CN103702950A - 家畜粪尿的固液分离器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种把家畜粪尿分离成固相与液相的家畜粪尿的固液分离器，本发明的固液分离器包括：滚筒筛网式第一阶段滚筒筛网脱水机(10)，内部空而低速旋转；螺杆压榨式第二阶段螺杆压缩脱水机(20)，与上述第一阶段滚筒筛网脱水机构成阶差；安全水位传感器(40)，检测流入上述第二阶段螺杆压缩脱水机的固形粉的水位；自动清洗装置(50)，把水喷射到上述第一阶段滚筒筛网脱水机的外部；处理水储存罐(60)，收集上述第一阶段滚筒筛网脱水机所排放的处理水与第二阶段螺杆压缩脱水机所排放的处理水并通过处理水排放口(62)排放到外部；及控制部，接收上述安全水位传感器的信号而对固液分离器的动作与否进行控制。

Description

家畜粪尿的固液分离器
技术领域
本发明涉及一种家畜粪尿的固液分离器，尤其涉及一种把包含液相与固相的家畜粪尿分离成液相的处理水与固相的固形粉而得以将家畜粪尿符合环保地处理的家畜粪尿固液分离器。
背景技术
当饲养猪牛等各种家畜的畜牧农家所排放的大量家畜粪尿被擅自排放或放置不顾时，将造成土壤污染及地下水或河川等水质污染，从而引起严重的环境污染。为了防止这类污染而对畜粪(家畜粪尿)等进行后处理就能预防环境污染，目前针对畜粪等物的后处理方法是由地方自治政府运行的畜产废水公共处理厂处理一部分畜粪，极少数则由农家自行处理(家畜数量较少而畜粪排放较少时，通过发酵之类的后处理工序将其适用于肥料等用途)，但大部分的畜粪却被投入海洋。
随着畜粪被大量投入海洋，所投入的畜粪无法在海洋分解而造成海洋污染，进而破坏生态系统，而造成该问题的主要原因则被指为畜粪所含纤维质及畜粪所含各种杂质。
为了防止海洋污染，对于投入海洋的畜粪，近来禁止投入含有至少2mm以上的纤维质或其它一些物质的畜粪。
目前已经开发了几种家畜粪尿的固液分离方式，作为一例，利用具备预设倾斜度的过滤网以自然下落方式分离固形粉与液相处理水，或者在多孔滚筒及该多孔滚筒的周边顶点部分配备加压辊轮并凭借压榨方式进行固液分离。
而且，把供应的畜产粪尿加以处理的一般装置大部分利用离心分离器的离心力分离固形粉与液相物。然而基于离心分离器的家畜粪尿固液分离器会发生较大的振动或噪音并导致耐久性下降而缩短装置的使用寿命，离心分离功能也会随着时间而日益减弱、处理速度日益降低，还需要很多非必要的设施安装面积，设施及运行成本对农家造成了很大的负担。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种最佳家畜粪尿固液分离器，其可以防止家畜粪尿所造成的恶臭扩散，通过离心分离减少振动与噪音，能够更加稳定地运行装置，不仅提高固液分离效率，还能大幅增强固形粉的脱水能力、提高耐久性。
本发明的目的不限于上述目的，前文没有提到的本发明的其它目的可以从后述说明中得到明确阐释。
本发明能够实现上述目的，本发明较佳实施例的把家畜粪尿分离成固相与液相的家畜粪尿固液分离器包括：
滚筒筛网式第一阶段滚筒筛网脱水机，其结构为，凭借驱动电机的驱动力而低速旋转，内部空而表面形成有排放液相处理水的长孔沟槽(Slot)，表面形成有排放固形粉的多个排放口，内部墙面则形成有把固形粉排放到出口侧的一个以上的螺旋形导件，出口侧的侧面被密封板密封，上述密封板则结合旋转轴；
螺杆压榨式第二阶段螺杆压缩脱水机，与上述第一阶段滚筒筛网脱水机构成阶差地形成，入口侧形成有允许上述第一阶段滚筒筛网脱水机的排放口所排放的固形粉下落并投入的投入口，在圆筒型滚筒的内部则有压榨上述固形粉的螺杆连接到驱动电机与变速器而进行旋转，出口侧的侧面形成有固形粉排放口；
