“一种猪粪水分分离器及猪粪污水处理装置”专利成果的应用和推广

岳 璐，尹双双，陈昌嗣，王 平，李宏伟，李 波，王 军

1.十堰市郧阳区畜牧技术推广站，湖北郧阳 442500；2.十堰市畜牧技术推广站，湖北十堰 442000；3.十堰市郧阳区南化塘镇畜牧兽医服务中心，湖北郧阳 442500；4.丹江口市畜牧技术推广站，湖北丹江口 442700

2014年以来，随着《畜禽规模养殖污染防治条例》的实施，国家加强了对畜禽养殖污染环境的治理。 2016年中央环保督察压力增大，许多畜禽养殖场（户）因污染防治设施配套低、粪污处理设施设备种类少、市场信息闭塞、购置途径有限，畜禽粪便、污水等废弃物肆意排放导致污染环境、社会纠纷而被迫关停，影响了养殖业的正常发展。在此情况下，基层畜牧兽医工作人员根据高弹棉吸满水后，在一定压力挤压下，所含水分能被挤出，得到启示，研究发明了“一种猪粪水分分离器及猪粪污水处理装置”，并在畜牧生产实践中经过了反复试验和推广应用。2020年9月，该装置获得国家知识产权局实用新型专利授权（专利授权公告号CN211521956U）。研究的目的在于提供一种新的猪粪干湿分离处理技术，以便高效、低能耗处理生猪养殖粪尿的污染问题[1]。该装置已经在十堰市郧阳区南化塘镇的中小型猪场成功推广，经过理论的不断探讨和实践的证明，笔者认为该装置非常适合在中小型生猪养殖场推广使用。

1 装置简介

1.1 形状结构

该装置（如图1）为长方体，顶端为敞口，长2～3 m，宽1.5 m，高1.5 m。用板钢焊接而成，钢板厚度达3～5 mm，采用无缝焊接，箱体内外全部喷涂沥青漆防止生锈。箱体两外侧面中线靠近底部位置分别有1 个小孔，一个安装出水阀，另一个安装真空阀，真空阀高于出水阀10 cm。真空阀与真空泵相连，出水阀与出水管道相连。箱体上边缘垂直焊接直边条2～3 cm，可防止箱体变形，增加箱体侧壁承受力；箱体上缘4 个角处焊接吊环，方便调运箱体（如图1）。为保证箱体内的污水、空气更好排出，可将砖头置于安装真空阀一面的箱体下，使箱体整体倾斜10°左右（如图2）。

图1 箱体立体

图2 箱体倾斜侧面示意

材料分层安装，最下层为储水层，向上依次为低层漏粪板层、高弹棉层、方钢层、高层漏粪板层、储粪层（如图3）。 储水层厚度为20～30 cm（大约是2 块红砖的厚度），在箱体底部叠放2 块红砖，红砖位置以刚好支撑低层漏粪板的接缝处为宜；低层漏粪板层厚度为7～8 cm，由若干块漏粪板拼接而成，四周与箱体留有1 cm 左右的缝隙；高弹棉层厚度为8～10 cm，由1 张完整的高弹棉铺设而成，为保证真空的高效形成，高弹棉长宽均需比箱体长宽多出1.5 cm 左右；方钢层厚度为4～6 cm，放置3根方钢，呈川字排布（如图4），以防止高层漏粪板压坏高弹棉，且方钢长度比箱体宽度短1～2 cm，方便活动，与箱体不产生磨擦；高层漏粪板层厚度为7～8 cm，由若干块漏粪板拼接而成，四周与箱体留有1 cm 左右的缝隙；储粪层厚度为70～85 cm，用于暂存粪污水。

图3 箱体内部结构示意

图4 方钢川字排布

粪污水通过粪污管道排进储粪层，管道出口应高于储粪层1 m 左右，以便于粪尿翻腾而利于水分分离。为防止因操作不当而造成储水层产生的气体难以排出，进而引起爆炸使分离材料被掀翻，在箱体上口中央处焊接一根方钢。

