固液分離機在南方規(guī)模化豬場廢水前處理中的應用分析
行業(yè)動態(tài)
近年來，畜禽養(yǎng)殖規(guī)?；?、集約化得到了迅猛的發(fā)展，在解決了畜產(chǎn)品供給和帶動農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展的同時，也帶來了日益嚴重的環(huán)境污染問題，已引起各級政府的高度重視。國家環(huán)境保護總局2001年制定了《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染排放標準》，規(guī)定了廢水中化學需氧量（CODCr）、生化需氧量（BOD5）、銨態(tài)氮（NH+-N）、總磷（TP）、固體懸浮物（SS）等污染物的排放濃度。隨后，在2009年環(huán)境保護部發(fā)布了《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染治理工程技術(shù)規(guī)范》，規(guī)定了3種糞污處理基本工藝模式：模式Ⅰ以能源利用為主，模式Ⅱ以污染物的無害化處理為主，模式Ⅲ以污染物的達標排放為主（簡稱環(huán)保型）。前兩種模式要求有大量土地面積，而后一種模式則適用于土地匱乏的地區(qū)。然而，在南方地區(qū)土地資源非常稀缺，豬場沒有足夠多的土地來消納廢水，因此，環(huán)保型工藝必是豬場廢水處理的首選。環(huán)保型工藝目的為使經(jīng)處理后的廢水達標排放，而其基本要求是在污水前處理中進行固液分離。
一、固液分離的重要性
豬場廢水中含有大量殘留的糞便、飼料等。一般來說，在采用液泡糞工藝時，廢水中SS的濃度可達到20000mg/L以上，而在采用干清糞時也有3000mg/L以上，所以必須對廢水進行固液分離，其作用包括以下幾方面。
1.1 分離后的糞渣易處理
從廢水中分離出的糞渣，含水率低，可直接外賣或制成優(yōu)質(zhì)有機復合肥，能給豬場帶來一定經(jīng)濟效益。
1.2 避免設備堵塞
SS濃度過高，則會造成后續(xù)處理設備的堵塞或糞渣沉積，進而影響高效的生化處理過程，并影響出水水質(zhì)。據(jù)報道，對于升流式厭氧污泥床反應器（UASB），如果進水中的SS濃度太高（＞1000mg/L），這些懸浮物則易形成浮渣，并占據(jù)了反應器的有效容積，極易導致顆粒污泥的解體，降低厭氧污泥活性，甚至堵塞管路，損壞設備。經(jīng)固液分離預處理可去除污水中30%～40%的SS，提高后續(xù)污水處理工藝的處理效率，同時起到保護設備的作用。
1.3 保證后續(xù)處理系統(tǒng)高效運行
經(jīng)固液分離后，SS、CODCr、TP等污染物能得到一定程度去除，從而降低進水負荷，為后續(xù)厭氧階段的高效反應創(chuàng)造了條件。
1.4 節(jié)約土建投資
由于進水負荷的降低，可以縮短厭氧/好氧水力停留時間，進而可適當縮小厭氧池/好氧池的容積，降低造價成本。據(jù)報道，經(jīng)固液分離后的廢水水力停留時間較未進行固液分離的廢水縮短33%，所需厭氧池的容積減少50%，土建投資降低57.7%。
1.5 利于達標排放
經(jīng)固液分離后，厭氧污泥生成量大為減少，進而提升厭氧容積利用率，同時，可使厭氧消化后出水的COD濃度降到1000mg/L以下，提高后續(xù)好氧處理的效率，更易做到達標排放。因此，對廢水進行固液分離對于規(guī)?；i場廢水處理的達標排放，以及對豬糞進行綜合利用都極為重要。
二、固液分離技術(shù)
國內(nèi)外常用到的固液分離技術(shù)主要有：篩濾、離心、過濾、浮除、沉降、絮凝等，其中應用于豬場廢水處理中分離效果較好的是篩濾、離心和壓濾。