安全水位传感器，安装在上述第二阶段螺杆压缩脱水机的投入口的上部，检测流入第二阶段螺杆压缩脱水机的固形粉的水位；
自动清洗装置，粪尿的固液分离完毕后，接受来自形成于一侧的泵的水后把水喷射到上述第一阶段滚筒筛网脱水机的外部；
处理水储存罐，收集上述第一阶段滚筒筛网脱水机所排放的处理水与第二阶段螺杆压缩脱水机所排放的处理水并通过处理水排放口排放到外部；及
控制部，接收上述安全水位传感器的信号而对固液分离器的动作与否进行控制。
在较佳实施例中，上述圆筒型滚筒包括：线材，多个线材按照预设间距依次邻接地安装而在整体上构成圆筒型滚筒；及结合支撑件，结合在上述线材的内侧或外侧而支撑圆筒型滚筒；在上述结合支撑件的一侧面形成凹凸面，上述线材各自插入并结合在上述凹凸面的凹槽。
在较佳实施例中，上述第一阶段滚筒筛网脱水机及上述第二阶段螺杆压缩脱水机被保护盖密封而得以防止恶臭扩散。
在较佳实施例中，上述第二阶段螺杆压缩脱水机的固形粉排放口形成有塞子，上述塞子与配重块结合，凭借上述配重块的加压力而使得上述塞子堵住上述固形粉排放口。
如前所述，本发明的把家畜粪尿(畜粪)分离成固相(固形粉)与液相的固液分离器凭借第一阶段滚筒筛网脱水机不采取高速旋转而低速旋转并且通过滚筒筛网表面的沟槽初次排放处理水，然后在和第一阶段滚筒筛网脱水机构成阶差的第二阶段螺杆压缩脱水机压榨家畜粪尿后将处理水第二次脱水，从而能够更加有效地分离家畜粪尿的固形粉与液相，并且防止振动或噪音。
而且，第二阶段螺杆压缩脱水机的圆筒型滚筒采取了锲子线筛网，在结合件上形成凹凸面并且在其间各自插入锲子线而得以防止锲子线的脱离现象，从而提高耐久性并延长装置的寿命。
而且，在第二阶段脱水机的驱动部上另行适用变速器而得以根据粪尿特性调整旋转力，从而得以对各种类型的家畜粪尿适用本发明的装置，在第二阶段脱水机的投入口上部安装安全水位传感器，在运转异常时(投入过多的固形粉时)让装置停止运转而得以避免装置故障，因此也能防止没有被处理的粪尿流到外部。
停止运转后，利用安装在第一阶段滚筒筛网脱水机上部的自动清洗装置自动清洗第一阶段滚筒筛网脱水机，不仅防止筛网的堵塞现象，还能维持筛网效率及筛网寿命。
附图说明
图1是本发明的较佳实施例的家畜粪尿的固液分离器的整体概略图。
图2是本发明的较佳实施例的圆筒型滚筒的斜视图及局部剖视图。
图3是本发明的另一较佳实施例的圆筒型滚筒的局部剖切斜视图。
附图标记说明
10：第一阶段滚筒筛网(drum screen)脱水机  11：流入水投入口
12：驱动电机        13：排放口
14：密封板          15：旋转轴
20：第二阶段螺杆(screw)压缩脱水机        21：投入口
22：驱动电机        23：变速器
24：螺杆            25：旋转轴
26：配重块          27：塞子
28：固形粉排放口    30：圆筒型滚筒
31：线材            32：结合支撑件
32a：凹凸面         34：孔
40：安全水位传感器  50：自动水洗装置
52：泵              60：处理水储存罐
62：处理水排放口    70：保护盖
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明家畜粪尿的固液分离器。
请参阅图1，本发明的家畜粪尿固液分离器基本包括：滚筒筛网式第一阶段滚筒筛网脱水机10、螺杆压榨式第二阶段螺杆压缩脱水机20、安全水位传感器40、自动清洗装置50、处理水储存罐60及控制装置的控制部。
