能耗處理生豬養殖糞尿的污染問題[1]。該裝置已經在十堰市鄖陽區南化塘鎮的中小型豬場成功推廣，經過理論的不斷探討和實踐的證明，筆者認為該裝置非常適合在中小型生豬養殖場推廣使用。

1 裝置簡介

1.1 形狀結構

該裝置（如圖1）為長方體，頂端為敞口，長2～3 m，寬1.5 m，高1.5 m。用板鋼焊接而成，鋼板厚度達3～5 mm，采用無縫焊接，箱體內外全部噴涂瀝青漆防止生銹。箱體兩外側面中線靠近底部位置分別有1 個小孔，一個安裝出水閥，另一個安裝真空閥，真空閥高于出水閥10 cm。真空閥與真空泵相連，出水閥與出水管道相連。箱體上邊緣垂直焊接直邊條2～3 cm，可防止箱體變形，增加箱體側壁承受力；箱體上緣4 個角處焊接吊環，方便調運箱體（如圖1）。為保證箱體內的污水、空氣更好排出，可將磚頭置于安裝真空閥一面的箱體下，使箱體整體傾斜10°左右（如圖2）。

圖1 箱體立體

圖2 箱體傾斜側面示意

材料分層安裝，最下層為儲水層，向上依次為低層漏糞板層、高彈棉層、方鋼層、高層漏糞板層、儲糞層（如圖3）。 儲水層厚度為20～30 cm（大約是2 塊紅磚的厚度），在箱體底部疊放2 塊紅磚，紅磚位置以剛好支撐低層漏糞板的接縫處為宜；低層漏糞板層厚度為7～8 cm，由若干塊漏糞板拼接而成，四周與箱體留有1 cm 左右的縫隙；高彈棉層厚度為8～10 cm，由1 張完整的高彈棉鋪設而成，為保證真空的高效形成，高彈棉長寬均需比箱體長寬多出1.5 cm 左右；方鋼層厚度為4～6 cm，放置3根方鋼，呈川字排布（如圖4），以防止高層漏糞板壓壞高彈棉，且方鋼長度比箱體寬度短1～2 cm，方便活動，與箱體不產生磨擦；高層漏糞板層厚度為7～8 cm，由若干塊漏糞板拼接而成，四周與箱體留有1 cm 左右的縫隙；儲糞層厚度為70～85 cm，用于暫存糞污水。

圖3 箱體內部結構示意

圖4 方鋼川字排布

糞污水通過糞污管道排進儲糞層，管道出口應高于儲糞層1 m 左右，以便于糞尿翻騰而利于水分分離。為防止因操作不當而造成儲水層產生的氣體難以排出，進而引起爆炸使分離材料被掀翻，在箱體上口中央處焊接一根方鋼。

漏糞板的參數為：加厚樹脂復合漏糞板（易清洗、耐腐蝕）；雙筋寬邊加重款，參數為50 cm×60 cm；漏糞孔尺寸67 mm×10 mm，最大厚度7 cm；雙筋設計承重更強?；蛘哂弥褡勇┘S板，竹子漏糞板參數為1 m×0.5 m 與2 m×0.5 m 拼接使用，孔隙寬度1.5 cm。

真空泵的參數為：型號MS-200H 活塞式無油壓縮機；抽氣量9.6 m3/h；真空度-98 KPa；進氣口徑1/418FNPT；功率500 W；噪音58 dB；重量8.2 kg；安裝尺寸L204×W112 m（安裝孔6.8 mm）；外形尺寸L240×W126×H203 mm。

1.2 工作原理

該裝置采用重力作用和正負壓力作用原理創造。水分分離分2 個過程，重力稀濕水分離和負壓濕干水分離。重力稀濕水分離：最初進入豬糞分離器的為稀糞，稀糞流到高層漏糞板上，在重力作用下，其中的水分經高層漏糞板、高彈棉、低層漏糞板的過濾，到達儲水層，又經出水閥流到一級沉淀池。這個過程中必須保證出水閥一直打開，避免因關閉出水閥儲水層濁水發酵引起爆炸。真空閥關閉，以保證重力稀濕水分離的效率。負壓濕干水分離：經一段時間過濾后，稀糞變成濕糞，重力不能使其中的水分快速流出。此時，打開真空閥裝置，并關閉出水閥。在真空負壓的強力作用下，濕糞中水分被快速分離到儲水層。結束真空抽壓后，打開出水閥，關閉真空閥，濁水流入一級沉淀池。經過以上2 個過程處理后，濕糞變成干糞。最后將干糞鏟出，同時也可配備自動傳輸設備，將處理后的干糞直接輸送至運糞車中，還田使用。

1.3 使用方法

該裝置適合用于中小型規模養豬場干清糞后，清洗圈舍的糞污水處理。500 頭規模的生豬養殖場配置1 個水分分離器，千頭豬場需配置2 個循環使用。2 個水分分離器并排放置，中間共用1 個真空泵，安裝真空閥的側立面相對，這樣可以節約空間和管道，防止過多的管道阻礙通路。

糞污水經過糞污管道排放至儲糞層，管口高于儲糞層1 m 左右，且其垂直點位位于箱體一側的中間點，糞污水排放一段時間后，再將管道加長移動至箱體另一邊的垂直中間點，以保證糞渣均勻分布，而不至于中心位置糞渣多邊緣位置糞渣少。

