孔凡克，邵 蕾，楊守軍，羅 星，王 偉，鞠鑫鑫，董仁杰

（1.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)煙臺(tái)研究院，煙臺(tái) 264670；2.山東中農(nóng)三月環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?，煙臺(tái) 264670)

固液分離技術(shù)在畜禽養(yǎng)殖糞水處理與資源化利用中的應(yīng)用

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(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)煙臺(tái)研究院，煙臺(tái) 264670；2.山東中農(nóng)三月環(huán)保科技股份有限公司，煙臺(tái) 264670)

集約化養(yǎng)殖場(chǎng)的糞污含水量高、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量低，給再利用造成困難。固液分離作為規(guī)?；B(yǎng)殖場(chǎng)糞污前處理工序，減少了后續(xù)處理的負(fù)荷和處理成本。文內(nèi)論述了固液分離常用的技術(shù)，并分析了各項(xiàng)技術(shù)所用的設(shè)備和適用性，為養(yǎng)殖場(chǎng)根據(jù)糞水性質(zhì)選擇合適的固液分離技術(shù)和設(shè)備提供指導(dǎo)意見(jiàn)。

糞水；資源化；固液分離

黨的“十八大”提出落實(shí)經(jīng)濟(jì)建設(shè)、政治建設(shè)、文化建設(shè)、社會(huì)建設(shè)、生態(tài)文明建設(shè)五位一體總體布局，生態(tài)文明被提到前所未有的戰(zhàn)略高度。因此，畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)面臨著嚴(yán)峻的環(huán)保壓力。糞污無(wú)害化處理與資源化利用是畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必要途徑[1]。

畜禽養(yǎng)殖主要污染物產(chǎn)生量及其性質(zhì)見(jiàn)表1（《規(guī)模畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)污染防治最佳可行技術(shù)指南(試行)》，HJBAT-10）。固液分離是使用機(jī)械設(shè)備和設(shè)施將畜禽養(yǎng)殖糞水或厭氧發(fā)酵剩余物中的固相和液相部分分離的技術(shù)。如果以追求沼氣生產(chǎn)為主要目的之一，則畜禽養(yǎng)殖廢棄物將全部首先進(jìn)入?yún)捬醢l(fā)酵階段生產(chǎn)沼氣。為防止厭氧發(fā)酵剩余物在貯液塘中的沉積，厭氧發(fā)酵剩余物通常進(jìn)行固液分離，固相可以進(jìn)入堆肥環(huán)節(jié)，也可以用于生產(chǎn)高值化產(chǎn)品，例如育苗基質(zhì)或者用于替代泥炭；液相則進(jìn)入沼液貯液塘經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期貯存后用于農(nóng)田作為追肥（水肥一體化）或者基肥（與固態(tài)有機(jī)肥同時(shí)使用）。

在當(dāng)前的新形勢(shì)下，生態(tài)環(huán)境保護(hù)受到更高的關(guān)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(xù)固相和液相處理的負(fù)荷和處理成本：1）固相用于好氧堆肥時(shí)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(fā)酵工程的負(fù)荷[2]。2）固液分離后降低了液相的含固率。厭氧處理時(shí)，降低了沼氣工程的負(fù)荷，避免管路的堵塞；達(dá)標(biāo)排放處理時(shí)，減輕污水處理的負(fù)荷，減少污泥產(chǎn)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(fā)法和機(jī)械法等，固液分離出來(lái)的固相用于堆肥，液相通過(guò)快速厭氧發(fā)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(shè)備分離性能

表5 分離設(shè)備運(yùn)行特點(diǎn)與適用性

圖1 畜禽養(yǎng)殖糞水固液分離工藝

圖2 斜板篩示意圖

圖3 振動(dòng)篩示意圖

圖4 滾筒篩示意圖

2 技術(shù)設(shè)備與適用性

2.1 技術(shù)設(shè)備

2．1．1 絮凝分離

用絮凝劑對(duì)物料進(jìn)行處理，使微小的懸浮固體迅速地聚集，進(jìn)而沉淀分離。絮凝分離法與其他固液分離技術(shù)結(jié)合，能提高固液分離效率。市場(chǎng)上的絮凝劑包括無(wú)機(jī)絮凝劑、有機(jī)高分子絮凝劑、微生物絮凝劑和復(fù)合絮凝劑4大類[4，5]。常見(jiàn)的絮凝劑類型及性能比較見(jiàn)表2[5]。

