三种固液分离设备处理猪场粪污的效果及成本比较

高其双++彭霞++卢顺++夏瑜++阮征

摘要：为分析螺旋挤压式固液分离机、滚轴过滤固液分离机和卧式螺旋沉降离心机3种固液分离设备的性能，用这3种设备对猪场粪水进行固液分离，检测处理后的液体的固体悬浮物含量、COD（化学需氧量）、总氮总磷，并对处理成本等进行分析。结果表明，卧式螺旋沉降离心机处理的粪水固体悬浮物较少，COD值和总氮总磷含量较低；螺旋挤压式固液分离机和滚轴过滤固液分离机能耗较低；卧式螺旋沉降离心机的附加投入较小。综合分析后认为用卧式螺旋沉降离心机对猪场粪水进行初步处理较为合适。

关键词：固液分离设备；猪场；粪水处理

中图分类号：X713 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2016）22-5879-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.22.038

Effect of Three Kinds of the Solid-liquid Separation Equipment on Piggery Wastes and Its Cost Comparison

GAO Qi-shuang1，PENG Xia1，LU Shun1，XIA Yu1，RUAN Zheng2，TAO Li-wen2，

WU Jian-ying2，WEN Neng-sheng3，XU Li-hua3

（1.Institute of Animal Husbandry and Veterinary，Wuhan Academy of Agricultural Science and Technology，Wuhan 430208，China；2.Wuhan Animal Disease Prevention and Control Center，Wuhan 430023，China；3.Wuhan Dongtai Animal Husbandry Co.， Ltd.，Wuhan 430409，China）

Abstract： In this study， the performance of three kinds of solid-liquid separation equipments such as screw extrusion solid-liquid separator，roller extrusion filter solid-liquid separator and horizontal scroll decanter centrifuge for piggery wastes were analyzed. The evaluation index included the content of suspended particles，COD（chemical oxygen demand），total nitrogen and total phosphorus in the liquid after treatment and the operation costs. The results showed that the horizontal scroll decanter centrifuge had the lowest content of suspended particles，COD，total nitrogen and total phosphorus values； screw extrusion solid-liquid separator and roller extrusion filter solid-liquid separator had less energy consumption； horizontal scroll decanter centrifuge had lower additional investment. It suggested that the horizontal scroll decanter centrifuge is more suitable for preliminary treatment of piggery wastes.

Key words： solid-liquid separation equipment； pig farm； wastes treatment

隨着养猪业的规模化发展，猪场污水的污染问题日益突出。猪场污水不达标排放，会污染周边的土地、地下水和空气，严重威胁居民的健康[1]。据报道，中国畜禽养殖业每年排放的污水总量超过了工业用水[2]。因此，及时有效地处理好养殖污水，是关系到中国养猪业健康发展和生态环境保护的大事。

为了保证猪场污水的肥源化处理物在种养结合的环境中低成本使用，固液分离[3]（或称为干湿分离）往往是生产者们处理养殖污水采用的重要技术环节。然而，固液分离的效果尤其是分离后液体中固态物的含量，对后续处理过程及处理后液肥的质量和使用有着极大的关系，也与整个设备体系的投入需求以及整个体系的废弃物污染处理效果有着极大的关系。粪污的分离效果很大程度上取决于生产者选择何种设备和技术路线。因此，对相关设备和技术进行深层次分析有着非常显著的现实意义。本试验对3种固液分离设备的实际应用效果和所需经费投入进行了较为详细的研究，旨在为养殖企业的污水处理提供参考。

1 材料和方法

1.1 机械设备

试验选取市场上有售的3种分离设备。螺旋挤压式固液分离机（简称滚轴挤压型）和滚轴过滤固液分离机（简称滚轴过滤型）购自浙江明江环保科技有限公司，卧式螺旋沉降离心机（简称卧螺离心型）购自湖南湘潭县离心机厂有限公司，其额定污水处理能力均为10 t/h。3种设备在同一粪污处理场地运行测试。

1.2 试验场地

武汉市新洲区东泰畜牧科技有限公司养猪场。该猪场采取水泡粪式的粪污冲洗方式，每日大约产生100 t粪水。本试验在该公司的污水处理区开展。

1.3 粪水收集

猪场粪水通过粪污导流管网汇集到沉淀池中，在池中沉淀发酵7 d，然后进行固液分离处理。

1.4 粪水固液分离操作与取样

发酵处理后的粪水混合物用泵抽入粪水分离设备中。粪水分离操作按3种型号机组的说明书进行。设备运行后接取每种机械分离后的液体部分，每组重复取样3次，检测结果取平均值。