稀糞在儲糞層，自然發酵。為促進發酵，注入一定量的益生菌種，可以加快臭味消除速度。幾年后若真空泵效率變低，可更換裝置內的材料。一般情況下，主要是更換高彈棉，以提高真空抽排效率。

1.4 配套三級沉淀池的建設

為更好地處理豬糞水分分離器中排出的污水，保證污水達標排放，需建設三級沉淀池配套使用[2]。三級沉淀池用于沉淀發酵濁水。經過水分分離器處理后的濁水，沒有糞渣，但仍含有一定的雜質，所以需要經過三級沉淀處理。每一級沉淀池長5～6 m，寬3～4 m，深3～4 m。深度3～4 m 是為了保證濁水在低層進行發酵。一級沉淀池半滿時將上層清水抽壓至二級沉淀池進行二次沉淀；待二級沉淀池半滿時將上層清水抽壓至三級沉淀池，進行三次沉淀；在三級沉淀池中，加入適量漂白粉或生石灰來調節水的酸堿度，并對水質進行檢測。待三級沉淀池半滿時將清水抽出噴灑養殖場周圍植被或還田使用。三級沉淀池使用2年后，及時清掃并排出沉淀池下層的污垢，以保證處理后的水質清澈。

2 效益分析

2.1 生態效益

該裝置能實現養豬場中糞渣與糞水的分離。干糞為發酵殘渣，是高效肥，無臭味，施于農田肥力效果良好，也可用做有機復合肥生產原料。糞水經過分離與凈化處理，不含雜質與有害病菌，清澈、干凈、衛生，確保達標排放，不污染環境，也可噴灑養殖場周圍植被或灌溉農田。該裝置既解決了生豬養殖場環境污染問題，又促進了種養結合、農牧循環的生豬生產可持續發展。

2.2 經濟效益

建造成本低，占用空間小，處理高效，省時，省電，省人力。作坊式單個建造成本約1 萬元，若批量生產可壓縮至5 000 元以下。據統計，千頭豬場沖洗圈舍1 次產生糞污水約14 t，經水分分離器處理后，可產生干糞4.6 t，濁水9.4 t。最終干糞的含水量為30%～40%。2 個分離器就可以解決一千頭豬的糞污問題，而占地面積只需15 m2左右。真空泵抽排空氣耗電低，一人則可輕松完成整個處理過程。千頭豬場按每月清洗1 次豬舍計算，1年可分離出干糞55.2 t 左右，按有機肥220 元/t 計算，可增加干糞銷售收入1.2 萬元左右。

構造簡單，便于維護保養。經過反復試驗，其性能和強度完全達到要求，且在中小型規模養豬場多年的生產實踐證明，該裝置構造簡單，操作靈活方便，不易出故障，使用壽命長，大大省去了維修保養的成本。

干濕分離作用強，干糞水分低，濕糞雜質少。經該裝置處理后，糞渣含水量在30%～40%。大大省去了新鮮豬糞的運輸成本、存儲成本等，也能確保養殖場周邊環境干凈整潔，減少蚊蠅滋生騷擾與疫病傳播風險。

降低沼氣池的建設成本。未經處理的糞便水進入沼氣池，每單位體積沼氣池的有機負荷大大增加，使得沼氣池的體積也會大大增加。長期使用沼氣池，發酵后留下大量殘渣，沼氣池堵塞，容量減少，沼氣池不能使用，清洗池效率極低，增加費用。利用水分分離器，經過干濕分離處理，既能大大提高沼氣池的處理能力，減少施工沼氣池和生化池的面積，降低沼氣池的建設投入，又可以解決沼氣池中豬糞沉淀的問題。以建設200 m3的沼氣池約30萬元成本計算，建設200 m3三級沉淀池僅需要15萬元左右，糞污處理設施建設成本減少15 萬元左右。按養殖場人工3 萬元/年計算，則可輕松省下處理沼液、沼渣、清洗及轉運等人工成本。

適當改裝后，可廣泛推廣應用。該裝置工作原理簡單，構造簡單，若經過適當的改裝，可推廣應用到肉牛（奶牛）養殖場使用，以處理清洗圈舍的廢水。也可用于處理屠宰場的污水，及其他養殖環節或酒糟、渣滓、淀粉渣、醬渣等工業污水。

3 推廣應用

3.1 尋求企業合作，實現技術轉化，批量生產，投入市場

該實用新型專利，推廣應用價值高，轉化成本低，若經制造企業批量生產后投入市場，可廣泛應用于養殖企業、屠宰企業及其他食品加工企業，大大解決企業生產中殘渣廢水導致的環境污染問題，提高企業生產能力。

3.2 爭取農機部門納入農機補貼范圍

該裝置屬于典型的農業機械，構造簡單、使用有效、利于推廣，應積極爭取省市縣農機補貼，以加大其推廣使用范圍。

3.3 爭取各級政府及畜牧、環保、財政部門政策支持，建設示范場

該裝置創新程度高、設計巧妙、占地面積不大，使用靈活方便。能直接有效減少生豬養殖的糞污對周邊環境造成的污染，切斷疫病傳播途徑，保障人畜安全，促進生豬養殖業健康綠色發展。各級政府及畜牧、環保、財政部門應積極利用當前養殖廢棄物資源化利用等項目，通過示范場創建，宣傳推廣該裝置[3]。

3.4 申報糞污處理新模式

當前糞污處理模式眾多，該裝置設計新穎獨特，可與科研院所、高校、畜牧、環保等部門，聯合申報糞污處理新模式，在全國范圍內推廣應用。