漏粪板的参数为：加厚树脂复合漏粪板（易清洗、耐腐蚀）；双筋宽边加重款，参数为50 cm×60 cm；漏粪孔尺寸67 mm×10 mm，最大厚度7 cm；双筋设计承重更强。或者用竹子漏粪板，竹子漏粪板参数为1 m×0.5 m 与2 m×0.5 m 拼接使用，孔隙宽度1.5 cm。

真空泵的参数为：型号MS-200H 活塞式无油压缩机；抽气量9.6 m3/h；真空度-98 KPa；进气口径1/418FNPT；功率500 W；噪音58 dB；重量8.2 kg；安装尺寸L204×W112 m（安装孔6.8 mm）；外形尺寸L240×W126×H203 mm。

1.2 工作原理

该装置采用重力作用和正负压力作用原理创造。水分分离分2 个过程，重力稀湿水分离和负压湿干水分离。重力稀湿水分离：最初进入猪粪分离器的为稀粪，稀粪流到高层漏粪板上，在重力作用下，其中的水分经高层漏粪板、高弹棉、低层漏粪板的过滤，到达储水层，又经出水阀流到一级沉淀池。这个过程中必须保证出水阀一直打开，避免因关闭出水阀储水层浊水发酵引起爆炸。真空阀关闭，以保证重力稀湿水分离的效率。负压湿干水分离：经一段时间过滤后，稀粪变成湿粪，重力不能使其中的水分快速流出。此时，打开真空阀装置，并关闭出水阀。在真空负压的强力作用下，湿粪中水分被快速分离到储水层。结束真空抽压后，打开出水阀，关闭真空阀，浊水流入一级沉淀池。经过以上2 个过程处理后，湿粪变成干粪。最后将干粪铲出，同时也可配备自动传输设备，将处理后的干粪直接输送至运粪车中，还田使用。

1.3 使用方法

该装置适合用于中小型规模养猪场干清粪后，清洗圈舍的粪污水处理。500 头规模的生猪养殖场配置1 个水分分离器，千头猪场需配置2 个循环使用。2 个水分分离器并排放置，中间共用1 个真空泵，安装真空阀的侧立面相对，这样可以节约空间和管道，防止过多的管道阻碍通路。

粪污水经过粪污管道排放至储粪层，管口高于储粪层1 m 左右，且其垂直点位位于箱体一侧的中间点，粪污水排放一段时间后，再将管道加长移动至箱体另一边的垂直中间点，以保证粪渣均匀分布，而不至于中心位置粪渣多边缘位置粪渣少。

稀粪在储粪层，自然发酵。为促进发酵，注入一定量的益生菌种，可以加快臭味消除速度。几年后若真空泵效率变低，可更换装置内的材料。一般情况下，主要是更换高弹棉，以提高真空抽排效率。

1.4 配套三级沉淀池的建设

为更好地处理猪粪水分分离器中排出的污水，保证污水达标排放，需建设三级沉淀池配套使用[2]。三级沉淀池用于沉淀发酵浊水。经过水分分离器处理后的浊水，没有粪渣，但仍含有一定的杂质，所以需要经过三级沉淀处理。每一级沉淀池长5～6 m，宽3～4 m，深3～4 m。深度3～4 m 是为了保证浊水在低层进行发酵。一级沉淀池半满时将上层清水抽压至二级沉淀池进行二次沉淀；待二级沉淀池半满时将上层清水抽压至三级沉淀池，进行三次沉淀；在三级沉淀池中，加入适量漂白粉或生石灰来调节水的酸碱度，并对水质进行检测。待三级沉淀池半满时将清水抽出喷洒养殖场周围植被或还田使用。三级沉淀池使用2年后，及时清扫并排出沉淀池下层的污垢，以保证处理后的水质清澈。