篩濾是根據(jù)固體的粒度分布狀況進行固液分離的方法，其去除率主要取決于篩孔的大小及糞便的新鮮程度，篩孔大，去除率低，不易堵塞，反之則去除率高，易堵塞。同樣，糞便越新鮮，膠稠狀顆粒越少，越易于分離，去除率高，反之則去除率低。常用篩網(wǎng)有斜板篩和振動篩。斜板篩是利用固體物自身的重力把糞水中的固體物分離的一種方法，其主要特點是篩板固定不動。振動篩的特點是篩體持續(xù)保持震動，加快懸浮物與篩面之間的相對運動，可減少篩孔的堵塞。
離心分離是利用廢水中各種不同比重的物質(zhì)在高速旋轉(zhuǎn)下產(chǎn)生離心沉降的原理來達到固液分離，主要用于分離比重輕但又極其相近的SS成分，典型的離心沉降設備是臥式離心機，該機型在糞水TS為8%時，其去除率達到61%。雖然該種設備分離效率高，但同時存在價格昂貴、能耗大、運行成本高、維修困難等問題。因此，其推廣應用受到一定限制。
壓濾分離根據(jù)其工作原理不同可分為板框壓濾，帶式壓濾和螺旋擠壓。板框壓濾機通過板框的擠壓，使污泥內(nèi)的水通過濾布排出，達到脫水目的。帶式壓濾機由上下2條的濾帶夾帶著污泥層，從一連串有規(guī)律排列的輥壓筒中呈S形經(jīng)過，依靠濾帶本身的張力形成對污泥層的壓榨和剪切力，把污泥層中的毛細水擠壓出來，獲得含固量較高的泥餅，從而實現(xiàn)污泥脫水。螺旋擠壓是將重力過濾、擠壓過濾以及高壓壓榨融為一體的分離技術(shù)。
以上3種固液分離技術(shù)都有相應的設備，以供不同的選擇需要。
三、固液分離機選型
市面上固液分離機種類眾多，不同類型固液分離機的去污能力差別很大，且不同規(guī)模豬場其廢水量、污染物濃度也不盡相同。因此，如何選好適合的機型已成為豬場廢水前處理的關(guān)鍵。筆者就常用5種機型的性能、特點進行了總結(jié)，以作為選型的參考依據(jù)。
機型 | 評價指標 | |||||
去除率 | 糞渣含水率（%） | 處理能力（m3/h） | 適用范圍 | 主要缺點 | ||
CODCr（%） | TS（%） | |||||
板框壓濾機 | 86.3 | 85.5 | 不穩(wěn)定 | 4.2 | 難脫水的污泥 | 間歇性操作；中間輸液管道易被堵塞；處理能力較低。 |
離心機 | 72.4 | 73.5 | 65.1 | 4.6 | 密度相差較大的污泥 | 不適于密度差很小的污泥；價格昂貴，能耗大；處理能力低。 |
斜板篩擠壓機 | 48.8 | 49.7 | 70.1 | 19.3 | TS≤5% | 篩孔易堵塞；分離糞渣水分偏高。 |
振動篩擠壓機 | 61.2 | 62.6 | 53.2 | 14.7 | TS≤10% | TS＞10%時，分離性能下降 |
螺旋擠壓機 | - | 40 | 65～73 | 10～18 | TS為3%～8% | 進水TS不宜太低；TS去除率較低。 |
在固液分離機選型時，除考慮其性能外，還應根據(jù)豬場規(guī)模、水量、清糞工藝等實際情況來選擇。豬場規(guī)模大小決定廢水量多少，從而影響固液分離機數(shù)量的選擇。清糞工藝的不同決定廢水特征的不用，采用干清糞工藝，廢水TS濃度較低，選擇斜板篩機型性價比較高；采用液泡糞工藝，TS濃度高，且糞便經(jīng)過一定程度發(fā)酵，宜選用震動篩，如果量小也可選用離心機；采用機械刮糞工藝，尿液和糞便未分離，選用螺旋擠壓機可獲得較好的效果。
四、固液分離機應用設計
4.1 工藝流程
