1 引言

隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民生活水平的提高，環(huán)境問(wèn)題也日益受到重視。我國(guó)大力提倡發(fā)展綠色經(jīng)濟(jì)，伴隨著《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8976-1996）以及各行業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)等法規(guī)相繼出臺(tái)，畜禽糞便回收利用，變廢為寶，大有可為。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。畜禽糞便通過(guò)固液分離，不僅降低了污水中固體質(zhì)量的含量，而且分離后糞渣含水率大為降低，為后期干燥做好準(zhǔn)備，提高了效率，降低了成本。

2 固液分離設(shè)備

畜禽糞便處理可分為物理學(xué)處理、生物學(xué)處理和化學(xué)處理三類。固液分離是物理學(xué)處理的一道工序，也可改善生物學(xué)處理和化學(xué)處理的條件。國(guó)外從上世紀(jì)70年代開(kāi)始就已經(jīng)有主要采用機(jī)械物理分離的固液分離設(shè)備，我國(guó)從上世紀(jì)80年代起才逐漸從國(guó)外引進(jìn)。與國(guó)外相比，國(guó)內(nèi)的固液分離設(shè)備還存在著處理能力低、分離效率低、分離后糞渣含水量高等問(wèn)題，有待進(jìn)一步改進(jìn)。目前養(yǎng)殖場(chǎng)常用的畜禽糞便固液分離設(shè)備主要有斜板篩、板框壓濾機(jī)、離心機(jī)、振動(dòng)篩等。

2.1 斜板篩

斜板篩主要由篩板、支架、擋板等組成。工作時(shí)，物料從上方進(jìn)入，依靠物料自身的重力，以重力加速度落下?lián)糁泻Y板，通過(guò)選用不同大小和數(shù)量篩孔的篩板，使需要分離的固體不能透過(guò)篩板而沿斜面滑下排出，液體則透過(guò)篩板沿?fù)醢迮懦觥Ｐ卑搴Y結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，易于安裝和維護(hù)，但由于篩板是以一定角度固定不變的，篩孔易堵塞，需要經(jīng)常清洗以保持固液分離的效果。

2.2 板框壓濾機(jī)

板框壓濾機(jī)是由許多濾板和濾框間隔排列組成濾室，并以手動(dòng)螺旋、電動(dòng)螺旋或液壓等方式提供的壓力為過(guò)濾推動(dòng)力的間歇操作固液分離機(jī)。板框壓濾機(jī)利用濾板、濾框和濾布，通過(guò)擠壓畜禽糞便實(shí)現(xiàn)固液分離。液體穿過(guò)濾布排出，固體無(wú)法穿過(guò)濾布從另一出口排出。板框壓濾機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)由壓緊濾板、壓濾過(guò)程、松開(kāi)濾板、濾板卸料組成。板框壓濾機(jī)是比較早期的過(guò)濾機(jī)，與其它固液分離機(jī)相比，其優(yōu)點(diǎn)主要是更換濾布方便，但也存在體積重量大，效率低，活動(dòng)部件多，不穩(wěn)定，操作環(huán)境差等缺點(diǎn)。

2.3 離心機(jī)

離心機(jī)通常由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，帶動(dòng)轉(zhuǎn)鼓高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生強(qiáng)大離心力，加快物料顆粒的沉降速度，使懸浮液中的固體和液體分開(kāi)。離心機(jī)按不同方法可分為不同的類別，這里介紹臥式螺旋擠壓分離機(jī)。它主要由電動(dòng)機(jī)、帶輪、差速器、轉(zhuǎn)鼓、螺旋推料器、溢流板等組成。工作時(shí)，畜禽糞便由進(jìn)料口進(jìn)入高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)鼓內(nèi)，利用畜禽糞便密度不同的成分在離心力場(chǎng)中沉降分層速度不同的原理實(shí)現(xiàn)固液分離，并且在擠壓絞龍的作用下將固體擠壓推向轉(zhuǎn)鼓小端的排出口，隨著壓力逐漸增大，進(jìn)一步脫水。液體則繞轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁環(huán)流，通過(guò)調(diào)節(jié)溢流板來(lái)控制轉(zhuǎn)鼓內(nèi)環(huán)形液層的深度。臥式螺旋擠壓分離機(jī)分離速度快，出渣量及含水量可調(diào)整，但清洗內(nèi)部零部件不方便。

