疊螺式畜禽糞污脫水設(shè)備的設(shè)計(jì)
行業(yè)動(dòng)態(tài)
近年來，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)和城鄉(xiāng)居民生活水平的不斷提高，畜禽產(chǎn)品的市場(chǎng)需求日益擴(kuò)大，促進(jìn)了我國(guó)的畜禽養(yǎng)殖業(yè)向規(guī)?；⒓s化方向發(fā)展，在大大提高了畜禽產(chǎn)品產(chǎn)量的同時(shí)，養(yǎng)殖場(chǎng)畜禽糞污的排放量也急劇增長(zhǎng)。畜禽糞污中有機(jī)物濃度高，含有大量的懸浮物和病菌，因此造成了非常嚴(yán)重的環(huán)境污染，在不少地區(qū)已成為城鎮(zhèn)周邊地帶和人口稠密地區(qū)的主要污染源。
由于畜禽糞污中含有有機(jī)物和氮、磷、鉀等營(yíng)養(yǎng)成分，經(jīng)適當(dāng)處理后固體部分可通過堆肥好氧發(fā)酵生產(chǎn)有機(jī)肥，液體部分可作為液體肥料，但資源化的利用對(duì)糞污的含水率有一定的要求，而養(yǎng)殖場(chǎng)排出的畜禽糞污不僅量大，且含水率高，難于運(yùn)輸、存放和直接利用，因此對(duì)畜禽糞污進(jìn)行一定程度的脫水處理是糞污資源化利用的重要環(huán)節(jié)?，F(xiàn)將疊螺式畜禽糞污脫水設(shè)備的設(shè)計(jì)報(bào)道如下。
一、疊螺式脫水設(shè)備的總體設(shè)計(jì)
1.1 畜禽糞污處理的工藝流程
畜禽糞污的含水率根據(jù)種類和糞便清理方式的不同而有所差異，豬糞便的含水率為80%～85%，奶牛的糞便為83.20～86.36%，雞的糞便為50%～75%，水沖洗糞的含水率則更高。
畜禽糞污的脫水工藝流程是將含水率為85%左右的糞污經(jīng)絮凝劑和混凝劑絮凝沉淀，以高壓泵送至疊螺式脫水設(shè)備，裝備由重力壓榨區(qū)和高壓壓榨區(qū)組成。由于經(jīng)絮凝沉淀后的糞便污水極易失去間隙水，在疊螺式脫水裝備內(nèi)的重力壓榨區(qū)進(jìn)行一級(jí)脫水；隨著螺旋軸的不斷輸送擠壓，糞污受到的壓力逐漸增大，在高壓下進(jìn)行二次脫水。在裝備的出料端，通過調(diào)節(jié)背壓板的位置來調(diào)整裝備內(nèi)的壓力，以保證從設(shè)備排除的畜禽糞污含水率≤45%～55%，濾液經(jīng)設(shè)備的排水口排入濾液池。
1.2 機(jī)械脫水設(shè)備的選擇
在畜禽糞污的脫水方法中，由于機(jī)械脫水使用方便、能耗低、能連續(xù)作業(yè)，因此比較適合規(guī)模養(yǎng)殖場(chǎng)。而機(jī)械脫水設(shè)備中又分為離心脫水機(jī)、螺旋擠壓式、斜板篩、轉(zhuǎn)動(dòng)篩等。斜板篩、轉(zhuǎn)動(dòng)篩都屬于篩分的固液分離方式，去除率取決于篩孔的大小，缺點(diǎn)是去除率低、篩孔容易堵塞。離心脫水設(shè)備在國(guó)內(nèi)化工廠家污泥處理中被廣泛使用，而螺旋擠壓式脫水設(shè)備無論在國(guó)內(nèi)還是國(guó)外都是較為先進(jìn)的環(huán)保污泥處理設(shè)備，能耗低、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪音小。項(xiàng)目選用設(shè)計(jì)的疊螺式脫水設(shè)備為螺旋擠壓式中的一種，在糞污處理中脫水效果更好，在成本控制和穩(wěn)定性上具有很大的優(yōu)勢(shì)。
1.3 疊螺式脫水設(shè)備的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