在南方地區(qū)，大部分豬場采用干清糞工藝，因此文章采用的廢水前處理工藝以斜板篩為例（也適用振動篩）。該工藝要求：①全場采用干清糞模式。②已實行雨污分流，避免大雨天氣雨水的涌入，造成這個系統(tǒng)崩潰。③經(jīng)固液分離后，廢水不直排，進入后續(xù)處理系統(tǒng)。
4.2 工藝說明及設計
4.2.1 格柵
格柵條設置在進水口的前端，主要是攔截胎衣、線條等易造成水泵堵塞的雜物。格柵有2重，第1重為粗格柵，間距為25mm，第2重為細格柵，間距為15mm，要求為不銹鋼材質(zhì)，擺放角度為45°。
4.2.2 集污池
集污池主要功能是收集廢水，進行暫時貯存。由于畜禽舍沖洗水排放的不穩(wěn)定性，集污池還起到調(diào)節(jié)水量的作用，以保證后續(xù)固液分離機的穩(wěn)態(tài)連續(xù)運行。集污池內(nèi)配有攪拌機、污水提升泵及液位計。攪拌機是將糞便和污水攪拌均勻，使得固液分離機進水均衡，同時，還可防止糞渣沉淀發(fā)酵（發(fā)酵后的糞渣難以分離），以確保穩(wěn)定的分離效率。污水提升泵是將污水持續(xù)、穩(wěn)定地輸送，鑒于豬場廢水成分的復雜性，要求必須選擇切割式水泵。切割泵能把集水池中的稻草、浮渣、塑料制品以及纖維狀物體切碎并順利排放，無須人工清理池中的浮渣和懸浮物，有效地降低了管路堵塞的幾率，避免了常規(guī)處理中定期清池、清理管路的麻煩，節(jié)省了人工管理的費用。集污池中設有液位計，通過水位的落差來控制固液分離機的運行，無需專人管理。
集污池的大小是根據(jù)豬場日排放廢水量來設計，一般要求廢水在集污池的停留時間≤3h，以防止糞渣因停留時間過長而發(fā)酵。池體采用地下圓形結(jié)構(gòu)，一方面，廢水能自流進入集污池，減少提升動力消耗；另一方面，采用圓形結(jié)構(gòu)，墻體受力均衡，并可避免攪拌死角存在。池深在2.5m～4m之間，池體直徑在3m～4m之間，容積在24m3～50m3之間較合適，太大則不符合攪拌機的設計要求。為了避免突發(fā)事件的發(fā)生（如停電、機器故障、暴雨）而導致污水溢出池體的情況出現(xiàn)，在集污池一側(cè)設置溢流口，與后續(xù)處理系統(tǒng)連通。此外，為了周邊安全，在集污池四周設置了圍欄。
4.3.3 固液分離機臺
固液分離機平臺的基本功能是為固液分離機提供安裝平臺。同時，為了方便清理分離后的糞渣，在機臺旁邊應建糞渣存儲池。池內(nèi)設一定坡度，池壁設閘門，當豬糞車后車到池邊時，打開閘門，大部分糞渣即可落入車中，既減少了人力重新將糞渣裝車的工序，也提高了工作效率，并節(jié)省了人工管理費用。
4.2.4 固液分離機
固液分離機是整個前處理工藝中的核心部分。對于干清糞的豬場，TS濃度在3%左右，固液分離機宜采用斜板篩，并帶有自動沖洗功能的機型，這樣可使過濾、擠干、洗網(wǎng)、停機全自動控制，實現(xiàn)無人值守。
固液分離機正常運行時間為4h～6h，日處理量為240m3。當需處理的污水量超過240m3時，應使糞渣停留時間不能過長，并配2臺或2臺以上的固液分離機，同時開機運行，才能確保處理及時。
五、工程案例
廣東省清遠市某養(yǎng)豬場，存欄母豬2500頭，豬舍實行雨污分離和干清糞工藝，污水主要來自豬舍尿液、沖洗水，污水總量200m3/d。在前處理采用上述工藝后，CODCr、SS去除率分別為30%和48%，大大減少后續(xù)處理系統(tǒng)的壓力。
六、結(jié)語
對于要求廢水達標排放的規(guī)?；i場，其廢水前處理采用固液分離工藝是非常必要的。建議在固液分離機配套過程中，需根據(jù)豬場規(guī)模、清糞工藝、固液分離機性能等幾個方面綜合考慮，并結(jié)合整個前處理工藝流程合理設計格柵、集污池、固液分離機平臺，為廢水的達標排放提供保證。