本发明的家畜粪尿固液分离器在第一阶段不加压而只让滚筒筛网低速旋转并通过滚筒筛网表面的沟槽排放处理水后，凭借基于螺杆旋转的加压工序而对处理水进行第二阶段脱水处理。
第一阶段滚筒筛网脱水机10是一种冲孔筛网形式的沟槽滚筒筛网，其表面形成有穿孔的无数长孔沟槽，在含有固形粉的原水中，不利用螺杆对固形粉进行压缩过程而只是通过形成于滚筒表面的长孔沟槽从固形粉分离出排放水并将其排放。亦即，在针对固形粉进行压缩分离之前先让排放水和固形粉进行初步分离。
第一阶段滚筒筛网脱水机10不采取用来进行离心分离的高速旋转(1000转/分以上)而采取了约1～100转/分左右的低速旋转，相比于为了离心分离而进行的高速旋转，第一阶段滚筒筛网脱水机的低速旋转能够大幅减少噪音与振动，减少功率消耗并且可以使装置稳定地运转，从而得以减少装置故障。
另一方面，虽然没有图示，第一阶段滚筒筛网脱水机10内部的内墙上形成有螺旋形的导件。亦即，导件可以凭借第一阶段滚筒筛网脱水机的旋转而让内部的固形粉沿着第一阶段滚筒筛网脱水机内部朝出口侧移动。导件采取螺旋形并且呈一字形地较长地连接，较佳地，整体上构成螺旋形而在局部则分离间隔而形成点线连接。
在第一阶段滚筒筛网脱水机10通过长孔的沟槽排放了液相处理水的固形粉则通过排放口13被排放到第二阶段螺杆压缩脱水机20。
如图1所示，在本发明的第一阶段滚筒筛网脱水机10中，固形粉的排放口13没有形成于滚筒筛网的侧面(在圆筒柱中相当于底面或顶面的部分)，滚筒筛网的出口侧的侧面是被密封板14堵住的，滚筒筛网的表面上形成有多个排放口13并且让固形粉通过该表面上形成的排放口被排放。
如前所述，本发明没有在滚筒筛网的出口侧的侧面形成排放口13而如图所示地在滚筒筛网的表面形成排放口13的理由是防止作为污染物的固形粉腐蚀轴承等有关旋转的零件。利用密封板14堵住滚筒侧面并且在密封板上结合旋转轴15而使得旋转轴15延伸到保护盖70外部而支持，从而避免轴承之类的零部件直接接触固形粉而得以提高产品的耐久性并延长寿命。
因此，不在滚筒筛网的出口侧的侧面形成排放口而如图所示地在滚筒筛网的表面形成排放口是本发明的另一个技术特征。
如前所述，流入第一阶段滚筒筛网脱水机的家畜粪尿通过形成于滚筒筛网表面的沟槽让处理水排放并储存在下部的处理水储存罐60，固形粉则通过形成于滚筒筛网的出口侧表面的排放口13被排放。
在第一阶段滚筒筛网脱水机通过排放口13排放出来的固形粉流入基于螺杆24的压缩式第二阶段螺杆压缩脱水机20。第一阶段滚筒筛网脱水机与第二阶段螺杆压缩脱水机构成阶差地形成，让第一阶段滚筒筛网脱水机的排放口13所排放的固形粉自由下落而投入第二阶段螺杆压缩脱水机的投入口21。不需要另行借助驱动力的移动而仅靠基于固形粉本身重量的自由下落而投入第二阶段螺杆压缩脱水机的投入口21。
第二阶段螺杆压缩脱水机20则和第一阶段滚筒筛网脱水机不同地通过基于螺杆24的强制压缩方式压缩固形粉而使得处理水分离。
压榨固形粉的螺杆24连接到形成于侧面的驱动电机22及变速器23而在圆筒型滚筒30内部旋转。变速器23则根据控制部(未图示)的控制信号而动作，并且根据需要分离的畜粪种类改变旋转速度，从而使得本发明固液分离器能够适用于各种类型的畜粪。
螺杆与圆筒型滚筒的间距及螺杆翼的间距等可以根据家畜粪尿的种类而适当地调整，但应该具备如下结构：凭借螺杆24旋转而对固形粉进行压榨并且通过形成于圆筒型滚筒30上的孔(图2的34)排放液相处理水。
通过圆筒型滚筒30的孔排放的处理水将储存在下部的处理水储存罐60，让固形粉朝出口侧的侧面移动而最终通过固形粉排放口28排放到外部。
