预处理是整个沼气工程的咽喉，为实现沼气的工业化生产，要同时兼顾进料质量及效率。很多工程的单项技术是先进可行的，但由于预处理工艺及设备不配套，不能确保厌氧消化装置的进料质量及效率，导致厌氧工段运行不稳定，难以发挥佳的产气能力。在沼气工程的建设和运行中，畜禽粪养殖废弃物中固体杂物的处理是困扰很多大、中型沼气工程项目，并导致其不能连续稳定运行的主要原因。本文具体分析介绍了几种除砂方法的原理和效果，希望对广大圈友有所帮助！
畜禽粪便中砂的来源和很多大型养殖企业采用的养殖方式有关。很多企业采用的方式是在土地或沙地上散养。另外一些企业虽然在室内养殖，但也会给畜禽保留一定的土地运动场所，主要是为了提高其免疫力或提高肉、蛋的质量等。
同时，在粪便收集过程中，很难将泥砂和粪便分离，加上在动物排泄过程随机且活动量大，已将粪便和泥砂混合的很充分，给单独收集粪便也带来难度。
二、畜禽粪便除砂的方法
目前，国内沼气项目中除砂的方法主要有沉砂渠法、折板沉砂渠法、提升式除砂法、无轴螺旋除砂法和旋流式除砂法等。
1、沉砂渠法
原理：通过砂子本身的重力沉降作用来除去畜禽粪便中的砂土。首先确定水流方向，沿水流方向设置挡水堰，在水流流动过程中，砂子由于重力作用沉降到渠的底部，被挡水堰拦截，保证溢流的上清液中不夹带泥砂，从而达到除砂的作用。
优点：建设成本较低，处理能力大，适用范围广、便于操作等。
缺点：占地面积大、处理效果差，往往在渠的末端，仍有大量泥砂通过，降低了使用效果。其中主要的原因是挡水堰高度、水流速度和处理量之间的合理配合较难确定。另外，沉砂后清砂也是困扰很多企业的难题。国外一些大型沼气项目也有采用沉砂渠方式来除砂，由于其自动化程度高，除砂多采用机械自动清砂，工人只需要进行设备控制即可。在国内，由于目前各沼气项目的资金、成本等方面存在问题，因此，除砂后的清砂大多采用人工清理方式，但会大大增加工人的劳动强度。
2、折板沉砂渠法
原理：折板沉砂渠法是一种改进型的沉砂渠，也是通过砂子本身的重力沉降作用来除去畜禽粪便中的砂土，当水流流入水渠中，遇到隔板，改变了水流方向，降低了流速，泥砂和水的密度不同，由于惯性作用能快速沉降，在隔板处沉积起砂堆，从而起到快速沉砂的作用。
优点：由于增加了隔板，折板沉砂渠大大提升了沉砂效果，同时也减少了建筑面积，节约了成本，节省了空间。
缺点：由于大量的泥砂沉积在隔板两侧，当处理量很大时，水位会不断提升，这就要求在设计时增加渠的深度。在使用一段时间后，前端的泥砂由于水流冲刷作用，也会向下游流动，砂堆会被逐渐推移到沉砂渠的末端，这样水流会携带大量的泥砂进入到下一处理工艺或处理设备中，导致丧失作用，所以为了满足使用，必须增加沉砂渠的长度。深度和长度的增加，就势必导致建筑成本的增加。
目前，困扰折板沉砂渠应用大的问题也是后续的清砂。增加了隔板，使沉砂渠的结构复杂化，通常的隔板空间空隙较小，给机械化操作清砂带来难度。单靠人工清砂，工作量大，劳动强度巨大。在运行时，前端的沉降度较大，往往在运行一段时间后，前端堆积大量的泥砂，如不及时清理，容易堵塞进水口，降低处理能力。
3、提升式除砂法
原理：提升式除砂法的结构有很多种，其基本原理是利用高度差来解决除砂问题。提升式除砂法首先是将畜禽粪便混合物提升到一定高度后，利用泥砂的重力自然沉降，堆积在提升区的底部，然后定期开启底部排出泥砂或对底部泥砂进行抽取，处理后的畜禽粪便污水可直接溢流出去，从而达到除砂的目的。提升式除砂法在国内应用较为广泛，尤其是生产能力或处理量大的项目应用较为普遍。
优点：处理能力大，除砂效果好，清砂方便，可直接采用机械化清砂。
缺点：耗能大，设备容易堵塞或损坏。由于提升是将畜禽粪污、水和泥砂一起提升，这部分需要消耗一定的能量，处理量越大，有效干物质越少，相对能耗就越高。不过这部分如果通过合理设计，可降低部分高程差，来较少耗能。另外，在提升过程中，由于畜禽粪污中含有大量秸秆等纤维物质，泥砂含量也比较高，对设备的磨损比较大，并且容易造成泵、管道等的堵塞。
4、无轴螺旋除砂法
原理：无轴螺旋除砂法属于提升式除砂中的一种，它与提升式除砂法的主要区别是单一的提升式除砂法将泥水混合物完全提升再利用沉降原理除砂，而无轴螺旋除砂法是只提升泥砂来达到除砂的目的。无轴螺旋除砂法是在泥砂的重力沉降后，将位于池底的泥砂用无轴螺旋提升至池顶部，然后可直接用车辆或机械运输泥砂。
优点：除砂效率高，效果好，能耗低，可省略人工清砂步骤，节省大量人力资源。
缺点：设备容易磨损，安装角度有较高的要求，但只要有合理的设计，更换设备或调整角度问题均可解决。
5、旋流式除砂法
原理：主要利用机械叶轮的旋转，控制进入水流的流速与流态，使砂在离心力与重力的作用下，沿池壁呈螺旋线加速沉降，同时有机物在水流的作用下，随水流漂走，沉入池底的砂经空气或泵提升，与少量污水进入砂水分离器中进行分离后排出，清洗水回流至格栅井，从而达到除砂的目的。一般气提用罗茨鼓风机作提升动力，泵提用潜水排污泵作提升动力。
优点：结构紧凑，占地面积小，设备投资省；传动效率及机械磨损小，设备故障少，节省能源，运行管理和维护方便；沉砂效果好，去除水源中无机物沙砾尤为显著；工艺布置灵活方便，易于配套组合，适应工程不同时期分段建设的需要。
缺点：国外专有产品和设计技术，价格高；搅拌桨上会缠绕纤维状物体；砂斗内砂子因被压实而抽排困难，往往需高压水泵或空气去搅动，空气提升泵往往不能有效抽排砂粒；池子本身虽占地小，但由于要求切线方向进水和进水渠直线较长，在池子数多于两个时，配水困难，占地也大。
在沼气项目中，预处理工艺的除砂是保证沼气项目连续稳定运行的关键，针对不同工艺路线，需定制经济、合理并适合自身特点的除砂方法，减少下游工艺负担，提高效率，降低成本，保证整体工程的稳定运行。
（来源：沼气圈）
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