固液分離對牛糞利用效果的影響

厭氧發酵生產沼氣是解決畜禽養殖污染的重要途徑之一，在利用畜禽糞便為原料進行沼氣發酵時，與豬糞和雞糞相比，牛糞沼氣發酵的單位質量產氣率低，主要原因是牛糞粗纖維含量多，在中溫發酵過程中，粗纖維在30天以內幾乎不降解，發酵設備利用率差，尤其在北方高寒地區為了維持發酵系統的溫度和發酵速度就需要為系統提供足夠多的熱量，嚴重影響養牛場沼氣工程建設的積極性。因此，提高牛糞利用效果，對促進養牛場沼氣工程建設具有重要意義。

此文章刊登于《農業工程學報》2011年第4期，題為“固液分離對牛糞利用效果的影響”，第一作者為東北農業大學工程學院關正軍副教授。通信作者為李文哲教授。該研究為863計劃和國家科技支撐計劃資助項目。從提高牛糞綜合利用效果的目的出發，在確定固液分離工藝參數的基礎上，研究者用自行研制的螺旋壓榨固液分離機對牛糞進行固液分離，利用分離后的固形物進行壓塊生產成型燃料試驗；對分離后的液體進行物理參數測試，并將其與未分離牛糞在相同條件下進行中溫厭氧發酵試驗，探討提高牛糞綜合利用效果。在固液分離試驗中，研究者選擇合適的料水比、螺旋轉速和分離間隙作為工藝參數，分離后分離液干物質含量為6.6%，固形物含水率為56%。與市場現有的固液分離機相比，優勢明顯。研究者以經過自然干燥的分離固形物為原料，利用平模壓塊成型機進行壓塊試驗，成型率達到85%，成型燃料密度達到1220公斤/立方米，熱值不低于采用麥秸、稻秸、玉米秸和豆稈成型塊的指標值。

研究者用沼氣發酵試驗采用原牛糞加水稀釋與分離液進行對比發酵試驗，與稀牛糞相比，分離液在發酵過程中產氣高峰明顯提前，高產氣周期在第13天基本結束，而稀牛糞發酵時間較長，后期產氣較分離液多，發酵時間長。沼氣發酵試驗結果對比表明，原料揮發性固形物很接近的條件下，無論是總產氣量、氣體中甲烷含量還是甲烷得率，以分離液為原料都獲得顯著的提高。其中原因主要是分離后的液體黏度降低，且顆粒小，有利于微生物的傳質。固液分離后的分離液總固形物顯著下降，黏度降低，為與其他有機廢棄物進行混合發酵提供條件。研究結果表明，相同規模的沼氣工程，采用文章的工藝處理畜禽養殖糞污總量是傳統工藝的1.5倍，利用分離固形物自然干燥生產成型燃料為沼氣工程加熱解決了沼氣發酵系統的增溫問題，比采用秸稈壓塊節約粉碎和原料運輸能耗，分離液黏度顯著降低，加快了厭氧發酵速度，提高沼氣工程發酵料液輸送效率，明顯縮短沼氣發酵時間。研究結果對利用沼氣發酵處理規模化養牛場糞污具有非常明顯的促進作用，尤其對北方寒冷地區規模化養牛場沼氣工程建設有很大的參考價值。