2.4 振動(dòng)篩

振動(dòng)篩主要由驅(qū)動(dòng)電機(jī)、上偏心塊、下偏心塊、篩框、篩網(wǎng)、機(jī)座及支承裝置等組成。工作時(shí)，振動(dòng)篩由驅(qū)動(dòng)電機(jī)產(chǎn)生激振力，通過(guò)調(diào)節(jié)上下偏心塊的夾角來(lái)改變篩上物料的運(yùn)動(dòng)軌跡，通過(guò)選擇篩網(wǎng)的篩孔大小和數(shù)量來(lái)改變分離效果。固液分離時(shí)，固體不能通過(guò)篩網(wǎng)從上層排出，液體通過(guò)篩網(wǎng)從下層排出。由于畜禽糞便含固量低，含水量高，短時(shí)間內(nèi)的分離難度大，故應(yīng)盡可能延長(zhǎng)其在篩面上的振動(dòng)時(shí)間。實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)上下偏心塊夾角相差為90°時(shí)，物料在篩面上的運(yùn)動(dòng)軌跡為逐漸從中心旋渦向外振動(dòng)的較長(zhǎng)路線。振動(dòng)篩結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，適用面廣，但也存在工作噪音大，振動(dòng)零部件易損壞等缺點(diǎn)。

3 固液分離設(shè)備設(shè)計(jì)所要解決的關(guān)鍵問(wèn)題

3.1 電機(jī)選擇

畜禽糞便固液分離機(jī)的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境污水多、濕度大、腐蝕性強(qiáng)，電機(jī)在如此惡劣的環(huán)境下工作，要求具有良好的耐腐、防潮性能。電機(jī)的功率應(yīng)根據(jù)工作機(jī)械所需要的功率來(lái)選擇，盡量使電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載下運(yùn)行。如果電機(jī)功率選得過(guò)小，會(huì)造成電機(jī)長(zhǎng)期過(guò)載，損壞電機(jī)；如果電機(jī)功率選得過(guò)大，其輸出機(jī)械功率不能得到充分利用，造成電能浪費(fèi)。

3.2 材料選擇

材料的選擇關(guān)系到設(shè)備能否長(zhǎng)期穩(wěn)定地工作，要根據(jù)設(shè)備的工作對(duì)象和工作條件決定。目前國(guó)內(nèi)與國(guó)外設(shè)備中，主要部件都采用不銹鋼制造，只有少數(shù)國(guó)外廠家可針對(duì)不同的處理對(duì)象及介質(zhì)的要求，采用合適的材質(zhì)。考慮到畜禽糞便固液分離的工作環(huán)境比較惡劣，因此對(duì)設(shè)備材料的要求也比較特殊。一般選用不銹鋼作為機(jī)體主要材料，強(qiáng)度要求高的工作部件選用高硬度合金等材料，材料要經(jīng)過(guò)熱處理和防銹處理。

3.3 篩網(wǎng)選擇

選擇合適的篩網(wǎng)關(guān)系到固液分離的結(jié)果。篩網(wǎng)的參數(shù)主要有篩網(wǎng)的目數(shù)和網(wǎng)孔的大小。目數(shù)和網(wǎng)孔成反比。網(wǎng)孔太小，易產(chǎn)生堵塞，影響分離效果；網(wǎng)孔太大，分離效果不明顯，亦不行。實(shí)際選擇時(shí)要根據(jù)分離對(duì)象的特性及要達(dá)到的分離效果決定目數(shù)和網(wǎng)孔大小。

3.4 噪音控制

噪音是多因素造成，同樣防噪也從多方面入手。控制機(jī)械設(shè)備噪音主要有兩條途徑：一是改進(jìn)結(jié)構(gòu)，提高其中部件的加工精度和裝配質(zhì)量，采用合理的操作方法等，降低聲源的噪音發(fā)射功率。例如，將機(jī)械傳動(dòng)部分的普通齒輪改為有彈性軸套的齒輪；把鉚接改成焊接，把鍛打改成摩擦壓力加工等；二是利用聲的吸收、反射、干涉等特性，采用吸聲、隔聲、減振、隔振等技術(shù)，以及安裝消聲器等，控制聲源的噪音輻射。例如，用尺寸精確的橡膠膠圈及阻尼材料做密封；用阻尼、隔振等措施降低固體發(fā)聲體的振動(dòng)等。

4 不同分離機(jī)固液分離情況對(duì)比

斜板篩處理能力高，但TS去除率低，分離后糞渣的產(chǎn)量低，含水率較高，不利于后期處理。板框壓濾機(jī)處理能力低，TS去除率高，但其濾網(wǎng)易堵塞，造成固液分離后的糞渣產(chǎn)量和含水率不穩(wěn)定，也不利于后期處理。離心機(jī)和振動(dòng)篩固液分離的效果都基本能滿足畜禽糞便后期的處理要求，振動(dòng)篩的處理能力和脫水率強(qiáng)于離心機(jī)，但TS去除率不如離心機(jī)。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，要從畜禽糞便的處理環(huán)境、經(jīng)濟(jì)型原則以及后期處理工藝的要求等方面綜合考慮，選擇合適的固液分離設(shè)備。