2 效益分析

2.1 生态效益

该装置能实现养猪场中粪渣与粪水的分离。干粪为发酵残渣，是高效肥，无臭味，施于农田肥力效果良好，也可用做有机复合肥生产原料。粪水经过分离与净化处理，不含杂质与有害病菌，清澈、干净、卫生，确保达标排放，不污染环境，也可喷洒养殖场周围植被或灌溉农田。该装置既解决了生猪养殖场环境污染问题，又促进了种养结合、农牧循环的生猪生产可持续发展。

2.2 经济效益

建造成本低，占用空间小，处理高效，省时，省电，省人力。作坊式单个建造成本约1 万元，若批量生产可压缩至5 000 元以下。据统计，千头猪场冲洗圈舍1 次产生粪污水约14 t，经水分分离器处理后，可产生干粪4.6 t，浊水9.4 t。最终干粪的含水量为30%～40%。2 个分离器就可以解决一千头猪的粪污问题，而占地面积只需15 m2左右。真空泵抽排空气耗电低，一人则可轻松完成整个处理过程。千头猪场按每月清洗1 次猪舍计算，1年可分离出干粪55.2 t 左右，按有机肥220 元/t 计算，可增加干粪销售收入1.2 万元左右。

构造简单，便于维护保养。经过反复试验，其性能和强度完全达到要求，且在中小型规模养猪场多年的生产实践证明，该装置构造简单，操作灵活方便，不易出故障，使用寿命长，大大省去了维修保养的成本。

干湿分离作用强，干粪水分低，湿粪杂质少。经该装置处理后，粪渣含水量在30%～40%。大大省去了新鲜猪粪的运输成本、存储成本等，也能确保养殖场周边环境干净整洁，减少蚊蝇滋生骚扰与疫病传播风险。

降低沼气池的建设成本。未经处理的粪便水进入沼气池，每单位体积沼气池的有机负荷大大增加，使得沼气池的体积也会大大增加。长期使用沼气池，发酵后留下大量残渣，沼气池堵塞，容量减少，沼气池不能使用，清洗池效率极低，增加费用。利用水分分离器，经过干湿分离处理，既能大大提高沼气池的处理能力，减少施工沼气池和生化池的面积，降低沼气池的建设投入，又可以解决沼气池中猪粪沉淀的问题。以建设200 m3的沼气池约30万元成本计算，建设200 m3三级沉淀池仅需要15万元左右，粪污处理设施建设成本减少15 万元左右。按养殖场人工3 万元/年计算，则可轻松省下处理沼液、沼渣、清洗及转运等人工成本。

适当改装后，可广泛推广应用。该装置工作原理简单，构造简单，若经过适当的改装，可推广应用到肉牛（奶牛）养殖场使用，以处理清洗圈舍的废水。也可用于处理屠宰场的污水，及其他养殖环节或酒糟、渣滓、淀粉渣、酱渣等工业污水。

3 推广应用

3.1 寻求企业合作，实现技术转化，批量生产，投入市场

该实用新型专利，推广应用价值高，转化成本低，若经制造企业批量生产后投入市场，可广泛应用于养殖企业、屠宰企业及其他食品加工企业，大大解决企业生产中残渣废水导致的环境污染问题，提高企业生产能力。

3.2 争取农机部门纳入农机补贴范围

该装置属于典型的农业机械，构造简单、使用有效、利于推广，应积极争取省市县农机补贴，以加大其推广使用范围。

3.3 争取各级政府及畜牧、环保、财政部门政策支持，建设示范场

该装置创新程度高、设计巧妙、占地面积不大，使用灵活方便。能直接有效减少生猪养殖的粪污对周边环境造成的污染，切断疫病传播途径，保障人畜安全，促进生猪养殖业健康绿色发展。各级政府及畜牧、环保、财政部门应积极利用当前养殖废弃物资源化利用等项目，通过示范场创建，宣传推广该装置[3]。

3.4 申报粪污处理新模式

当前粪污处理模式众多，该装置设计新颖独特，可与科研院所、高校、畜牧、环保等部门，联合申报粪污处理新模式，在全国范围内推广应用。