1 引言

随着中国经济的发展，人民生活水平的提高，环境问题也日益受到重视。我国大力提倡发展绿色经济，伴随着《污水综合排放标准》（GB8976-1996）以及各行业排放标准等法规相继出台，畜禽粪便回收利用，变废为宝，大有可为。在畜禽粪便处理工艺流程中，固液分离是一道必不可少的前期处理工序。畜禽粪便通过固液分离，不仅降低了污水中固体质量的含量，而且分离后粪渣含水率大为降低，为后期干燥做好准备，提高了效率，降低了成本。

2 固液分离设备

畜禽粪便处理可分为物理学处理、生物学处理和化学处理三类。固液分离是物理学处理的一道工序，也可改善生物学处理和化学处理的条件。国外从上世纪70年代开始就已经有主要采用机械物理分离的固液分离设备，我国从上世纪80年代起才逐渐从国外引进。与国外相比，国内的固液分离设备还存在着处理能力低、分离效率低、分离后粪渣含水量高等问题，有待进一步改进。目前养殖场常用的畜禽粪便固液分离设备主要有斜板筛、板框压滤机、离心机、振动筛等。

2.1 斜板筛

斜板筛主要由筛板、支架、挡板等组成。工作时，物料从上方进入，依靠物料自身的重力，以重力加速度落下击中筛板，通过选用不同大小和数量筛孔的筛板，使需要分离的固体不能透过筛板而沿斜面滑下排出，液体则透过筛板沿挡板排出。斜板筛结构简单，成本低，易于安装和维护，但由于筛板是以一定角度固定不变的，筛孔易堵塞，需要经常清洗以保持固液分离的效果。

2.2 板框压滤机

板框压滤机是由许多滤板和滤框间隔排列组成滤室，并以手动螺旋、电动螺旋或液压等方式提供的压力为过滤推动力的间歇操作固液分离机。板框压滤机利用滤板、滤框和滤布，通过挤压畜禽粪便实现固液分离。液体穿过滤布排出，固体无法穿过滤布从另一出口排出。板框压滤机的一个工作循环由压紧滤板、压滤过程、松开滤板、滤板卸料组成。板框压滤机是比较早期的过滤机，与其它固液分离机相比，其优点主要是更换滤布方便，但也存在体积重量大，效率低，活动部件多，不稳定，操作环境差等缺点。

2.3 离心机

离心机通常由电动机驱动，带动转鼓高速旋转产生强大离心力，加快物料颗粒的沉降速度，使悬浮液中的固体和液体分开。离心机按不同方法可分为不同的类别，这里介绍卧式螺旋挤压分离机。它主要由电动机、带轮、差速器、转鼓、螺旋推料器、溢流板等组成。工作时，畜禽粪便由进料口进入高速旋转的转鼓内，利用畜禽粪便密度不同的成分在离心力场中沉降分层速度不同的原理实现固液分离，并且在挤压绞龙的作用下将固体挤压推向转鼓小端的排出口，随着压力逐渐增大，进一步脱水。液体则绕转鼓内壁环流，通过调节溢流板来控制转鼓内环形液层的深度。卧式螺旋挤压分离机分离速度快，出渣量及含水量可调整，但清洗内部零部件不方便。

2.4 振动筛

振动筛主要由驱动电机、上偏心块、下偏心块、筛框、筛网、机座及支承装置等组成。工作时，振动筛由驱动电机产生激振力，通过调节上下偏心块的夹角来改变筛上物料的运动轨迹，通过选择筛网的筛孔大小和数量来改变分离效果。固液分离时，固体不能通过筛网从上层排出，液体通过筛网从下层排出。由于畜禽粪便含固量低，含水量高，短时间内的分离难度大，故应尽可能延长其在筛面上的振动时间。实验表明，当上下偏心块夹角相差为90°时，物料在筛面上的运动轨迹为逐渐从中心旋涡向外振动的较长路线。振动筛结构相对简单，适用面广，但也存在工作噪音大，振动零部件易损坏等缺点。

3 固液分离设备设计所要解决的关键问题

3.1 电机选择

畜禽粪便固液分离机的现场环境污水多、湿度大、腐蚀性强，电机在如此恶劣的环境下工作，要求具有良好的耐腐、防潮性能。电机的功率应根据工作机械所需要的功率来选择，尽量使电动机在额定负载下运行。如果电机功率选得过小，会造成电机长期过载，损坏电机；如果电机功率选得过大，其输出机械功率不能得到充分利用，造成电能浪费。

3.2 材料选择

材料的选择关系到设备能否长期稳定地工作，要根据设备的工作对象和工作条件决定。目前国内与国外设备中，主要部件都采用不锈钢制造，只有少数国外厂家可针对不同的处理对象及介质的要求，采用合适的材质。考虑到畜禽粪便固液分离的工作环境比较恶劣，因此对设备材料的要求也比较特殊。一般选用不锈钢作为机体主要材料，强度要求高的工作部件选用高硬度合金等材料，材料要经过热处理和防锈处理。

3.3 筛网选择

选择合适的筛网关系到固液分离的结果。筛网的参数主要有筛网的目数和网孔的大小。目数和网孔成反比。网孔太小，易产生堵塞，影响分离效果；网孔太大，分离效果不明显，亦不行。实际选择时要根据分离对象的特性及要达到的分离效果决定目数和网孔大小。

3.4 噪音控制

噪音是多因素造成，同样防噪也从多方面入手。控制机械设备噪音主要有两条途径：一是改进结构，提高其中部件的加工精度和装配质量，采用合理的操作方法等，降低声源的噪音发射功率。例如，将机械传动部分的普通齿轮改为有弹性轴套的齿轮；把铆接改成焊接，把锻打改成摩擦压力加工等；二是利用声的吸收、反射、干涉等特性，采用吸声、隔声、减振、隔振等技术，以及安装消声器等，控制声源的噪音辐射。例如，用尺寸精确的橡胶胶圈及阻尼材料做密封；用阻尼、隔振等措施降低固体发声体的振动等。

4 不同分离机固液分离情况对比

斜板筛处理能力高，但TS去除率低，分离后粪渣的产量低，含水率较高，不利于后期处理。板框压滤机处理能力低，TS去除率高，但其滤网易堵塞，造成固液分离后的粪渣产量和含水率不稳定，也不利于后期处理。离心机和振动筛固液分离的效果都基本能满足畜禽粪便后期的处理要求，振动筛的处理能力和脱水率强于离心机，但TS去除率不如离心机。在实际应用时，要从畜禽粪便的处理环境、经济型原则以及后期处理工艺的要求等方面综合考虑，选择合适的固液分离设备。