豬糞固液分離效果的研究

豬糞固液分離效果的研究

一般來說，非緩沖動物的廢水含水量超過80%。如果直接堆肥，需要調整好的水分含量約為65%。但由于國內調理劑資源有限或因價格太高,許多堆肥場難以承受。因此,高溫堆肥前,對畜禽糞便進行必要的脫水或干燥處理,就顯得十分重要與迫切。畜禽糞便脫水國內外采用的方法主要有高溫快速干燥、生物脫水和機械脫水。與加熱脫水方式相比,機械擠壓的能量消耗相對較低,因此,機械脫水被廣泛應用于固液分離。在我國許多地區(qū),應用固液分離機對豬場糞污進行前處理已成一種共識。本試驗采用海門興農(nóng)畜牧機械制造公司的XY型固液分離機(圖1),進行了豬糞固液分離運行參數(shù)與綜合利用效益分析試驗,以期為規(guī)?；i場糞便固液分離機使用及固液分離機的改進提供科學依據(jù)。1材料和方法1.1微生物指標試驗在江蘇省農(nóng)業(yè)科學院六合基地養(yǎng)豬場進行,供試糞便基本性質:pH值6.3,含水率77.69%,全氮2.83%、全磷3.57%、全鉀2.71%。1.2固液分離機試驗方案選擇不同含水量(75%~90%)糞便、固液分離機不同孔徑網(wǎng)篩(0.3mm、0.5mm、1.0mm)以及不同力矩(即將配重塊放置于桿末端、前端,分別標記為長力短、短力矩)等3個因素,進行了固液分離機的運行試驗,同時分析了固液分離前后糞便含水量和氮、磷含量等指標,記錄固液分離機耗電量等參數(shù)。1.3分析設計和方法含水率采用105℃條件下烘干6h測定,氮、磷含量采用有機肥標準測定方法。2結果與討論2.1網(wǎng)篩孔徑對固液分離機單位時間由表1可知,0.3mm孔徑篩短力矩下不同進料濃度的單位時間處理物料量(干物質計,下同)平均約200kg/h,長力矩下單位時間處理物料量平均約160kg/h,而相同力矩條件下,進料濃度對固液分離效率影響不大;0.5mm孔徑篩在長或短力矩條件下,進料濃度均影響單位時間處理效率,短力矩、進料含水率為88.2%時,固液分離機單位時間處理物料量最大(達563.57kg/h),同時出料量也最大(為122.87kg/h),而長力矩、進料含水率為79.6%時,固液分離機單位時間處理物料最大為473.50kg/h,出料量為102.60kg/h;1.0mm孔徑篩無論在長力矩還是短力矩下,隨進料含水率逐漸增大單位時間處理物料量和出料量都呈先增大后減少趨勢,進料含水率為89.4%時,長、短力矩下單位時間處理物料量和出料量都達到最大值,單位時間處理物料量長、短力矩下分別為1934.34kg/h和2046.69kg/h,單位時間出料量長、短力矩下分別為413.29和436.21kg/h。比較不同孔徑網(wǎng)篩處理效率可知,在相同進料濃度下,各孔徑網(wǎng)篩短力矩下單位時間處理量和出料量均好于長力矩下單位時間處理量和出料量。不同孔徑網(wǎng)篩之間單位時間處理物料量和出料量均達極顯著差異,小孔徑網(wǎng)篩處理效率與大孔徑網(wǎng)篩處理效率相差均達數(shù)倍。且隨網(wǎng)篩孔徑增加越大,不同網(wǎng)篩之間處理效率相差越顯著。由表2可知,在相同孔徑網(wǎng)篩下,每處理100kg原料短力矩下能耗要小于長力矩,每產(chǎn)出100kg糞渣能耗也是短力矩小于長力矩。而不同網(wǎng)篩間,隨網(wǎng)篩孔徑逐漸增大,每處理100kg原料和產(chǎn)出100kg糞渣所耗能量亦逐漸減少。在1.0mm孔徑網(wǎng)篩短力矩條件下平均每處理100kg原料耗電量最低,為0.65kW·h,在此條件下每產(chǎn)出100kg糞渣耗電量最小,為3.46kW·h。2.2不同大小的糞便處理后的廢水輸出2.2.1含固廢水的廢水率2.3網(wǎng)篩孔徑大小是影響固液回收率的主要因素由圖2可知,0.3mm孔徑篩短力矩工作條件下固體回收率最高,達24.95%;而1.0mm孔徑篩長力矩工作條件下固體回收率最低,為19.02%。同一孔徑篩下,短力矩固體回收率高于長力矩固體回收率,主要是由于長力矩下對網(wǎng)篩里的糞便壓力更大,使糞便中的更多小顆粒擠出篩網(wǎng),所以造成長力矩固體回收率低于短力矩固體回收率。但就不同孔徑網(wǎng)篩而言,小孔徑網(wǎng)篩無論在長或短力矩下工作固體回收率都高于大孔徑網(wǎng)篩固體回收率,這主要是由于網(wǎng)篩孔徑越小,越容易攔截小顆粒固體,因此篩網(wǎng)孔徑大小是限制固液分離機的固體回收率的主要因素。比較固液分離機對豬糞固液分離后的固體回收率和氮磷在固體中的分配比例不難發(fā)現(xiàn),氮磷在固體中的分配比例低于固體回收率,通過固液分離機固液分離后,豬糞中絕大部分氮磷等養(yǎng)分進入了液體中。3固液回收率的提高采用所試驗的XY型固液分離機對含水率80%以上豬糞進行固液分離,可以得到含水量低于60%的固體糞便,但同時發(fā)現(xiàn),固液分離機對糞便中固體的回收率低于30%,特別是固液分離后,原有糞便中氮、磷絕大多數(shù)還留在液體中,這給后續(xù)液體部分處理提出了更嚴峻的挑戰(zhàn)。因此,如何進一步提高固液分離機固體回收率以及降低氮、磷在糞便液體中分配比例將是眾多設備廠家以及科研人員下一階段需要解決的關鍵技術難題。從表3可知,不論進料濃度高低、篩孔徑大小、力矩長短,出料含水率大多在55%左右,均可達到高溫堆肥要求的含水率,其中出料最高含水率為60.91%,出料最低含水率為49.71%;在同一進料濃度下,無論網(wǎng)篩孔徑大小,總的趨勢為短力矩下出料含水率高于長力矩下出料含水率,而短力矩下出水含固率低于長力矩下出水含固率。隨進料濃度降低,長、短力矩下出水含固率都逐漸降低。2.2.2方程型篩網(wǎng)中氮磷分配在進料濃度基本相同條件下,比較不同孔徑網(wǎng)篩和不同力矩運行時,氮、磷在分離后固、液中的分配情況,結果如表4所示。無論那種篩網(wǎng),短力矩下氮磷分配在固體中比例均高于長力矩;無