近年来，畜禽养殖规模化、集约化得到了迅猛的发展，在解决了畜产品供给和带动农业经济发展的同时，也带来了日益严重的环境污染问题，已引起各级政府的高度重视。国家环境保护总局2001年制定了《畜禽养殖业污染排放标准》，规定了废水中化学需氧量（CODCr）、生化需氧量（BOD5）、铵态氮（NH+-N）、总磷（TP）、固体悬浮物（SS）等污染物的排放浓度。随后，在2009年环境保护部发布了《畜禽养殖业污染治理工程技术规范》，规定了3种粪污处理基本工艺模式：模式Ⅰ以能源利用为主，模式Ⅱ以污染物的无害化处理为主，模式Ⅲ以污染物的达标排放为主（简称环保型）。前两种模式要求有大量土地面积，而后一种模式则适用于土地匮乏的地区。然而，在南方地区土地资源非常稀缺，猪场没有足够多的土地来消纳废水，因此，环保型工艺必是猪场废水处理的首选。环保型工艺目的为使经处理后的废水达标排放，而其基本要求是在污水前处理中进行固液分离。

一、固液分离的重要性

猪场废水中含有大量残留的粪便、饲料等。一般来说，在采用液泡粪工艺时，废水中SS的浓度可达到20000mg/L以上，而在采用干清粪时也有3000mg/L以上，所以必须对废水进行固液分离，其作用包括以下几方面。

1.1 分离后的粪渣易处理

从废水中分离出的粪渣，含水率低，可直接外卖或制成优质有机复合肥，能给猪场带来一定经济效益。

1.2 避免设备堵塞

SS浓度过高，则会造成后续处理设备的堵塞或粪渣沉积，进而影响高效的生化处理过程，并影响出水水质。据报道，对于升流式厌氧污泥床反应器（UASB），如果进水中的SS浓度太高（＞1000mg/L），这些悬浮物则易形成浮渣，并占据了反应器的有效容积，极易导致颗粒污泥的解体，降低厌氧污泥活性，甚至堵塞管路，损坏设备。经固液分离预处理可去除污水中30%～40%的SS，提高后续污水处理工艺的处理效率，同时起到保护设备的作用。

1.3 保证后续处理系统高效运行

经固液分离后，SS、CODCr、TP等污染物能得到一定程度去除，从而降低进水负荷，为后续厌氧阶段的高效反应创造了条件。

1.4 节约土建投资

由于进水负荷的降低，可以缩短厌氧/好氧水力停留时间，进而可适当缩小厌氧池/好氧池的容积，降低造价成本。据报道，经固液分离后的废水水力停留时间较未进行固液分离的废水缩短33%，所需厌氧池的容积减少50%，土建投资降低57.7%。

1.5 利于达标排放

经固液分离后，厌氧污泥生成量大为减少，进而提升厌氧容积利用率，同时，可使厌氧消化后出水的COD浓度降到1000mg/L以下，提高后续好氧处理的效率，更易做到达标排放。因此，对废水进行固液分离对于规模化猪场废水处理的达标排放，以及对猪粪进行综合利用都极为重要。

二、固液分离技术

国内外常用到的固液分离技术主要有：筛滤、离心、过滤、浮除、沉降、絮凝等，其中应用于猪场废水处理中分离效果较好的是筛滤、离心和压滤。

筛滤是根据固体的粒度分布状况进行固液分离的方法，其去除率主要取决于筛孔的大小及粪便的新鲜程度，筛孔大，去除率低，不易堵塞，反之则去除率高，易堵塞。同样，粪便越新鲜，胶稠状颗粒越少，越易于分离，去除率高，反之则去除率低。常用筛网有斜板筛和振动筛。斜板筛是利用固体物自身的重力把粪水中的固体物分离的一种方法，其主要特点是筛板固定不动。振动筛的特点是筛体持续保持震动，加快悬浮物与筛面之间的相对运动，可减少筛孔的堵塞。

离心分离是利用废水中各种不同比重的物质在高速旋转下产生离心沉降的原理来达到固液分离，主要用于分离比重轻但又极其相近的SS成分，典型的离心沉降设备是卧式离心机，该机型在粪水TS为8%时，其去除率达到61%。虽然该种设备分离效率高，但同时存在价格昂贵、能耗大、运行成本高、维修困难等问题。因此，其推广应用受到一定限制。

压滤分离根据其工作原理不同可分为板框压滤，带式压滤和螺旋挤压。板框压滤机通过板框的挤压，使污泥内的水通过滤布排出，达到脱水目的。带式压滤机由上下2条的滤带夹带着污泥层，从一连串有规律排列的辊压筒中呈S形经过，依靠滤带本身的张力形成对污泥层的压榨和剪切力，把污泥层中的毛细水挤压出来，获得含固量较高的泥饼，从而实现污泥脱水。螺旋挤压是将重力过滤、挤压过滤以及高压压榨融为一体的分离技术。

