畜禽粪便固液分离机作业效果评价指标的研究

杜金，张健

（农业部农业机械试验鉴定总站，北京 100122）

畜禽粪便固液分离机作业效果评价指标的研究

杜金，张健

（农业部农业机械试验鉴定总站，北京 100122）

畜禽粪便固液分离机结构形式不同、作业环境条件不同、处理对象不同，其作业效果难以用现有的评价指标进行横向比较，目前的评价指标对于用户选择或是质量评价来说还不够完善，还缺乏科学的评价指标。因此，对畜禽粪便固液分离机作业效果的评价指标进行深入研究显得尤为重要。笔者结合多年的测试经验，提出了固形物去除率这一评价指标，为有效评价畜禽粪便固液分离机作业效果，提供了科学依据和评价方法。

畜禽粪便固液分离机；作业效果；评价指标

畜禽粪便固液分离机是通过筛分、挤压或离心甩干等工作原理将畜禽粪便中的液体和固体进行干湿分离的机械装置。经过分离后的固体含水率低、便于运输，可作为有机肥、牛床垫料使用，也可转化成鸡、鸭、鱼的有机饲料；分离后的液体可作为液体有机肥直接使用，也可导入沼气池经厌氧发酵转化为沼气使用，还可以作为养殖场的冲洗水循环使用。

畜禽粪便固液分离机降低了畜禽养殖场粪便处理的难题，还能增加额外的经济收益。随着国家对畜禽养殖场环境污染治理力度的加大，畜禽粪便固液分离机的市场前景越来越被看好。据笔者初步了解，目前生产销售畜禽粪便固液分离机的厂家不下百家。然而，畜禽粪便固液分离机还没有相应的国家和行业标准，只有福建省颁布了DB.35/T.997-2010《畜粪便固液分离机》地方标准。作为地方标准，其设定的固液分离机质量评价指标具有一定的借鉴意义。但由于畜禽粪便固液分离机结构形式不同、作业环境条件不同、处理对象不同，其作业效果难以用现有的评价指标进行横向比较。目前的评价指标对于用户选择或是质量评价来说还不够完善，还缺乏科学的评价指标，因此，对畜禽粪便固液分离机作业效果的评价指标进行深入研究显得尤为重要。

1 畜禽粪便固液分离机的特点

畜禽粪便固液分离机按其结构原理可分为滚筒式、辊轮压榨式、螺旋挤压式和筛分式等多种型式。

筛分式固液分离机一般由镜面斜筛及其固定装置、减速电机、螺旋搅龙挤压装置等组成，复杂的筛分式固液分离机还带有辊压装置。污粪池中的粪污水经搅拌机搅拌均匀后，由泵输送到镜面筛网上，分离出的固体物料经过螺旋搅龙挤压装置挤出。该类型固液分离机结构简单，操作维护方便，处理量大，可靠性好，但价格较高，适合于大型牧场较高浓度粪污水的干湿分离作业。

螺旋挤压式固液分离机根据外形结构不同，可分为长筒式和箱体式。长筒式固液分离机一般由控制箱、减速电机、变速箱、螺旋搅龙轴、筛筒、出料装置、支架等主要部件组成。污粪池中的粪污水经泵输送到长筒式固液分离机中，通过螺旋挤压将粪污水推向筛筒出料前端，使粪污水中的水分通过筛筒滤出，经排水管流出，未经处理的污水经过溢流管回流到污粪池中。箱体式固液分离机一般由斜筛板、箱体支架、螺旋搅龙轴、筛筒、电机和控制箱等主要部件组成。粪污水经斜筛过滤，分离出的物料随重力落入螺旋搅龙槽中，通过螺旋挤压将物料推向筛筒，使物料中的水分通过筛筒滤出，进而达到干湿分离的目的。螺旋挤压式固液分离机结构简单、维护方便、价格便宜，能够处理低浓度的粪污水，但处理量相对较小，较适合中小型猪、鸡、牛养殖场的粪污水的干湿分离作业。

滚筒式固液分离机一般由滚筒腔体、筛筒、电机等主要部件组成。粪污池中的粪污水经泵输送到滚筒式固液分离机中，筛筒旋转并依靠重力离心原理进行物料的干湿分离作业。

滚轮压榨式固液分离机一般由平衡槽（罐）、脱水器、分离机三大部分组成。从粪污池抽来的粪污水在平衡槽（罐）中依靠重力流向脱水器中，多余的粪污水回流到粪污池中，由平衡槽（罐）输送过来的粪污水，通过脱水器的搅龙提升、筛网震动后分离至分离机中，通过滚轮压榨后分离出固形物和污液。该类型固液分离机处理量大，操作简单、能耗低、清洗方便，但价格较高，适合于大型牧场较高浓度粪污水的干湿分离作业。

除上述四种常见形式的畜禽粪便固液分离机以外，市场上还有其他形式的畜禽粪便固液分离机，如脉动气压式固液分离机。这些大多由造纸、皮革、印染、油泥、污水处理等行业的固液分离设备加以改进而成，其对畜禽粪便的分离效果还有待市场进一步检验。

2 畜禽粪便固液分离机的作业环境条件

由于养殖畜禽的种类、养殖场规模、设施条件的不同，使得畜禽粪便固液分离机的作业环境条件千差万别。有的养殖场没有标准的粪便集污池，致使粪污水常年沉积在不规则的池中，粪污浓度高。有的养殖场用经过分离后的污液冲洗养殖场，致使污液循环流入粪便集污池，粪污水浓度变化较大；还可因养殖场养殖数量的原因，致使粪污水浓度差别很大。有的养殖场配有搅拌机，能够不停地搅拌粪污水，能够保证要分离的粪污水浓度处于较为稳定的状态。有的养殖场没有配备搅拌机，抽取的粪污水主要是粪污水池中的上清液。鸡粪污水黏度高、流动性差，牛粪污水纤维物较多，猪粪污水浓度高。而且，畜禽养殖场粪污水中的SS.、BOD、COD含量太高，必须通过前期的固液分离，去除大部分的干物质，才能降低粪污水中SS、BOD、COD的含量，为后续处理降低难度提供良好的条件。因此有效地去除粪污水中干物质的含量就显得尤为重要了。

