CN108298794A - 一种牛粪分离液资源化利用的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种牛粪分离液资源化利用的方法。它具体包括以下步骤：（1）收集养牛粪尿污进行固液分离，获得总固体含量为5%～6%的牛粪分离液；（2）将牛粪分离液与米糠搅拌均匀形成混合原料；（3）将混合原料送入全混合厌氧发酵反应器进行中温厌氧发酵，收集厌氧发酵产生的沼气，反应后产生的沼液用于还田。本发明对单一规模化养牛粪污的资源化利用效率高，不仅节约了混合厌氧发酵处理所需的水资源，而且对产生的沼液也易于处置。

Description

一种牛粪分离液资源化利用的方法
技术领域
本发明涉及畜禽养殖污染物处理和农产品加工剩余物资源化循环利用领域，尤其涉及一种牛粪分离液资源化利用的方法。
背景技术
目前，畜禽养殖污染物的资源化利用是畜牧业发展过程中的一大难题。与养猪粪污和养鸡粪污相比，规模化养牛粪污和尿污的收集，常常采用刮板将牛粪尿一起推送到牛舍一端的集污池内实现集中的方式，其所得粪尿污的总固体含量（TS）约为12%，无法直接用于堆肥，即使先脱水后堆肥，其肥效也相对较低，若直接进行厌氧发酵，其木质纤维素含量较高，产沼气效率低，难于维持自身能量平衡，难于实现沼气工程稳定高效的运行，若与作物秸秆混合厌氧发酵，其碳氮比难于平衡，产期效率较低。因此，探讨将养牛粪尿污与餐厨垃圾或农产品加工剩余物，进行混合厌氧发酵成为解决生物质能源产业高效运行的重要原料来源。
现有的大多数养牛场采用牛粪尿直接混合餐厨垃圾进行厌氧发酵，这种处理方式需要加水调节料液的TS，浪费了大量的水，餐厨垃圾需要预处理，其沼气容积产气效率仅在1.5m³/（m³.d）左右，产生大量的沼液也难于处理。
发明内容
本发明的目的在于提供一种牛粪分离液资源化利用的方法，该方法对单一规模化养牛粪污的资源化利用效率高，不仅节约了混合厌氧发酵处理所需的水资源，而且对产生的沼液也易于处置。
本发明的目的具体是通过以下技术方案来实现的：
一种牛粪分离液资源化利用的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
（1）收集养牛粪尿污至集污池，通过螺杆泵输送到变螺距变轴径螺旋挤压固液分离机进行固液分离，分别获得总固体含量（TS）为5%～6%的牛粪分离液，含水率质量百分数为39%～41%的分离固形物；其中，分离固形物经过自然干燥后作为牛床垫料，或者直接与其他养殖粪污（如猪粪或鸡粪等）混合堆肥，调节堆肥的水分和碳氮比（C/N）,提高堆肥效果；
（2）将所得牛粪分离液与从大米加工生产中所得的米糠，按照干物质质量比1：（1.4～1.6）配比混合，搅拌均匀形成混合原料；
（3）用泵将所得混合原料送入全混合厌氧发酵反应器，按照每1千克干物质混合原料中以5.0～8.0毫克的量加入维生素E，再加入驯化的富含甲烷球菌的接种物进行中温厌氧发酵，进料后搅拌均匀，发酵温度为35±2℃，水力停留时间（HRT）为25d，发酵料液的TS控制为7.5%～8.5%，收集厌氧发酵产生的沼气，反应后产生的沼液中TS为2%～3%，可直接用于还田。
作为进一步优选，上述步骤（3）中，加入维生素E的同时还加入有维生素B，且维生素B的用量，按照维生素E：维生素B的质量比为1:1.5～2.8的关系配置。
上述富含甲烷球菌的接种物的加入量，按体积比计占混合原料的15～20%。
上述富含甲烷球菌的接种物是以池塘污泥为原料，以牛粪分离液与米糠为培养基经过3～5次驯化得到富含甲烷球菌的接种物，为本领域公知手段可得到的。
作为进一步优选，上述混合原料中牛粪分离液与米糠，按照干物质质量比1：1.5配比混合。
经检测，发酵系统的沼气容积产气率达到2.0m³/（m³.d）以上, 挥发性固体（VS）甲烷产率达到0.45LCH4/gVS以上,VS去除率达到70%以上，发酵反应产生的沼液中TS为2%～3%。
本发明具有以下有益效果：
（1）本发明利用能够连续工作的变轴径变螺距螺旋挤压固液分离机对养牛粪尿污进行固液分离，分离后的固形物含水率低，容易自然干燥利用，分离液含固率低，便于和其他食品加工厂剩余物混合，无需额外添加稀释水，节约了混合厌氧发酵处理所需的大量水资源，也实现了对养牛粪尿污的充分资源化利用；