以上3种固液分离技术都有相应的设备，以供不同的选择需要。

三、固液分离机选型

市面上固液分离机种类众多，不同类型固液分离机的去污能力差别很大，且不同规模猪场其废水量、污染物浓度也不尽相同。因此，如何选好适合的机型已成为猪场废水前处理的关键。笔者就常用5种机型的性能、特点进行了总结，以作为选型的参考依据。

在固液分离机选型时，除考虑其性能外，还应根据猪场规模、水量、清粪工艺等实际情况来选择。猪场规模大小决定废水量多少，从而影响固液分离机数量的选择。清粪工艺的不同决定废水特征的不用，采用干清粪工艺，废水TS浓度较低，选择斜板筛机型性价比较高；采用液泡粪工艺，TS浓度高，且粪便经过一定程度发酵，宜选用震动筛，如果量小也可选用离心机；采用机械刮粪工艺，尿液和粪便未分离，选用螺旋挤压机可获得较好的效果。

四、固液分离机应用设计

4.1 工艺流程

在南方地区，大部分猪场采用干清粪工艺，因此文章采用的废水前处理工艺以斜板筛为例（也适用振动筛）。该工艺要求：①全场采用干清粪模式。②已实行雨污分流，避免大雨天气雨水的涌入，造成这个系统崩溃。③经固液分离后，废水不直排，进入后续处理系统。

4.2 工艺说明及设计

4.2.1 格栅

格栅条设置在进水口的前端，主要是拦截胎衣、线条等易造成水泵堵塞的杂物。格栅有2重，第1重为粗格栅，间距为25mm，第2重为细格栅，间距为15mm，要求为不锈钢材质，摆放角度为45°。

4.2.2 集污池

集污池主要功能是收集废水，进行暂时贮存。由于畜禽舍冲洗水排放的不稳定性，集污池还起到调节水量的作用，以保证后续固液分离机的稳态连续运行。集污池内配有搅拌机、污水提升泵及液位计。搅拌机是将粪便和污水搅拌均匀，使得固液分离机进水均衡，同时，还可防止粪渣沉淀发酵（发酵后的粪渣难以分离），以确保稳定的分离效率。污水提升泵是将污水持续、稳定地输送，鉴于猪场废水成分的复杂性，要求必须选择切割式水泵。切割泵能把集水池中的稻草、浮渣、塑料制品以及纤维状物体切碎并顺利排放，无须人工清理池中的浮渣和悬浮物，有效地降低了管路堵塞的几率，避免了常规处理中定期清池、清理管路的麻烦，节省了人工管理的费用。集污池中设有液位计，通过水位的落差来控制固液分离机的运行，无需专人管理。

集污池的大小是根据猪场日排放废水量来设计，一般要求废水在集污池的停留时间≤3h，以防止粪渣因停留时间过长而发酵。池体采用地下圆形结构，一方面，废水能自流进入集污池，减少提升动力消耗；另一方面，采用圆形结构，墙体受力均衡，并可避免搅拌死角存在。池深在2.5m～4m之间，池体直径在3m～4m之间，容积在24m³～50m³之间较合适，太大则不符合搅拌机的设计要求。为了避免突发事件的发生（如停电、机器故障、暴雨）而导致污水溢出池体的情况出现，在集污池一侧设置溢流口，与后续处理系统连通。此外，为了周边安全，在集污池四周设置了围栏。

4.3.3 固液分离机台

固液分离机平台的基本功能是为固液分离机提供安装平台。同时，为了方便清理分离后的粪渣，在机台旁边应建粪渣存储池。池内设一定坡度，池壁设闸门，当猪粪车后车到池边时，打开闸门，大部分粪渣即可落入车中，既减少了人力重新将粪渣装车的工序，也提高了工作效率，并节省了人工管理费用。

4.2.4 固液分离机

固液分离机是整个前处理工艺中的核心部分。对于干清粪的猪场，TS浓度在3%左右，固液分离机宜采用斜板筛，并带有自动冲洗功能的机型，这样可使过滤、挤干、洗网、停机全自动控制，实现无人值守。

固液分离机正常运行时间为4h～6h，日处理量为240m³。当需处理的污水量超过240m³时，应使粪渣停留时间不能过长，并配2台或2台以上的固液分离机，同时开机运行，才能确保处理及时。

五、工程案例

广东省清远市某养猪场，存栏母猪2500头，猪舍实行雨污分离和干清粪工艺，污水主要来自猪舍尿液、冲洗水，污水总量200m³/d。在前处理采用上述工艺后，CODCr、SS去除率分别为30%和48%，大大减少后续处理系统的压力。

六、结语

对于要求废水达标排放的规模化猪场，其废水前处理采用固液分离工艺是非常必要的。建议在固液分离机配套过程中，需根据猪场规模、清粪工艺、固液分离机性能等几个方面综合考虑，并结合整个前处理工艺流程合理设计格栅、集污池、固液分离机平台，为废水的达标排放提供保证。