第二阶段螺杆压缩脱水机20的出口侧在侧面形成固形粉排放口28，为了施加某一程度的加压力而具备有凭借配重块26)重量以塞子27堵住的结构。亦即，其结构为塞子27与配重块26结合而凭借基于配重块重量的加压力而使得塞子堵住固形粉排放口。利用塞子堵住固形粉排放口的理由是为了尽量压榨畜粪而使得处理水脱水。但是，过度地堵住固形粉排放口时反而会造成装置故障，较佳地，在塞子中央形成孔以避免过度地传达压力。
另外，出口侧的旋转轴25如图所示地较长地延伸到外部地形成较佳。这样就能避免轴承之类的零部件直接接触固形粉，不仅提高产品的耐久性，还能延长寿命。
安全水位传感器40是一种为了安全上的理由而安装在第一阶段滚筒筛网脱水机与第二阶段螺杆压缩脱水机之间，也就是说安装在第二阶段螺杆压缩脱水机的投入口21上部的水位传感器，当通过第一阶段滚筒筛网脱水机的排放口13排放的固形粉量过多而使得第二阶段螺杆压缩脱水机的投入口21溢出并增高到一定水位以上时能够予以检测。
当安全水位传感器40检测到第一阶段滚筒筛网脱水机过度排放时(亦即，第二阶段螺杆压缩脱水机的投入口溢出而使得固形粉上升到安全水位传感器的位置时)，把检测信号传输到与安全水位传感器40电连接的控制部(PLC面板或PC)而使得控制部发出控制信号并传达给驱动电机12、22等以便让固液分离器整体停止驱动。
上述第一阶段滚筒筛网脱水机与上述第二阶段螺杆压缩脱水机被保护盖70密封。这是为了防止家畜粪尿之类的恶臭发散到外部以减少使用者的嫌弃感。
另一方面，当凭借第一阶段滚筒筛网脱水机与第二阶段螺杆压缩脱水机的家畜粪尿固液分离完毕后，自动水洗装置50从外部对表面具有沟槽的第一阶段滚筒筛网脱水机进行清洗。自动水洗装置50凭借泵52拉起外部的水并通过位于上部的喷嘴喷射到第一阶段滚筒筛网脱水机的滚筒表面而得以从外部清洗滚筒表面。当然，自动水洗装置50可以根据控制部(未图示)的控制信号而调节清洗时间及水压等。
图2是本发明的较佳实施例的圆筒型滚筒的斜视图及局部剖视图。
请参阅图2，图2的圆筒型滚筒30是适用于第二阶段螺杆压缩脱水机的筛网(Screen)，是一种由锲子式线材构成圆筒形滚筒的锲子线筛网(wedge wire screen)，锲子线筛网包括：线材31(锲子线)，多个线材按照一定间距依次邻接地安装而在整体上构成圆筒型滚筒；结合支撑件32，结合在上述线材的内侧或外侧而支撑圆筒型滚筒。
图2所示锲子线筛网(圆筒型滚筒)在长度方向由一字形线材31按照一定间距结合而构成圆筒型滚筒，由环状结合支撑件32把多个线材31加以结合。作为参考，图3中的线材呈环状，结合支撑件32则呈一字形。
在第二阶段螺杆压缩脱水机20中通过作为线材31与线材31之间的空间的孔34让排放水出去。
较佳地，本发明在上述结合支撑件的一侧面形成凹凸面32a，上述线材则各自插入上述凹凸面的凹槽而结合。如图所示，锲子线31具有大致上呈三角形的截面，凹凸面的凹槽也大致上呈三角形，锲子线31的两侧面与凹凸面32a的凹槽的两侧面进行焊接结合。
现有锲子线筛网的结合支撑件上没有凹凸面而形成平坦面，然后在此处结合钢线(Wire)，该现有方式会受到外部杂质的影响而显著地发生钢线脱离现象，不仅事后维修频繁，筛网间距的均匀性也不高而降低脱水能力、降低处理水的均质性。而且，由于其特性而在钢线脱离后引起问题时难以维修，因此需要更换整体筛网而增加了成本，筛网的更换也不方便。
与此相反的是，本发明如图2到图3所示，在结合支撑件32上形成凹凸面32a并且让锲子线31插入凹凸面的凹槽，锲子线材与结合支撑件之间的接合面积增加而得以增强结合力，从而得以减少脱离现象的可能性，即使发生脱离现象也容易维修，也不会因为更换而发生诸多不便及高昂费用。而且，由于能够维持均匀的筛网间距，亦即能够均匀地维持锲子线材的间距而得以增加脱水能力、增高处理水的均质性。
