固液分離機(jī)在南方規(guī)?；i場(chǎng)廢水前處理中的應(yīng)用分析
行業(yè)動(dòng)態(tài)
近年來(lái)，畜禽養(yǎng)殖規(guī)模化、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(dòng)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)，也帶來(lái)了日益嚴(yán)重的環(huán)境污染問題，已引起各級(jí)政府的高度重視。國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局2001年制定了《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染排放標(biāo)準(zhǔn)》，規(guī)定了廢水中化學(xué)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(hù)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(wú)害化處理為主，模式Ⅲ以污染物的達(dá)標(biāo)排放為主（簡(jiǎn)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(chǎng)沒有足夠多的土地來(lái)消納廢水，因此，環(huán)保型工藝必是豬場(chǎng)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(dá)標(biāo)排放，而其基本要求是在污水前處理中進(jìn)行固液分離。
一、固液分離的重要性
豬場(chǎng)廢水中含有大量殘留的糞便、飼料等。一般來(lái)說，在采用液泡糞工藝時(shí)，廢水中SS的濃度可達(dá)到20000mg/L以上，而在采用干清糞時(shí)也有3000mg/L以上，所以必須對(duì)廢水進(jìn)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(jī)復(fù)合肥，能給豬場(chǎng)帶來(lái)一定經(jīng)濟(jì)效益。
1.2 避免設(shè)備堵塞
SS濃度過高，則會(huì)造成后續(xù)處理設(shè)備的堵塞或糞渣沉積，進(jìn)而影響高效的生化處理過程，并影響出水水質(zhì)。據(jù)報(bào)道，對(duì)于升流式厭氧污泥床反應(yīng)器（UASB），如果進(jìn)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(yīng)器的有效容積，極易導(dǎo)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(shè)備。經(jīng)固液分離預(yù)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(shí)起到保護(hù)設(shè)備的作用。
1.3 保證后續(xù)處理系統(tǒng)高效運(yùn)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(jìn)水負(fù)荷，為后續(xù)厭氧階段的高效反應(yīng)創(chuàng)造了條件。
1.4 節(jié)約土建投資
由于進(jìn)水負(fù)荷的降低，可以縮短厭氧/好氧水力停留時(shí)間，進(jìn)而可適當(dāng)縮小厭氧池/好氧池的容積，降低造價(jià)成本。據(jù)報(bào)道，經(jīng)固液分離后的廢水水力停留時(shí)間較未進(jìn)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(dá)標(biāo)排放
經(jīng)固液分離后，厭氧污泥生成量大為減少，進(jìn)而提升厭氧容積利用率，同時(shí)，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(dá)標(biāo)排放。因此，對(duì)廢水進(jìn)行固液分離對(duì)于規(guī)?；i場(chǎng)廢水處理的達(dá)標(biāo)排放，以及對(duì)豬糞進(jìn)行綜合利用都極為重要。
二、固液分離技術(shù)
國(guó)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(yīng)用于豬場(chǎng)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(jìn)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(dòng)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(diǎn)是篩板固定不動(dòng)。振動(dòng)篩的特點(diǎn)是篩體持續(xù)保持震動(dòng)，加快懸浮物與篩面之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，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(lái)達(dá)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(shè)備是臥式離心機(jī)，該機(jī)型在糞水TS為8%時(shí)，其去除率達(dá)到61%。雖然該種設(shè)備分離效率高，但同時(shí)存在價(jià)格昂貴、能耗大、運(yùn)行成本高、維修困難等問題。因此，其推廣應(yīng)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(jī)通過板框的擠壓，使污泥內(nèi)的水通過濾布排出，達(dá)到脫水目的。帶式壓濾機(jī)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(duì)污泥層的壓榨和剪切力，把污泥層中的毛細(xì)水?dāng)D壓出來(lái)，獲得含固量較高的泥餅，從而實(shí)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(yīng)的設(shè)備，以供不同的選擇需要。
三、固液分離機(jī)選型
市面上固液分離機(jī)種類眾多，不同類型固液分離機(jī)的去污能力差別很大，且不同規(guī)模豬場(chǎng)其廢水量、污染物濃度也不盡相同。因此，如何選好適合的機(jī)型已成為豬場(chǎng)廢水前處理的關(guān)鍵。筆者就常用5種機(jī)型的性能、特點(diǎn)進(jìn)行了總結(jié)，以作為選型的參考依據(jù)。
