拴系牛舍固液分离自动清粪系统设计

为提升牛舍粪污收集与处理效率,该研究基于奶牛体尺与粪便特性,设计了一套舍内固液分离的传送带自动清粪系统,分析了拴系饲养模式下奶牛体尺与粪便落点的相关性,比较了固液分离时不同过滤孔径对固形物含水率、滤液浊度与沉淀物体积的影响,并经有限元分析模拟了奶牛踩踏时系统的形变情况。结果表明,奶牛躯体长度与粪便落点位置呈极显著正相关（P<0.01）,躯体长度在1.60～1.75 m的泌乳期奶牛占总数的75.4%,当试验牛舍的粪沟宽度为40 cm时,该范围内完全排泄至粪沟的奶牛比例为79.4%。对于躯体长度过长或过短的奶牛,适宜的颈部挡杆高度可有效规范其排泄位置（P<0.01）,提升粪污收集效率。奶牛排泄行为的模拟试验证明,过滤孔径为9 mm时可实现最佳固液分离效果。经有限元分析模拟计算,系统载荷时的最大形变为1.138cm。研究结果为牛舍自动清粪和实施固液分离提供了数据支撑与技术参考。     

猪和奶牛粪便的粒径及养分分布对固液分离效率的影响

以猪、奶牛粪便为材料,按＜0.15、0.15-0.5、0.5-1.0、＞1.0 mm不同粒径,分析了猪、奶牛粪便粒径分布,同时分析了4种不同粒径颗粒中N、P、K养分含量,采用XY型螺旋式畜禽粪便固液分离机,在0.5、1.0 mm两种孔径筛网下,进行了固液分离,分析比较了机械固液分离对相应粒径粪便固形物及养分回收效率。结果表明,猪、奶牛粪便粒径分布以〈0.15 mm小颗粒为主,占其粪便重量的57.99%-68.34%,奶牛粪便颗粒粒径大于猪粪便,仔猪与育成牛粪便粒径小于育肥猪与泌乳牛粪便。猪、奶牛粪便中N、P、K养分近80％以上呈水溶性或存在于〈0.15 mm小颗粒之中。粪便机械固液分离获得的固形物与固形物中N、P养分回收比例高于相应筛网孔径粪便颗粒与养分所占比例,奶牛粪便固形物回收率为45.5％,远高于猪粪的27.8％,N、P养分回收率分别为7.14%-19.71%、7.38%-21.18％。     

猪场废水厌氧发酵前固液分离对总固体及污染物的去除效果

养殖废水中高浓度污染物质主要来自于固态粪污的溶解或微生物的分解作用,在废水产生后立即进行固液分离,可以有效将废水中还未溶解的固态物质分离出去,从而降低废水中污染物的含量和减轻后续生化处理的压力。该研究以猪场废水为研究对象,采用离心分离方式对废水进行固液分离,主要考察废水中总固体、化学需氧量(chemical oxygen demand,COD)及氮磷化合物的去除效果。结果表明,离心分离可使废水中总固体去除50%~65%,COD去除效率在45%~55%,N、P元素的去除率在30%~50%之间。通过甲烷化潜力测试研究,发现离心分离可使废水中可厌氧生化物质去除50%以上,这可大幅节约生化处理池的建造体积和处理周期。以万头猪场日产100 t废水量为例,生化前离心处理较直接生化处理可节约45%的废水处理成本。该研究可为大中型养殖场就如何节约废水处理工程投资和处理成本上提供新的设计思路与参考依据。     

畜禽粪污固液分离机断齿螺旋脱水装置运行参数优化

固液分离是畜禽粪便后续处理利用的重要环节,针对现有固液分离机处理高浓度粪污混合物存在效率低、分离效果差等问题,该文设计了一种断齿螺旋脱水装置,以高浓度猪粪为试验对象,采用Box-Benhnken中心组合试验对断齿螺旋脱水装置的工作参数进行了优化试验,以螺旋转速、间断距离、配重位置为影响因素,以分离效率和挤出物含水率为目标函数,建立了影响因素与目标函数之间的多元数学回归模型。通过试验并结合生产实际,最终获出最佳工作参数组合为:间断距离37 mm,转速56 r/min、配重块处于配重杆309 mm位置处(相对位置),此时分离效率为5.43 m3/h,挤出物含水率为53.52%,试验结果与理论优化值间的误差小于10%,最优参数组合下固体回收率实测值为54.91%,表明该文得出的多元数学回归模型与真实值间的拟合度较高,可为高浓度粪污混合物固液分离机的设计与应用提供参考。     

