猪粪固液分离效果的研究

猪粪固液分离效果的研究

一般来说，非缓冲动物的废水含水量超过80%。如果直接堆肥，需要调整好的水分含量约为65%。但由于国内调理剂资源有限或因价格太高,许多堆肥场难以承受。因此,高温堆肥前,对畜禽粪便进行必要的脱水或干燥处理,就显得十分重要与迫切。畜禽粪便脱水国内外采用的方法主要有高温快速干燥、生物脱水和机械脱水。与加热脱水方式相比,机械挤压的能量消耗相对较低,因此,机械脱水被广泛应用于固液分离。在我国许多地区,应用固液分离机对猪场粪污进行前处理已成一种共识。本试验采用海门兴农畜牧机械制造公司的XY型固液分离机(图1),进行了猪粪固液分离运行参数与综合利用效益分析试验,以期为规模化猪场粪便固液分离机使用及固液分离机的改进提供科学依据。1材料和方法1.1微生物指标试验在江苏省农业科学院六合基地养猪场进行,供试粪便基本性质:pH值6.3,含水率77.69%,全氮2.83%、全磷3.57%、全钾2.71%。1.2固液分离机试验方案选择不同含水量(75%~90%)粪便、固液分离机不同孔径网筛(0.3mm、0.5mm、1.0mm)以及不同力矩(即将配重块放置于杆末端、前端,分别标记为长力短、短力矩)等3个因素,进行了固液分离机的运行试验,同时分析了固液分离前后粪便含水量和氮、磷含量等指标,记录固液分离机耗电量等参数。1.3分析设计和方法含水率采用105℃条件下烘干6h测定,氮、磷含量采用有机肥标准测定方法。2结果与讨论2.1网筛孔径对固液分离机单位时间由表1可知,0.3mm孔径筛短力矩下不同进料浓度的单位时间处理物料量(干物质计,下同)平均约200kg/h,长力矩下单位时间处理物料量平均约160kg/h,而相同力矩条件下,进料浓度对固液分离效率影响不大;0.5mm孔径筛在长或短力矩条件下,进料浓度均影响单位时间处理效率,短力矩、进料含水率为88.2%时,固液分离机单位时间处理物料量最大(达563.57kg/h),同时出料量也最大(为122.87kg/h),而长力矩、进料含水率为79.6%时,固液分离机单位时间处理物料最大为473.50kg/h,出料量为102.60kg/h;1.0mm孔径筛无论在长力矩还是短力矩下,随进料含水率逐渐增大单位时间处理物料量和出料量都呈先增大后减少趋势,进料含水率为89.4%时,长、短力矩下单位时间处理物料量和出料量都达到最大值,单位时间处理物料量长、短力矩下分别为1934.34kg/h和2046.69kg/h,单位时间出料量长、短力矩下分别为413.29和436.21kg/h。比较不同孔径网筛处理效率可知,在相同进料浓度下,各孔径网筛短力矩下单位时间处理量和出料量均好于长力矩下单位时间处理量和出料量。不同孔径网筛之间单位时间处理物料量和出料量均达极显著差异,小孔径网筛处理效率与大孔径网筛处理效率相差均达数倍。且随网筛孔径增加越大,不同网筛之间处理效率相差越显著。由表2可知,在相同孔径网筛下,每处理100kg原料短力矩下能耗要小于长力矩,每产出100kg粪渣能耗也是短力矩小于长力矩。而不同网筛间,随网筛孔径逐渐增大,每处理100kg原料和产出100kg粪渣所耗能量亦逐渐减少。在1.0mm孔径网筛短力矩条件下平均每处理100kg原料耗电量最低,为0.65kW·h,在此条件下每产出100kg粪渣耗电量最小,为3.46kW·h。2.2不同大小的粪便处理后的废水输出2.2.1含固废水的废水率2.3网筛孔径大小是影响固液回收率的主要因素由图2可知,0.3mm孔径筛短力矩工作条件下固体回收率最高,达24.95%;而1.0mm孔径筛长力矩工作条件下固体回收率最低,为19.02%。同一孔径筛下,短力矩固体回收率高于长力矩固体回收率,主要是由于长力矩下对网筛里的粪便压力更大,使粪便中的更多小颗粒挤出筛网,所以造成长力矩固体回收率低于短力矩固体回收率。但就不同孔径网筛而言,小孔径网筛无论在长或短力矩下工作固体回收率都高于大孔径网筛固体回收率,这主要是由于网筛孔径越小,越容易拦截小颗粒固体,因此筛网孔径大小是限制固液分离机的固体回收率的主要因素。比较固液分离机对猪粪固液分离后的固体回收率和氮磷在固体中的分配比例不难发现,氮磷在固体中的分配比例低于固体回收率,通过固液分离机固液分离后,猪粪中绝大部分氮磷等养分进入了液体中。3固液回收率的提高采用所试验的XY型固液分离机对含水率80%以上猪粪进行固液分离,可以得到含水量低于60%的固体粪便,但同时发现,固液分离机对粪便中固体的回收率低于30%,特别是固液分离后,原有粪便中氮、磷绝大多数还留在液体中,这给后续液体部分处理提出了更严峻的挑战。因此,如何进一步提高固液分离机固体回收率以及降低氮、磷在粪便液体中分配比例将是众多设备厂家以及科研人员下一阶段需要解决的关键技术难题。从表3可知,不论进料浓度高低、筛孔径大小、力矩长短,出料含水率大多在55%左右,均可达到高温堆肥要求的含水率,其中出料最高含水率为60.91%,出料最低含水率为49.71%;在同一进料浓度下,无论网筛孔径大小,总的趋势为短力矩下出料含水率高于长力矩下出料含水率,而短力矩下出水含固率低于长力矩下出水含固率。随进料浓度降低,长、短力矩下出水含固率都逐渐降低。2.2.2方程型筛网中氮磷分配在进料浓度基本相同条件下,比较不同孔径网筛和不同力矩运行时,氮、磷在分离后固、液中的分配情况,结果如表4所示。无论那种筛网,短力矩下氮磷分配在固体中比例均高于长力矩;无