目前，在对畜禽粪便固液分离机进行性能测试时，一般采用粪污水含固率这个指标来反映畜禽养殖场粪污水原始状况，不同类型、不同时期、不同清粪方式的粪污水，其含固率也大不相同。因此，测试时要保证粪污水池不继续进粪污水，经过固液分离后的污液不回流至粪污水池，粪污水应搅拌均匀。粪污水含固率不能太低，一般要求不低于2%。

测试时一般采用以下方法测定粪污水含固率：按GB/T.5262规定的五点法在污水池中抽取5份样品，每份不少于50g，将称取质量后的样品置于105±2℃恒温下干燥6h，称取固体质量，各样品固体质量与样品质量之比的平均值即为粪污水含固率。

3 畜禽粪便固液分离机常用的评价指标

3.1 处理后粪污水含固率

处理后粪污水含固率反映了经过干湿分离后的粪污水中干物质含量的多少。一般采用以下方法测定：在固液分离机正常工作的前期、中期、后期，每个时期从分离后排出的粪污水中取3份样品，每份不少于50g，称取质量后，将样品置于105±2℃恒温下干燥6h，称取干物质质量，计算含固率，取平均值作为分离后粪污水含固率。

3.2 分离后固形物含固率

分离后固形物含固率反映了从粪污水中经过干湿分离出来的干物质含水量的高低。如果分离后固形物含水率较高，还需进行晾晒才能作为牛床垫料使用或是进行有机肥的加工。

分离后固形物含固率的测定采用以下方法：在固液分离机正常工作的前期、中期、后期，每个时期从固液分离机的物料出口处取3份不少于50g的样品，称取质量后，将样品置于105±2℃恒温下干燥6h，称取干物质质量，计算含水率，取平均值作为分离后固形物含水率。

4 常用评价指标存在的问题

将固液分离之前粪污水含固率与处理后粪污水含固率进行对比，结合分离后固形物含水率，基本能够反映一台畜禽粪便固液分离机干湿分离的情况，但还不够直观，因为固液分离前后粪污水池中污水容量是变化的。.

如前所述，结构形式不同的畜禽粪便固液分离机，其作业环境条件不同、处理对象不同，其作业效果必定大不相同，仅依靠分离前粪污水含固率与处理后粪污水含固率两个指标的对比，只能反映单台畜禽粪便固液分离机干湿分离的作业效果，但不能满足横向比较的要求。因此，如何能够较为准确地评价固液分离机的分离效果，使处于相同作业对象下的畜禽粪便固液分离机具有横向可比性，方便用户选择，还需增加一个更为直观的评价指标。

5 新评价指标的提出与推导

5.1 固形物去除率的提出

笔者结合多年的测试经验，认为采用固形物去除率这一评价指标，能够准确地评价固液分离机的干湿分离效果，使处于相同作业对象下的畜禽粪便固液分离机具有横向可比性。

固形物去除率表示的是对原有粪污水中干物质的去除程度，是一个相对值，不用考虑粪污水原始浓度和机具的结构形式与工作原理，只看最终去除了多少干物质。用户通过固形物去除率这一指标，结合分离后固形物含水率，就能很方便的得出同种作业对象，哪种结构形式的畜禽粪便固液分离机作业效果较好。

5.2 固形物去除率的推导

设定Q为固形物去除率，则：

由（1）可得，

将（3）代入（2）得，

又处理前后质量恒定，即：

将（5）代入（1）式，得

最后经过整理得，

笔者将一些筛分式、螺旋挤压式、辊轮压榨式等结构形式畜禽粪便固液分离机的处理前粪污水含固率、处理后固形物含水率和处理后粪污水含固率结果代入公式（7），得出表1数据。.

表1 固形物去除率数据表

6 结束语

在畜禽粪便固液分离机的评价指标中增加固形物去除率，很好地解决了横向比较处于相同作业对象下的畜禽粪便固液分离机干湿分离作业效果的问题，避免了不同结构形式的畜禽粪便固液分离机、不同作业环境条件带来的影响，为有效评价畜禽粪便固液分离机作业效果，提供了科学依据和评价方法。

Operation Effect Evaluation Index of Livestock and Poultry Waste Solid Liquid Separator

DU Jin, ZHANG Jian
(China Agricultural Machinery Testing Center, Beijing 100122)

Different structure forms of livestock and poultry waste solid liquid separator working under different environment conditions, dealing with different objects, its operation effect is difficult to use the existing evaluation index transverse comparison, evaluation of livestock and poultry waste solid liquid separator operation effects for the user to select or quality evaluation is the lack of a scientific evaluation index. Therefore, it’s particularly important to in-depth study evaluation index of livestock and poultry waste solid liquid separator operation effects. The author puts forward the evaluation index combined with years of experience in test, the removal rate of solids for effective evaluation of livestock and poultry waste solid liquid separator operation effect, provides scientific basis and evaluation method.

Livestock and poultry waste solid liquid separator; Operation effect; Evaluation index

X713

A

1004-4264（2017）06-0055-04

10.19305/j.cnki.11-3009/s.2017.06.013

2016-12-22