典型粪污处理模式下规模养猪场农牧结合规模配置研究Ⅰ.固液分离 液体厌氧发酵模式

不同粪污处理模式下畜禽粪便的养分损失存在较大差异,从而影响其后续地农田利用。固液分离-液体厌氧发酵模式是当前我国畜禽粪污处理的主要模式之一。研究粪污固液分离-液体厌氧发酵处理模式下规模养猪场农牧结合适宜规模配置对于减少畜禽粪便污染、促进畜牧业可持续发展具有重要意义。本研究根据猪群体结构比例、废弃物产生量及氮磷含量、废弃物处理利用过程中养分损失率以及作物氮磷钾需求量等资料,以存栏万头猪场为例,采用分步逐级计算的方法估算了典型粪便处理模式——固液分离-液体厌氧发酵下,规模养猪场废弃物完全消纳的不同种植模式农田匹配面积,并研究了基于作物养分需求的不同种植模式农田畜禽粪便承载量。结果表明:固液分离-液体厌氧发酵粪便处理模式,以沼液安全消纳为目标,万头猪场需要配置的最少农田面积分别为粮油作物地12.4~13.7 hm2,或茄果类蔬菜地14.2~17.9 hm2,或果树苗木地16.4~51.3 hm2。以有机肥和沼液全部在农田安全消纳为目标,万头猪场需要配置的最少农田面积分别为粮油作物地299.3~312.9 hm2,或茄果类蔬菜地145.1~179.0 hm2,或果树苗木地553.1~1 343.8 hm2。因此,规模养猪场应根据猪养殖数量及其周边农田面积,选择适宜的有机肥利用方式及种植作物类型,因地制宜,合理调控。     

畜禽养殖粪污工程化处理对污水理化性状的影响

种养结合是畜禽养殖场粪污处理与利用的一项重要措施。集约化生产条件下,种养结合主要依赖于工程措施来实现,然而工程措施对粪污水理化性状的影响研究不足,限制了粪污水的资源化利用。本文在综述近年来国内外粪污处理各环节理化性状变化研究基础上,重点对固液分离、厌氧发酵、贮存等3个工程环节对粪污理化性状的影响效果进行分析,旨在为规模养殖场粪污资源化利用提供依据。养殖污水经各环节工程措施处理,其颗粒物数量及大小、养分与重金属含量及形态均发生了显著变化。固液分离环节通过机械去除大颗粒物,显著减少粪污水中干物质(DM)总量,降低总氮(TN)和总磷(TP),粪污水中DM、TN、TP的去除效率分别为5.7%~65%、2.7%~49%、2.3%~82%。不同固液分离方法对粪污水中DM、TN、TP的去除效率差异显著,同时还显著地改变粪污水的N∶P∶K比例,但对Cu、Zn的去除效率较低。厌氧发酵环节主要分解小颗粒物,经厌氧发酵后,粪污水中干物质量大幅度减少,TN、K总量基本不变,但TN组成发生改变,NH_4~+-N含量显著增加,其占TN的比例达46%~93%;而P、Cu、Zn部分以晶体形式附着于发酵罐内壁,其余部分还会发生液相向固相大量转移的现象。贮存环节由于小颗粒物降解和大颗粒物转化、沉降,使粪污水中干物质总量削减,液相部分TN、NH_4~+-N、TP、K浓度显著降低。在20~25℃条件下,露天贮存90 d,畜禽粪污沼液TN、TP和K浓度分别降低39%~77%、61%~78%和23%~54%。以上研究对于制定粪污水农田利用工程方案、区域养分综合管理计划具有重要的指导作用。然而,由于我国粪污处理大多采用多级处理工艺措施,而国内外研究侧重于单项工程措施对污水理化性状的影响,现有数据支撑难以提出针对粪污水农田利用的最佳养殖粪污处理方案和组合。粪污水农田利用迫切需要加强两个方面的工作:1)处理工程对粪污水理化性状影响的全过程监测评估;2)基于农田消纳的粪污矿质养分固液相分配定向调控技术研发。     

禽畜粪便的固液分离方法与设备

禽畜粪便的固液分离是处理和利用禽畜粪便的重要环节之一。本文介绍了分离禽畜粪便的基本原理,综合分析了国内外各种分离设备的特点、结构形式、适用范围及不足之处,并就开发新的分离设备提出了建议。     

FZ-12固液分离机在规模化猪场污水中的应用效果

该文简要说明了FZ-12型固液分离机的构造特点和应用固液分离机处理污水的工艺流程。为了了解FZ-12固液分离机前处理效果,对3个规模化猪场进行污水前处理试验,结果表明,FZ-12固液分离机能有效地收集粪渣,平均收集量为2.9 t/h左右,粪渣含水率＜55%;对猪场污水的TS、COD和BOD平均去除率分别达到82.4%、77.5%和73.5%;应用该机处理猪场污水,增加相关投资约人民币5.3万元,收集的粪渣出售后,扣除运行成本,年可增收税利约人民币4.5万元,投资回报率达84.9%,约1.18年可收回投资,因此,应用FZ-12固液分离机处理猪场污水,具有广阔的应用前景。     