在此機(jī)構(gòu)中，變徑動(dòng)定環(huán)經(jīng)固定螺栓和固定板固定在設(shè)備外殼上。螺旋軸為變徑螺旋軸，一端設(shè)置有一凹槽，與設(shè)備外殼一端內(nèi)置的圓柱形凸臺(tái)嵌合，另一端的減速電機(jī)連接后一同固定在設(shè)備支架上。進(jìn)料口設(shè)置于螺旋軸的前端，出料口設(shè)置于螺旋軸的后端。壓緊板與變徑動(dòng)定環(huán)相連，背壓板設(shè)置于螺旋軸的后端。集液槽和排液口設(shè)置于設(shè)備支架上。整個(gè)工藝處理過程冷態(tài)操作，不需要熱源。
減速電機(jī)帶動(dòng)變徑動(dòng)定環(huán)和螺旋軸一同旋轉(zhuǎn)，變徑動(dòng)定環(huán)從進(jìn)料口到接近減速電機(jī)處，內(nèi)徑逐漸減小，變徑螺旋軸從接近進(jìn)料口到接近減速電機(jī)處，外徑逐漸增大，螺旋軸旋片的螺距逐漸減小，從而促使設(shè)備內(nèi)有效空間逐步減小。糞便污水隨螺旋軸旋片的推送向出料口移動(dòng)，空間被不斷地?cái)D壓，所受的壓力也隨之逐漸增大，并在高壓擠壓壓榨作用下開始脫水。濾液從動(dòng)定環(huán)所形成的濾縫中排出，經(jīng)集液槽收集后從排液口排出。通過調(diào)節(jié)背壓板與出料口的間隙，可調(diào)節(jié)設(shè)置設(shè)備中的壓力。變徑動(dòng)定環(huán)不斷地摩擦，可有效除去間隙內(nèi)滯留的固體污泥，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備無堵塞、連續(xù)運(yùn)行的功能。
1.4 設(shè)備主要技術(shù)參數(shù)
疊螺式畜禽糞污脫水設(shè)備主要技術(shù)參數(shù)如下：
機(jī)械尺寸（長(zhǎng)×寬×高）：3530mm×990mm×2100mm
設(shè)備凈重：920kg。
運(yùn)行重量：1330kg。
螺旋軸規(guī)格：φ200mm。
出料口高度：700mm。
電機(jī)功率：5.5kW。
處理后含水率：45%～55%。
二、疊螺式脫水裝備主要部件的設(shè)計(jì)
2.1 電動(dòng)機(jī)與減速機(jī)構(gòu)的選擇確定
設(shè)備螺旋軸的長(zhǎng)度需綜合考慮糞污的處理量和設(shè)備的工作穩(wěn)定性，因此軸長(zhǎng)不宜過長(zhǎng)。在軸長(zhǎng)的基礎(chǔ)上由公式計(jì)算出電動(dòng)機(jī)功率的大小。公式：Po=k×Q（WLk+H）/367
式中：Po為設(shè)備所需功率；k為備用系數(shù)；Q為糞污處理量；W為阻力系統(tǒng)；Lk為螺旋軸水平投影長(zhǎng)度；H為螺旋軸垂直投影長(zhǎng)度。
計(jì)算出螺旋軸所需功率為3.2kW，選擇擺線針輪減速機(jī)，則電動(dòng)機(jī)功率為4.6kW。根據(jù)市場(chǎng)主流機(jī)型選型，并綜合考慮日常使用堵塞等情況，選擇功率為5.5kW的三相異步電動(dòng)機(jī)。
2.2 螺旋軸及旋片的設(shè)計(jì)
螺旋軸采用變徑結(jié)構(gòu)，從進(jìn)料口到出料口，外徑逐漸增大。進(jìn)料口直徑為φ145mm，出料口直徑為φ200mm。螺旋軸工作部分總長(zhǎng)為2800mm。螺旋軸材質(zhì)選用45鋼，空心結(jié)構(gòu)。