機(jī)型 | 評(píng)價(jià)指標(biāo) | |||||
去除率 | 糞渣含水率（%） | 處理能力（m3/h） | 適用范圍 | 主要缺點(diǎn) | ||
CODCr（%） | TS（%） | |||||
板框壓濾機(jī) | 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(jī) | 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(jià)格昂貴，能耗大；處理能力低。 |
斜板篩擠壓機(jī) | 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(dòng)篩擠壓機(jī) | 61.2 | 62.6 | 53.2 | 14.7 | TS≤10% | TS＞10%時(shí)，分離性能下降 |
螺旋擠壓機(jī) | - | 40 | 65～73 | 10～18 | TS為3%～8% | 進(jìn)水TS不宜太低；TS去除率較低。 |
在固液分離機(jī)選型時(shí)，除考慮其性能外，還應(yīng)根據(jù)豬場(chǎng)規(guī)模、水量、清糞工藝等實(shí)際情況來(lái)選擇。豬場(chǎng)規(guī)模大小決定廢水量多少，從而影響固液分離機(jī)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(jī)型性價(jià)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(dòng)篩，如果量小也可選用離心機(jī)；采用機(jī)械刮糞工藝，尿液和糞便未分離，選用螺旋擠壓機(jī)可獲得較好的效果。
四、固液分離機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)
4.1 工藝流程
在南方地區(qū)，大部分豬場(chǎng)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(dòng)篩）。該工藝要求：①全場(chǎng)采用干清糞模式。②已實(shí)行雨污分流，避免大雨天氣雨水的涌入，造成這個(gè)系統(tǒng)崩潰。③經(jīng)固液分離后，廢水不直排，進(jìn)入后續(xù)處理系統(tǒng)。
4.2 工藝說明及設(shè)計(jì)
4.2.1 格柵
格柵條設(shè)置在進(jìn)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(xì)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(jìn)行暫時(shí)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(jī)的穩(wěn)態(tài)連續(xù)運(yùn)行。集污池內(nèi)配有攪拌機(jī)、污水提升泵及液位計(jì)。攪拌機(jī)是將糞便和污水?dāng)嚢杈鶆颍沟霉桃悍蛛x機(jī)進(jìn)水均衡，同時(shí)，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(chǎng)廢水成分的復(fù)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(wú)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(fèi)用。集污池中設(shè)有液位計(jì)，通過水位的落差來(lái)控制固液分離機(jī)的運(yùn)行，無(wú)需專人管理。
集污池的大小是根據(jù)豬場(chǎng)日排放廢水量來(lái)設(shè)計(jì)，一般要求廢水在集污池的停留時(shí)間≤3h，以防止糞渣因停留時(shí)間過長(zhǎng)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(jìn)入集污池，減少提升動(dòng)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(jī)的設(shè)計(jì)要求。為了避免突發(fā)事件的發(fā)生（如停電、機(jī)器故障、暴雨）而導(dǎo)致污水溢出池體的情況出現(xiàn)，在集污池一側(cè)設(shè)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(shè)置了圍欄。
4.3.3 固液分離機(jī)臺(tái)
固液分離機(jī)平臺(tái)的基本功能是為固液分離機(jī)提供安裝平臺(tái)。同時(shí)，為了方便清理分離后的糞渣，在機(jī)臺(tái)旁邊應(yīng)建糞渣存儲(chǔ)池。池內(nèi)設(shè)一定坡度，池壁設(shè)閘門，當(dāng)豬糞車后車到池邊時(shí)，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(fèi)用。
4.2.4 固液分離機(jī)
固液分離機(jī)是整個(gè)前處理工藝中的核心部分。對(duì)于干清糞的豬場(chǎng)，TS濃度在3%左右，固液分離機(jī)宜采用斜板篩，并帶有自動(dòng)沖洗功能的機(jī)型，這樣可使過濾、擠干、洗網(wǎng)、停機(jī)全自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守。
固液分離機(jī)正常運(yùn)行時(shí)間為4h～6h，日處理量為240m3。當(dāng)需處理的污水量超過240m3時(shí)，應(yīng)使糞渣停留時(shí)間不能過長(zhǎng)，并配2臺(tái)或2臺(tái)以上的固液分離機(jī)，同時(shí)開機(jī)運(yùn)行，才能確保處理及時(shí)。
五、工程案例
廣東省清遠(yuǎn)市某養(yǎng)豬場(chǎng)，存欄母豬2500頭，豬舍實(shí)行雨污分離和干清糞工藝，污水主要來(lái)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(yǔ)
對(duì)于要求廢水達(dá)標(biāo)排放的規(guī)模化豬場(chǎng)，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(jī)配套過程中，需根據(jù)豬場(chǎng)規(guī)模、清糞工藝、固液分離機(jī)性能等幾個(gè)方面綜合考慮，并結(jié)合整個(gè)前處理工藝流程合理設(shè)計(jì)格柵、集污池、固液分離機(jī)平臺(tái)，為廢水的達(dá)標(biāo)排放提供保證。
