固液分离对牛粪利用效果的影响

厌氧发酵生产沼气是解决畜禽养殖污染的重要途径之一，在利用畜禽粪便为原料进行沼气发酵时，与猪粪和鸡粪相比，牛粪沼气发酵的单位质量产气率低，主要原因是牛粪粗纤维含量多，在中温发酵过程中，粗纤维在30天以内几乎不降解，发酵设备利用率差，尤其在北方高寒地区为了维持发酵系统的温度和发酵速度就需要为系统提供足够多的热量，严重影响养牛场沼气工程建设的积极性。因此，提高牛粪利用效果，对促进养牛场沼气工程建设具有重要意义。

此文章刊登于《农业工程学报》2011年第4期，题为“固液分离对牛粪利用效果的影响”，第一作者为东北农业大学工程学院关正军副教授。通信作者为李文哲教授。该研究为863计划和国家科技支撑计划资助项目。从提高牛粪综合利用效果的目的出发，在确定固液分离工艺参数的基础上，研究者用自行研制的螺旋压榨固液分离机对牛粪进行固液分离，利用分离后的固形物进行压块生产成型燃料试验；对分离后的液体进行物理参数测试，并将其与未分离牛粪在相同条件下进行中温厌氧发酵试验，探讨提高牛粪综合利用效果。在固液分离试验中，研究者选择合适的料水比、螺旋转速和分离间隙作为工艺参数，分离后分离液干物质含量为6.6%，固形物含水率为56%。与市场现有的固液分离机相比，优势明显。研究者以经过自然干燥的分离固形物为原料，利用平模压块成型机进行压块试验，成型率达到85%，成型燃料密度达到1220公斤/立方米，热值不低于采用麦秸、稻秸、玉米秸和豆秆成型块的指标值。

研究者用沼气发酵试验采用原牛粪加水稀释与分离液进行对比发酵试验，与稀牛粪相比，分离液在发酵过程中产气高峰明显提前，高产气周期在第13天基本结束，而稀牛粪发酵时间较长，后期产气较分离液多，发酵时间长。沼气发酵试验结果对比表明，原料挥发性固形物很接近的条件下，无论是总产气量、气体中甲烷含量还是甲烷得率，以分离液为原料都获得显著的提高。其中原因主要是分离后的液体黏度降低，且颗粒小，有利于微生物的传质。固液分离后的分离液总固形物显著下降，黏度降低，为与其他有机废弃物进行混合发酵提供条件。研究结果表明，相同规模的沼气工程，采用文章的工艺处理畜禽养殖粪污总量是传统工艺的1.5倍，利用分离固形物自然干燥生产成型燃料为沼气工程加热解决了沼气发酵系统的增温问题，比采用秸秆压块节约粉碎和原料运输能耗，分离液黏度显著降低，加快了厌氧发酵速度，提高沼气工程发酵料液输送效率，明显缩短沼气发酵时间。研究结果对利用沼气发酵处理规模化养牛场粪污具有非常明显的促进作用，尤其对北方寒冷地区规模化养牛场沼气工程建设有很大的参考价值。