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网带式畜禽粪便固液分离技术及设备研究

郭曦  
【摘要】:随着畜禽养殖业集约化程度的提高和生产规模的不断扩大,数量巨大的畜禽废物与日俱增,不少养殖场将粪便随地堆积或将污水任意排放,对环境已造成严重的污染。其实,畜禽粪便既是污染源,又是有价值的有机资源,它包括农作物必须的各种营养成分,原粪中除含有大量有机质、氮、磷、钾及其它微量元素等植物必需的营养元素外,还含有各种生物酶,对提高土壤有机质及其肥力、改良土壤结构起着化肥不可替代的作用。畜禽粪便固液分离技术用于畜禽粪便处理的第一个环节,脱去其中的大量水分,减少后续处理的难度和能耗、节约处理成本。目前使用的技术及设备需要添加大量的稀释水,处理难度和成本高,分离后的粪便营养成分流失较多。本课题研制开发了一种网带式畜禽粪便固液分离机,实现畜禽粪便固液分离,不产生附加废水,充分保持有机营养成分,环保节能,具有重大的环保意义和经济价值。 (1)网带式畜禽粪便固液分离机的研制。根据畜禽粪便的生化特点,创新设计了上料及布料、重力脱水、夹压脱水、S型挤压脱水、强制压榨脱水和刮刀卸料等工艺过程;计算了带式压滤机处理能力、过滤面积、功率、滤带有效宽度、挤压辊刚度、辊筒距关系、电机转速、减速机输出扭矩气缸缸径横截面积、轴承寿命和滤带类型等关键参数;优化设计了布料器、S形挤压及强制脱水区、挤压辊、纠偏装置、刮刀卸料装置、张紧装置、电气控制装置、气动吹扫装置等关键部件;实现了畜禽粪便固液分离,不产生附加废水,实现无水清洗、节约资源,减少畜禽粪便的养分流失,充分保持有机营养成分。设备主要技术指标为:处理能力:2~3t鲜粪便/h,1.2~2t脱水粪便/h:原料含水率:80~85%;出料含水率:65~75%;网带宽度:1000mm;网带速度:2~8m/min;主机功率:2.2kW;操作人员:1-2人;环境指标:不产生二次污染,废液集中排放。 (2)网带式固液分离机可靠性分析。将可靠性技术引入网带式固液分离机研究设计中,建立网带式固液分离机系统的可靠性模型。对网带式固液分离机系统各个零部件可靠度进行了计算,计算结果表明,网带式固液分离机系统故障间隔时间为3000小时,可靠度为0.6976,平均寿命为8333.33小时,并对分配原理进行了分析研究。最后,用失效模式影响分析方法分析了网带式固液分离机零部件失效机理。网带和密封圈是最先磨损失效的零件,失效之后可更换;传动辊、压榨辊、张紧辊、调偏辊、布料器、出料装置,在使用过程中根据磨损情况,需要定期更换,而调速电动机、气动控制、电动控制、支架类零件则在网带式固液分离机使用过程中不易损坏,更换的几率小。 (3)网带式固液分离机对奶牛粪便脱水效果研究。采用单因素实验法和正交实验法对奶牛粪便进行了网带式固液分离机脱水试验研究,以脱水后牛粪水分含量、总养分含量和有机质含量为考察指标,研究网带式固液分离机压榨辊压力、网带孔径和网带速度对脱水效果的影响。实验结果表明,网带式固液分离机对奶牛粪便作用的最佳工作条件为:压榨辊压力0.5MPa、网带孔径0.7mm,网带速度8m/s,在此条件下,水分含量为72.11%,总养分为2.54%,有机质为12.83%。


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