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        臥螺式離心機在奶牛場糞污處理中的應(yīng)用探討

        2019-03-22 02:45:12丘通強袁小花潘偉雁
        中國乳業(yè) 2019年2期
        關(guān)鍵詞:奶牛場離心機牛糞

        文/丘通強 袁小花 潘偉雁

        (1 廣州風(fēng)行乳業(yè)股份有限公司;2 廣州華美牛奶有限公司)

        近年來,為有效緩解牛奶供需市場的矛盾,我國各地陸續(xù)建立起了大量的千頭、萬頭規(guī)?;膛觯鼓膛pB(yǎng)殖規(guī)?;?、專業(yè)化的程度不斷提高。但是奶牛的代謝旺盛,采食量大,因而在奶牛養(yǎng)殖業(yè)飛速發(fā)展的同時也隨之產(chǎn)生大量的糞污,主要有奶牛的糞、尿、擠奶廳的設(shè)備清洗和沖洗污水等,如果不能對其進行及時有效地處理,將會成為嚴(yán)重的污染源,使奶牛場周邊的空氣惡化、水體富營養(yǎng)化、土壤結(jié)構(gòu)被破壞,導(dǎo)致農(nóng)作物減產(chǎn)以及傳播人畜共患病進而影響人體健康[1]。

        根據(jù)2010年2月由原國家環(huán)保部、統(tǒng)計局和原農(nóng)業(yè)部發(fā)布的《第一次全國污染源普查公報》統(tǒng)計數(shù)據(jù),畜禽養(yǎng)殖業(yè)糞便產(chǎn)生量2.43 億噸,尿液產(chǎn)生量 1.63 億噸,主要水污染物排放量為化學(xué)需氧量1 268.26 萬噸,總氮102.48 萬噸,總磷16.04萬噸,總銅2 397.23 噸,總鋅4 756.94 噸[2]。1 頭體重 0.5 ~ 0.6 噸的奶牛,每晝夜排糞30~50 kg、排尿15~ 20 kg[3]。1 個規(guī)模為5 000 頭存欄的成母牛牧場,每年需處理的養(yǎng)殖糞污不低于8.0 萬~ 12.5 萬噸。

        圖1為奶牛場糞污收集及處理基本工藝流程圖。固液分離是規(guī)模化奶牛場工業(yè)化處理糞污流程中一道必不可少的環(huán)節(jié)。常用的固液分離方法有沉降、機械分離、蒸發(fā)池分離、絮凝分離、脫水分離,其中分離效果最好的是機械分離;用得最多的機械分離設(shè)備包括篩分設(shè)備(斜板篩、振動篩)、離心分離設(shè)備和壓濾設(shè)備(帶式、螺旋擠壓)[4]。固液分離的重要意義在于兩方面:首先是通過預(yù)處理減少糞污中的污染物含量,降低后續(xù)處理工藝的壓力和成本;其次是防止大的固體或雜物進入后續(xù)的處理環(huán)節(jié),造成設(shè)備的堵塞或破壞等。本文主要探討臥螺式離心分離設(shè)備在奶牛場糞污處理中的應(yīng)用,通過試驗驗證臥螺式離心機在奶牛場糞污處理中不同的絮凝劑種類、用量選擇對分離結(jié)果的影響,為規(guī)?;膛龉I(yè)化處理糞污提供參考。

        圖1 奶牛場糞污收集及處理基本工藝流程

        1 材料與方法

        1.1 試驗材料

        本試驗所用牛糞取自風(fēng)行乳業(yè)公司華美牧場集糞池(新鮮牛糞)和一級氧化塘(氧化牛糞),分離前牛糞總固體(TS)含量在4% ~6%;PAM、PAC為市售絮凝劑。