2．1．2 機(jī)械固液分離

機(jī)械固液分離設(shè)備可分為篩分、離心分離和壓濾等類型。

篩分技術(shù)主要包括斜板篩（圖2）、振動(dòng)篩（圖3）和滾筒篩（圖4）等分離技術(shù)工藝，。不同篩分設(shè)備分離性能見(jiàn)表3[6]。篩分設(shè)備具有成本低、運(yùn)行費(fèi)用低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和維修方便等優(yōu)點(diǎn)，但對(duì)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(yǎng)殖場(chǎng)[7]；振動(dòng)篩不適宜使用絮凝劑；糞污處理量大時(shí)，振動(dòng)篩和滾筒篩較為經(jīng)濟(jì)[8]。

離心分離技術(shù)是利用固體懸浮物在高速旋轉(zhuǎn)下產(chǎn)生離心力的原理使固液分離。離心分離機(jī)分離效率要高于篩分，而且分離后的固體物含水率相對(duì)較低，但離心分離機(jī)設(shè)備昂貴、能耗大，且維修困難，適用于大中型養(yǎng)殖場(chǎng)糞水固液分離。

壓濾技術(shù)主要包括條帶壓濾和螺旋擠壓技術(shù)。條帶式壓濾機(jī)（圖6）價(jià)格偏高，適用于大中型養(yǎng)殖場(chǎng)糞水固液分離[6]；螺旋擠壓機(jī)（圖7）在處理小規(guī)模、高濃度的畜禽糞便時(shí)其省電優(yōu)勢(shì)明顯[7]。條帶壓濾機(jī)、螺旋擠壓機(jī)和沉淀離心機(jī)性能參見(jiàn)表4[8]。

2.2 各種分離設(shè)備的運(yùn)行特點(diǎn)與適用性

各種分離設(shè)備運(yùn)行特點(diǎn)與適用性參見(jiàn)表5[8]。根據(jù)養(yǎng)殖規(guī)模和糞水中總固形物含量選擇適宜的設(shè)備。

3 小結(jié)

圖5 臥式離心分離機(jī)示意圖

圖6 條帶壓濾機(jī)示意圖

圖7 螺旋擠壓機(jī)示意圖

集約化養(yǎng)殖場(chǎng)的糞污含水量高、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量低，給再利用造成困難。固液分離作為規(guī)?；B(yǎng)殖場(chǎng)糞污前處理工序，將固相與液相分離后分別進(jìn)入好氧發(fā)酵和厭氧發(fā)酵環(huán)節(jié)：低含水率的固相有利于控制好氧發(fā)酵過(guò)程中的含水率，低含固率的液相可保證厭氧發(fā)酵的正常進(jìn)行。

[1] 陳長(zhǎng)卿，林雪，鄭濤，等．規(guī)?；B(yǎng)殖場(chǎng)畜禽糞便固液分離技術(shù)與裝備[J]．農(nóng)業(yè)工程，2016，6（3）：10-12．

[2] 吳軍偉．畜禽糞便固液分離技術(shù)研究[D]．南京： 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，2009．

[3] 許卓．豬場(chǎng)糞便污水固液分離預(yù)處理工藝研究[J]．吉林農(nóng)業(yè)，2011（5）：300-301．

[4] 秦承華，金朝暉，王敏，等．糞便廢水絮凝處理的實(shí)驗(yàn)研究[J]．環(huán)境衛(wèi)生工程，2007，15(4)：45-48．

[5] 楊博，孫賓賓．水處理絮凝劑的研究現(xiàn)狀[J]．合成材料老化與應(yīng)用，2016，45(5)：92-96．

[6] 江滔，溫志國(guó)，馬旭光，等．畜禽糞便固液分離技術(shù)特點(diǎn)及效率評(píng)估[J]．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2016，32(S2)：218-225．

[7] 劉恒．帶式壓濾機(jī)的研究與開(kāi)發(fā)[D]．廣州：廣東工業(yè)大學(xué)，2008．

[8] 林代炎，翁伯琦，錢午巧． FZ-12固液分離機(jī)在規(guī)?；i場(chǎng)污水中的應(yīng)用效果[J]．農(nóng)業(yè)工程學(xué)，2005，21(10)：184-186．

2017-04-05）

山東省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2016ZDJS11A07），煙臺(tái)市科技發(fā)展計(jì)劃（2015ZH070，2016ZH075）

孔凡克（1969－），男，碩士，主要從事農(nóng)業(yè)機(jī)械方面的研究，

E-mail：shaolei6751@163.com。

董仁杰，教授，博導(dǎo)，主要從事生物質(zhì)能、有機(jī)廢棄物資源化研究。

E-mail： rjdong@cau.edu.cn