螺旋軸旋片采用單頭螺旋葉片，螺距采取變距結(jié)構(gòu)，整體分為兩部分，進(jìn)料口段至中間段螺距設(shè)計(jì)的較大，螺距設(shè)置為180mm，設(shè)置7片旋片，從中間段到出料口處根據(jù)含水率的不同設(shè)置螺距依次降低10mm。旋片厚度為5mm，考慮到工作環(huán)境的腐蝕性和耐磨要求，旋片的材質(zhì)選用304不銹鋼，推料面噴涂合金材質(zhì)。旋片的直徑計(jì)算后圓整取值為φ300mm。
變徑螺旋軸推送糞污從進(jìn)料口移至出料口，整個(gè)過程中螺旋軸旋片的螺距逐漸較小，使得設(shè)備中內(nèi)部空間逐漸減小，糞污被高壓壓縮，失去一部分水分。
2.3 動(dòng)環(huán)和定環(huán)的設(shè)計(jì)與布置
動(dòng)環(huán)和定環(huán)在脫水設(shè)備中起到過濾的作用，取代了傳統(tǒng)的篩網(wǎng)。特別是使用了絮凝劑后，糞污中分散的細(xì)粒能絮凝成固化團(tuán)塊，易造成篩網(wǎng)堵塞，采用動(dòng)定環(huán)后其層疊可動(dòng)的結(jié)構(gòu)可以避免傳統(tǒng)篩網(wǎng)的堵塞現(xiàn)象。
動(dòng)環(huán)和定環(huán)相互層疊，螺旋軸貫穿其中形成過濾主體，糞污在推進(jìn)過程中受到背壓板形成的內(nèi)壓作用實(shí)現(xiàn)充分脫水，濾液從定環(huán)和動(dòng)環(huán)所形成的濾縫排出，泥餅從設(shè)備的末端排出。螺旋軸在輸送糞污的同時(shí)，推動(dòng)游動(dòng)環(huán)做圓周運(yùn)動(dòng)，具有自動(dòng)清潔濾縫的功能，防止堵塞，從而確保脫水機(jī)持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。
動(dòng)環(huán)與定環(huán)交叉安裝，定環(huán)與定環(huán)之間用墊片隔開，動(dòng)環(huán)位于兩定環(huán)之間，相對(duì)于定環(huán)產(chǎn)生一定的錯(cuò)移。動(dòng)環(huán)和定環(huán)采用304不銹鋼，2mm厚度，定環(huán)安裝在相互間隔120°支撐桿上。動(dòng)環(huán)和定環(huán)之間的過濾間隙設(shè)置為1mm。動(dòng)環(huán)的內(nèi)徑在設(shè)計(jì)時(shí)要略小于定環(huán)內(nèi)徑和螺旋軸旋片外徑。可取定環(huán)內(nèi)徑為303mm，動(dòng)環(huán)內(nèi)徑為297mm。
三、試制與結(jié)論
項(xiàng)目承擔(dān)單位基于現(xiàn)有疊螺式脫水機(jī)的基礎(chǔ)上對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行了樣品試制，并應(yīng)用于規(guī)?；i場(chǎng)。產(chǎn)品試用試驗(yàn)時(shí)采用的是豬場(chǎng)的豬糞，經(jīng)過運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)表明，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、易于操作，主要特點(diǎn)如下：
①經(jīng)過脫水設(shè)備處理后，糞污的含水率為50%左右，是較為理想的堆肥初始含水率。
②相比于常用的離心脫水機(jī)，運(yùn)行成本低、噪聲低。設(shè)備采用了螺旋軸變徑結(jié)構(gòu)和旋片的螺距不等結(jié)構(gòu)，脫水效果更好。
③由于采用了全封閉箱體，有效地減少了惡臭氣體的散發(fā)，減少了環(huán)境的污染。
④設(shè)備采用動(dòng)定環(huán)結(jié)構(gòu)，有效防止固化物的堵塞，具有自我清洗功能。但是，不擅于顆粒大、硬度大的糞污處理。