粪水离心分离机的研制

从生产实践出发,根据畜禽粪便处理的需要,设计了9LF-4.0型离心机。锥形转鼓是离心力自动卸料离心机中的关键部件。文中叙述了转鼓的强度计算、振动计算、减振设计、锥角与过滤介质的选用等。通过猪场粪水和鸡场粪水的离心试验表明该机能满足畜禽场粪水固液分离的需要,并具有结构简单、价格低廉、操作方便、能连续作业等优点。     

粪水离心分离机的研制

从生产实践出发,根据畜禽粪便处理的需要,设计了9LF-4.0型离心机。锥形转鼓是离心力自动卸料离心机中的关键部件。文中叙述了转鼓的强度计算、振动计算、减振设计、锥角与过滤介质的选用等。通过猪场粪水和鸡场粪水的离心试验表明该机能满足畜禽场粪水固液分离的需要,并具有结构简单、价格低廉、操作方便、能连续作业等优点。     

基于低速离心分离技术的水禽粪污预处理装置研发

针对水禽粪污和沼液类较黏稠、固形物颗粒小的污水,现有分离技术存在能耗高、分离效率低等问题,该研究提出一种绿色节能的离心分离方法。通过单因素试验,明确筛网目数、离心转速和分离时间对水禽粪污中主要污染物去除效果的影响。采用二次通用旋转设计进行优化试验,得到低速离心分离技术的优化参数组合。经过离心分离机试验验证,当分离时间为3 min、筛网目数为120目（孔径大小为0.13 mm）、离心转速为700 r/min时取得较好分离效果,此时水禽粪污总固体（total solid,TS）去除率为50.20%,挥发性固体（volatile solid,VS）去除率为57.59%,化学需氧量去除率为5.39%,氨氮去除率为4.39%,总磷去除率为5.76%。以试验结果为依据研发分离装置并实地运行,分离效果（TS去除率为53.21%,VS去除率为58.61%）与高速离心机械相当,且每吨污水处理成本相较卧式螺旋离心机降低近22%,表明低速离心分离技术可行,为去除水禽粪污中悬浮性固体提供了一种新方案,具备工程化推广意义。     

畜舍颗粒物减排技术研究现状

随着大规模集约化畜牧业的发展,畜牧生产过程中产生的大量悬浮颗粒物（Particulate Matter,PM）,已成为大气颗粒物PM10和PM2.5的重要来源。畜舍粉尘主要来源于饲料、粪便、皮屑、毛发等,其表面附着有细菌、真菌、病毒等致病微生物以及氨气、硫化氢等有害气体,不但严重威胁畜牧场工作人员和家畜的健康,还导致周边大气环境污染。科学适用的PM减排技术是保障畜舍及周边环境空气质量的重要手段。该研究概述了畜舍PM的排放源、特征及危害,从源头、过程、末端3个环节分别论述了国内外畜舍颗粒物减排技术的研究现状及存在问题。源头减排包括饲料、清粪工艺、饲养模式等方面的优化,经济且高效。过程减排包括喷雾降尘、通风除尘、静电除尘等技术,旨在降低舍内悬浮在空气中的颗粒物。喷雾技术相对成熟,但易滋生细菌且不适用于低温季节;通风技术对去除畜舍PM上应用最为广泛且高效,需要综合考虑满足畜舍通风换气与降尘的要求;静电除尘技术对人畜无干扰,但在除尘效率和二次扬尘方面有待进一步优化。末端减排包括洗涤降尘技术与过滤降尘技术,目的是减少PM对外界大气环境的污染。洗涤技术可以去除排气中多种污染物,但设备易腐蚀;过滤技术成本低,对大颗粒物的去除效率高,但易堵塞。该研究对畜舍PM减排技术研究现状进行综述,以期为未来开发高效、节能、经济、环保的畜舍PM减排技术提供参考。     

金沙江干热河谷地区引种印度木豆对土壤肥力的影响

在云南省永胜县金沙江干热河谷地区种植木豆,研究了种植木豆对土壤肥力的影响,结果表明：木豆耐旱、耐瘠,出苗后在较干旱情况下也可以正常生长,而且对土壤酸碱度有较广的适应性,作为先锋植物可在金沙江干热河谷生态恢复中发挥重要作用;种植木豆后的土壤全氮、碱解氮都有较大增加,表明种植木豆可以取到固氮,培肥地力的作用;同时种植木豆使土壤中全磷含量降低,而有效磷含量增加,说明木豆根释放的有机酸可分解土壤中的固态磷为速效磷,提高磷的利用效率,这些是木豆能够耐瘠薄的重要原因。     

