固液分離對(duì)牛糞利用效果的影響

厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣是解決畜禽養(yǎng)殖污染的重要途徑之一，在利用畜禽糞便為原料進(jìn)行沼氣發(fā)酵時(shí)，與豬糞和雞糞相比，牛糞沼氣發(fā)酵的單位質(zhì)量產(chǎn)氣率低，主要原因是牛糞粗纖維含量多，在中溫發(fā)酵過程中，粗纖維在30天以內(nèi)幾乎不降解，發(fā)酵設(shè)備利用率差，尤其在北方高寒地區(qū)為了維持發(fā)酵系統(tǒng)的溫度和發(fā)酵速度就需要為系統(tǒng)提供足夠多的熱量，嚴(yán)重影響?zhàn)B牛場沼氣工程建設(shè)的積極性。因此，提高牛糞利用效果，對(duì)促進(jìn)養(yǎng)牛場沼氣工程建設(shè)具有重要意義。

此文章刊登于《農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)》2011年第4期，題為“固液分離對(duì)牛糞利用效果的影響”，第一作者為東北農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院關(guān)正軍副教授。通信作者為李文哲教授。該研究為863計(jì)劃和國家科技支撐計(jì)劃資助項(xiàng)目。從提高牛糞綜合利用效果的目的出發(fā)，在確定固液分離工藝參數(shù)的基礎(chǔ)上，研究者用自行研制的螺旋壓榨固液分離機(jī)對(duì)牛糞進(jìn)行固液分離，利用分離后的固形物進(jìn)行壓塊生產(chǎn)成型燃料試驗(yàn)；對(duì)分離后的液體進(jìn)行物理參數(shù)測試，并將其與未分離牛糞在相同條件下進(jìn)行中溫厭氧發(fā)酵試驗(yàn)，探討提高牛糞綜合利用效果。在固液分離試驗(yàn)中，研究者選擇合適的料水比、螺旋轉(zhuǎn)速和分離間隙作為工藝參數(shù)，分離后分離液干物質(zhì)含量為6.6%，固形物含水率為56%。與市場現(xiàn)有的固液分離機(jī)相比，優(yōu)勢(shì)明顯。研究者以經(jīng)過自然干燥的分離固形物為原料，利用平模壓塊成型機(jī)進(jìn)行壓塊試驗(yàn)，成型率達(dá)到85%，成型燃料密度達(dá)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(biāo)值。

研究者用沼氣發(fā)酵試驗(yàn)采用原牛糞加水稀釋與分離液進(jìn)行對(duì)比發(fā)酵試驗(yàn)，與稀牛糞相比，分離液在發(fā)酵過程中產(chǎn)氣高峰明顯提前，高產(chǎn)氣周期在第13天基本結(jié)束，而稀牛糞發(fā)酵時(shí)間較長，后期產(chǎn)氣較分離液多，發(fā)酵時(shí)間長。沼氣發(fā)酵試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比表明，原料揮發(fā)性固形物很接近的條件下，無論是總產(chǎn)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(zhì)。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(jī)廢棄物進(jìn)行混合發(fā)酵提供條件。研究結(jié)果表明，相同規(guī)模的沼氣工程，采用文章的工藝處理畜禽養(yǎng)殖糞污總量是傳統(tǒng)工藝的1.5倍，利用分離固形物自然干燥生產(chǎn)成型燃料為沼氣工程加熱解決了沼氣發(fā)酵系統(tǒng)的增溫問題，比采用秸稈壓塊節(jié)約粉碎和原料運(yùn)輸能耗，分離液黏度顯著降低，加快了厭氧發(fā)酵速度，提高沼氣工程發(fā)酵料液輸送效率，明顯縮短沼氣發(fā)酵時(shí)間。研究結(jié)果對(duì)利用沼氣發(fā)酵處理規(guī)模化養(yǎng)牛場糞污具有非常明顯的促進(jìn)作用，尤其對(duì)北方寒冷地區(qū)規(guī)模化養(yǎng)牛場沼氣工程建設(shè)有很大的參考價(jià)值。