        1.2 儀器設(shè)備和工作原理

        1.2.1儀器設(shè)備

        LW450 W臥螺式離心機及配電箱等1 套,主要技術(shù)規(guī)格如表1。

        1.2.2 臥螺式離心機基本結(jié)構(gòu)和工作原理

        臥螺式離心機是一種臥式螺旋卸料、連續(xù)操作的高效離心分離設(shè)備,一般可分為臥式螺旋過濾離心機和臥式螺旋沉降離心機。臥螺離心機具有處理能力大、能連續(xù)作業(yè)、自動化程度高、對物料適應(yīng)能力強及脫水效果好等特點,在固液分離領(lǐng)域得到了廣泛的使用和推廣[5],其基本結(jié)構(gòu)由轉(zhuǎn)鼓、螺旋、動力系統(tǒng)和變速系統(tǒng)等組成[6]。轉(zhuǎn)鼓和螺旋同向高速旋轉(zhuǎn)但存在可以調(diào)整的速差,物料連續(xù)進入螺旋內(nèi)筒時,由于螺旋的高速旋轉(zhuǎn),物料被加速后進入轉(zhuǎn)鼓,在轉(zhuǎn)鼓中進一步加速旋轉(zhuǎn),在離心力場作用下,物料因比重不同將進行分離,其中比重較大的固相物在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上形成沉積層,比重較輕的液相物形成內(nèi)層液環(huán)。在螺旋和轉(zhuǎn)速差速的作用下,螺旋將沉積的固相物推至轉(zhuǎn)鼓錐端,經(jīng)排渣口排出機外,而內(nèi)層液環(huán)也就是澄清液由轉(zhuǎn)鼓溢流堰板處溢出轉(zhuǎn)鼓,完成分離過程。設(shè)備能在全速運轉(zhuǎn)下,連續(xù)進料、分離、洗滌和卸料[7,8],是一種連續(xù)式的脫水設(shè)備。

        1.3 試驗方法

        以牛糞種類 A、轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速(rpm) B、 PAM濃度(%)C、PAC濃度(%)D作為對牛糞中總固體去除率(%)Y的影響,采用無交互作用4因素 3水平 L9(34)進行試驗。

        首先采用單因素試驗,分別確定各個因素的變化水平,牛糞種類A為新鮮牛糞100% - 氧化牛糞100%,轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速B為2 500 ~3 500 rpm, PAM濃度 C為 0%~ 0.15%,PAC濃度 D為 0% ~10%。根據(jù)確定的變化范圍,進行二次回歸正交試驗,根據(jù)二次回歸正交試驗確定因素水平表(表2)和正交試驗表(表3)。

        表4 正交試驗結(jié)果

        2 結(jié)果與分析

        2.1 正交試驗結(jié)果

        表4為正交試驗結(jié)果。從表 4的試驗結(jié)果可知各因素對總固體去除的優(yōu)水平為 A3B3C3D3。從表 4的極差值Rj可知各因素對糞污中總固體去除率的影響為 B>C>D>A(R值由大至小)。

        2.2 趨勢分析

        通過牛糞種類、轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速、PAM濃度、PAC濃度對總固體去除率的影響曲線可以看出:(1)轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速越快、 PAM濃度和 PAC濃度越高,糞污中總固體的去除效果越好;(2)牛糞氧化后對總固體的去除效果有幫助,但影響沒有其他因素大。

        3 結(jié)果討論

        (1)臥螺式離心機對牛糞總固體的去除率明顯優(yōu)于螺旋壓榨分離機對牛糞總固體的去除率52%[9]。

        (2)在本試驗各因素中,影響總固體去除率大小的因素依次為:轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速> PAM濃度> PAC濃度,牛糞是否氧化對總固體的去除率有影響,但沒有其他因素大。

        (3)臥螺式離心機的轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速越快,添加的絮凝劑 PAM、PAC的濃度越高,對牛糞的總固體去除效果越好;如果考慮分離后的固體用于生產(chǎn)有機肥,可不添加 PAC,但對牛糞的總固體去除率會有影響。

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