基于摄入养分含量预测猪新鲜粪便肥料成分含量的试验研究

试验旨在建立基于摄入养分含量的数学模型，用来预测猪粪便肥料成分含量。通过饲养试验得到摄入养分含量和猪粪便中肥料成分含量的实测数据，对其进行统计分析。由方差分析得出：不同的日粮水平对粪中、尿中和粪尿混合物中总氮含量影响显著，对尿中和粪尿混合物中钾含量影响显著，对磷和铵态氮的含量影响均不显著；不同日粮水平对粪中磷的百分含量的影响显著。由回归分析得到：利用摄入粗蛋白的量可预测粪、尿和粪尿混合物中总氮的含量；利用摄入钾的量可预测尿中和粪尿混合物中钾的含量；利用摄入磷的量可预测粪中磷的百分含量。     

C/N比和含固率对牛粪发酵产电性能的影响

为了降低牛粪等农业固体废弃物的污染,并获取新能源,该文以牛粪和小麦秸秆为原料构建了双室型农业固体废弃物发酵产电装置,研究了碳氮比(20、30)和含固率(1%、5%、10%)对牛粪发酵产电和发酵固态剩余物性能的影响,分析了牛粪发酵过程中电压、电流和功率密度的变化规律以及发酵后挥发性脂肪酸(volatile fatty acid,VFA)和p H值的变化。研究结果表明:当含固率为1%,C/N比为20时,产生的电流最大,峰值达到1.12 m A,最大功率密度达464 m W/m2;当含固率为1%,C/N比为30时,产生的电压最大,峰值达到0.80 V,最大功率密度为422 m W/m2;在不同的C/N比和含固率条件下,发酵产电前后VFA浓度和p H值变化明显,与发酵原液相比,VFA浓度增加了2~4倍,p H值下降了0.4~1.2。产电结束后,发酵固态剩余物中有机质、总养分含量和酸碱度符合农业行业《有机肥料》(NY525-2012)标准,可以作为有机肥料或有机肥原料使用,为开发高效、环保的农业固体废弃物资源化利用方式提供参考。     

土霉素降解菌筛选及降解特性研究

【目的】 近年来,抗生素在畜禽及水产养殖中的使用量增加,导致固体废弃物和污水中存在大量的抗生素和耐药菌。土霉素作为用于养殖业主要的抗生素之一,在畜禽粪便和污水中的残留含量较高,因此,筛选并鉴定了能降解残留土霉素的微生物。 【方法】 采用富集驯化法,以菌肥、药渣和畜禽粪便为原料,采用摇床震荡的方法进行微生物培养,采用高效液相色谱法 (HPLC) 进行土霉素含量测定,筛选出能够高效降解土霉素的微生物。本研究还对降解菌在不同温度、pH、转速和接种量条件下的土霉素降解效果进行优化,并最终利用16S rDNA的方法鉴定菌种。 【结果】 筛选出一株能够高效降解土霉素的菌株T4菌,经16S rDNA测序鉴定该菌株为假单胞菌 (Pseudomonas sp.) ,该菌株在30℃时对土霉素的降解率最高,达到了26.75%;不同pH梯度下,T4菌在pH为7时对土霉素的降解率达到最高,为27.03%;转速为150 rpm和170 rpm时,T4菌对土霉素的降解率分别为26.18%和25.59%,考虑到摇床高转速耗能高的因素,因此选择150 rpm为优化的转速;接种量对T4菌降解土霉素的影响较小,而且二者之间呈负相关,接种量1%时降解率最高,为26.88%。优化条件下,T4菌对100 mg/L土霉素的降解率为26.29%;堆肥试验表明,添加了T4菌之后,土霉素去除率更高,为93.21%。 【结论】 本研究筛选出的菌株T4对土霉素有较好的降解能力。通过16S rDNA基因序列分析,T4菌属于假单胞菌 (Pseudomonas sp.),其降解土霉素的优化条件为温度30℃、pH 7.0、转速150 rpm、接种量1%。在堆肥中接种T4菌后,提高了对土霉素的去除作用,表明T4菌作为土霉素降解菌具有污染治理的潜力。      

动物粪便营养成分含量的估算

该文通过大量数据统计分析提出，不同种类动物粪便需用不同的预测方程估算其中的养分含量，粪便的导电性和干物质含量是准确估算其中氮、磷、钾养分含量的重要参数；以上两个参数为自变量的二元回归方程可更准确地估算出粪便中的养分含量