图3是本发明的另一较佳实施例的圆筒型滚筒的局部剖切斜视图。
在图3中，为了便于掌握圆筒形滚筒筛网的形状而把圆筒型滚筒垂直地切开并形成斜视图，由于其为圆筒型滚筒而如同图2一样地具有圆筒形形状。
请参阅图3，图3所示圆筒形滚筒筛网虽然和图2一样的是锲子线筛网，但锲子线31不是图2所示的一字形而是环形状，结合支撑件32则为一字形。
结合支撑件32形成于锲子线材的内部侧或外部侧，图3a中一字形的结合支撑件32形成于环状锲子线材31的外部侧，图3b中一字形的结合支撑件32形成于环状锲子线材31的内部侧。本发明在圆筒型滚筒的内部插入螺杆而实现了对家畜粪尿的压缩，较佳地，如图3a所示地让结合支撑件形成于外部侧而得以避免与螺杆发生摩擦乃至卡住的现象。
图3所示锲子线筛网也如同图2一样地在结合支撑件32的结合部形成凹凸面并且让锲子线插入凹凸面的凹槽。
前文举例说明了本发明的技术思想，但是在没有脱离本发明的本质特性的范畴内可以出现各种变形及修改，这对于本领域的普通技术人员来说是非常明显的。因此，本发明所揭示的实施例仅供说明而不能限定本发明的技术思想，不得凭借该实施例限定本发明的技术思想范畴。本发明的权利范围应根据权利要求书解释，而且其等值范围内的一切技术思想也应该被解释成包含在本发明的权利范围内。

Claims (4)

1.一种家畜粪尿的固液分离器，把家畜粪尿分离成固相与液相，其特征在于，包括：
滚筒筛网式第一阶段滚筒筛网脱水机(10)，其结构为，凭借驱动电机(12)的驱动力而低速旋转，内部空而表面形成有排放液相处理水的长孔沟槽，表面形成有排放固形粉的多个排放口(13)，内部墙面则形成有将固形粉排放到出口侧的一个以上的螺旋形导件，出口侧的侧面被密封板(14)密封，上述密封板则结合旋转轴(15)；
螺杆压榨式第二阶段螺杆压缩脱水机(20)，与上述第一阶段滚筒筛网脱水机构成阶差地形成，入口侧形成有允许上述第一阶段滚筒筛网脱水机的排放口所排放的固形粉下落并投入的投入口(21)，在圆筒型滚筒(30)的内部则有压榨上述固形粉的螺杆(28)连接到驱动电机(22)与变速器(23)而进行旋转，出口侧的侧面形成有固形粉排放口(28)；
安全水位传感器(40)，安装在上述第二阶段螺杆压缩脱水机的投入口的上部，检测流入第二阶段螺杆压缩脱水机的固形粉的水位；
自动清洗装置(50)，粪尿的固液分离完毕后，接受来自形成于一侧的泵(52)的水后把水喷射到上述第一阶段滚筒筛网脱水机的外部；
处理水储存罐(60)，收集上述第一阶段滚筒筛网脱水机所排放的处理水与第二阶段螺杆压缩脱水机所排放的处理水并通过处理水排放口(62)排放到外部；
控制部，接收上述安全水位传感器的信号而对固液分离器的动作与否进行控制。
2.根据权利要求1所述的家畜粪尿的固液分离器，其特征在于，上述圆筒型滚筒(30)包括：
线材(31)，多个线材按照预设间距依次邻接地安装而在整体上构成圆筒型滚筒；
结合支撑件(32)，结合在上述线材的内侧或外侧而支撑圆筒型滚筒；及
在上述结合支撑件(32)的一侧面形成凹凸面(32a)，上述线材(31)各自插入并结合在上述凹凸面的凹槽。
3.根据权利要求1所述的家畜粪尿的固液分离器，其特征在于，
上述第一阶段滚筒筛网脱水机及上述第二阶段螺杆压缩脱水机被保护盖(70)密封而防止恶臭扩散。
4.根据权利要求1所述的家畜粪尿的固液分离器，其特征在于，
上述第二阶段螺杆压缩脱水机(20)的固形粉排放口(28)形成有塞子(27)，
上述塞子(27)与配重块(26)结合，凭借上述配重块(26)的加压力而使得上述塞子(27)堵住上述固形粉排放口(28)。
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