1.5 各机组工作效率测定

各机组连续工作5 h，测定耗电总量、工作效率和能耗比。

1.6 样品检测

分离后液体部分的固体悬浮物的测定采用重量法[4]测定；COD值测定按照黄桂荣等[5]的方法进行测定；总氮含量测定参考阮小杏等[6]的方法进行测定；总磷含量测定参考杨加文等[7]的方法进行测定。

1.7 污水处理的投入比较

在3個月内，对3种固液分离设备进行试运行，记录各机组对输送管道和辅助设备设施的需求情况，统计运转期间的建设、维修和人员费用。

2 结果与分析

2.1 设备的工作效率及能耗

试验结果（表1）表明，3种分离设备的实际工作效率与标定的工作效率稍有差距，这可能与设备没有调整到最佳使用状态有关；滚轴挤压型和滚轴过滤型的能耗比相近，卧螺离心型的能耗比较高。

2.2 样品检测

试验结果（表2）表明，滚轴挤压型和滚轴过滤型处理污水的效果相近，卧螺离心型的污水处理效果最好。经卧螺离心型处理后的污水，其中的固体悬浮物含量极低，COD值、总氮、总磷含量也明显低于另外2组。

2.3 机组维修成本

由表3可见，运作过程中，滚轴挤压型和滚轴过滤型较易出故障，维修次数较多；卧螺离心型未出现故障，运作良好。

2.4 运行过程中的后续投入

由表4可见，滚轴挤压型和滚轴过滤型需要增建相关的污水处理设施，包括沉淀池等，后续投入较多，而卧螺离心型则无需这些投入。

3 讨论

从本试验结果可以看出，尽管滚轴挤压型机组和滚轴过滤型机组的单机价格比卧螺离心型机组低很多，但前两者分离后的液体中固体悬浮物含量过大，不仅使其肥源化处理物过于浓稠，增大施用后造成土壤和水体污染的危险性，而且频繁造成水肥一体化施用管道尤其是终端管道堵塞。这使得类似机组必须配套建设后续处理设施，目前最常用的是污水处理工程，其造价远远高出卧螺离心机组。而卧螺离心机组对污水的处理在开始阶段即将猪场粪水的固体和液体成分较为彻底地分离开，分离后的液体在后续肥源化处理过程中除因微生物生长而导致乳浊样变化外，未见明显的悬浮颗粒物产生，对种养一体化水肥的输送管道未造成任何堵塞，固液分离为后续的处理提供了便利。

从污水处理是否达标的角度看，卧螺离心型机组的污水处理效果也是令人满意的。根据养殖污水处理的相关要求[8，9]，本试验对3种设备处理的污水进行了检测，结果卧螺离心型机组处理的污水总氮总磷基本符合GB 18596排放标准，而其他2种设备的处理效果则较差。目前，养殖场的污水处理主要采用自然沉淀和生物发酵的方法处理[10]，效果并不理想。如果先用固液分离技术作初步处理，能大大减少污水中的有机物和其他杂质，更利于污水达标排放。

因此，综合分析后认为在污水处理前进行较彻底的固液分离，将有助于污水的后续处理和利用。猪场粪污出场后，较佳的处理工艺流程为：首先用高速离心设备（如卧式螺旋沉降离心机）对猪场污水进行固液分离，然后进入发酵池中发酵处理，最后经水肥一体化管道输送到种植基地作为液肥施用，这样既能充分利用粪污作为肥料，又能最大限度地消除污染。

参考文献：

[1] 王红梅.浅谈养殖污染及其治理[J].广西畜牧兽医，2016，32（2）：70-71.

[2] 钟 琼，袁 明.养殖污水处理新工艺及运营操作[J].价值工程，2015，34（26）：186-188.

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[4] 周虹丽，朱建华，韩 冰，等.重量法测量悬浮物浓度关键技术研究[J].海洋技术，2004，23（3）：15-20.

[5] 黄桂荣，张桂凤，刁小冬.高氯离子对工业污水处理厂出水COD测定的影响和消除[J].环境科学导刊，2015，34（4）：106-108.

[6] 阮小杏，尹丽君.风车草对生活污水中总氮总磷的去除效果研究[J].中国科技纵横，2012（14）：255-256.

[7] 杨加文，陈 椽，张明时，等.不同方法测定污水中总氮总磷的比较研究[J].贵州师范大学学报，2008，26（3）：45-47.

[8] 莫琼才，张 冰.规模养殖场污水处理和综合利用试验[J].畜牧与兽医，2011，43（6）：110-111.

[9] 黄勤楼，黄秀声，陈钟佃，等.畜禽养殖粪便污水处理及综合利用[J].安徽农学通报，2011，17（15）：20-21.

[10] 宁建凤，陈位超，李盟军，等.规模化猪场不同污水处理模式对污染物减排能力分析[J].广东农业科学，2015，42（23）：22-27.