（2）本发明方法通过采用牛粪分离液与大米加工生产所得的米糠混合，无需添加更多的营养物质，即大幅度提高了厌氧发酵系统的容积产气率，其沼气容积产气率达到2.0m³/（m³.d）以上,实现了养殖污染物和食品厂加工剩余物充分综合利用，且大米米糠原料来源方便且无需前处理，也彻底解决了沼气工程原料来源不稳定、运行效率低的瓶颈问题；
（3）本发明方法中发酵系统的发酵效率高，整个发酵过程无需补充水，且在一定的水力停留时间内发酵完全，其挥发性固体（VS）去除率达到70%以上，VS甲烷产率达到0.45LCH4/gVS以上，难于降解的成分极少，产生的沼液含固率低仅为2%～3%，氮含量高，农田使用不容易堵塞，肥效较高。
附图说明
图1是本发明实施例1中所述牛粪分离液资源化利用的方法的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容。
实施例 1
一种牛粪分离液资源化利用的方法，具体包括以下步骤：
（1）将规模化养牛场的粪污和尿污用吸污车收集送到沼气工厂集污池，通过螺杆泵的作用输送到变螺距变轴径螺旋挤压固液分离机进行固液分离，分别获得总固体含量（TS）为5%的牛粪分离液，含水率质量百分数为41%的分离固形物；其中，将所得的分离固形物经过自然干燥后用作牛床垫料；
（2）将所得牛粪分离液与从大米加工生产中所得的米糠，按照干物质质量比1:1.5配比混合，搅拌均匀形成混合原料；
（3）用泵将所得混合原料送入全混合厌氧发酵反应器（CSTR），按照每1千克干物质混合原料中以5.0毫克的量加入维生素E，再加入驯化的富含甲烷球菌的接种物进行中温厌氧发酵，进料后反应器充分搅拌均匀，富含甲烷球菌的接种物的加入量，按体积比计占混合原料的18%，控制发酵温度为34.5±0.5℃，水力停留时间（HRT）为25d每天进料（进料量是反应器有效容积的1/25），发酵料液的TS控制在7.5%，收集厌氧发酵产生的沼气，检测产生的沼液中TS。其中，富含甲烷球菌的接种物是以池塘污泥为原料，以牛粪分离液与米糠为培养基经过5次驯化得到富含甲烷球菌的接种物，为本领域公知手段可得到的。
经检测，本实施例所述方法中的发酵系统的沼气容积产气率达到2.05m³/（m³.d）,挥发性固体（VS）甲烷产率达到0.46LCH4/gVS，挥发性固体VS去除率达到70.8%，发酵，反应产生的沼液中TS为2.3%可直接用于还田。
实施例 2
一种牛粪分离液资源化利用的方法，具体包括以下步骤：
（1）将规模化养牛场的粪污和尿污用吸污车收集送到沼气工厂集污池，通过螺杆泵的作用输送到变螺距变轴径螺旋挤压固液分离机进行固液分离，分别获得总固体含量（TS）为6%的牛粪分离液，含水率质量百分数为40%的分离固形物；其中，将所得的分离固形物经过自然干燥后直接与猪粪或鸡粪混合堆肥，调节堆肥的水分和碳氮比（C/N）,提高堆肥效果；
（2）将所得牛粪分离液与从大米加工生产中所得的米糠，按照干物质质量比1:1.6配比混合，搅拌均匀形成混合原料；
（3）用泵将所得混合原料送入全混合厌氧发酵反应器（CSTR），按照每1千克干物质混合原料中以8.0毫克的量加入维生素E，每1千克干物质混合原料中加入16.0毫克的量加入维生素B，再加入驯化的富含甲烷球菌的接种物进行中温厌氧发酵，进料后反应器充分搅拌均匀，富含甲烷球菌的接种物的加入量，按体积比计占混合原料的20%，控制发酵温度为36±1℃，水力停留时间（HRT）为25d每天进料（进料量是反应器有效容积的1/25），发酵料液的TS控制在8.5%，收集厌氧发酵产生的沼气，检测产生的沼液中TS。其中，富含甲烷球菌的接种物是以池塘污泥为原料，以牛粪分离液与米糠为培养基经过4次驯化得到富含甲烷球菌的接种物，为本领域公知手段可得到的。
经检测，本实施例所述方法中的发酵系统的沼气容积产气率达到2.16m³/（m³.d）,挥发性固体（VS）甲烷产率达到0.48LCH4/gVS，挥发性固体VS去除率达到71.2%，发酵，反应产生的沼液中TS为2.2%可直接用于还田。

Claims (5)

1.一种牛粪分离液资源化利用的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
（1）收集养牛粪尿污至集污池，输送到变螺距变轴径螺旋挤压固液分离机进行固液分离，获得总固体含量为5%～6%的牛粪分离液；
（2）将所得牛粪分离液与米糠，按照干物质质量比1：（1.4～1.6）配比混合，搅拌均匀形成混合原料；
（3）用泵将所得混合原料送入全混合厌氧发酵反应器，按照每1千克干物质混合原料中以5.0～8.0毫克的量加入维生素E，再加入驯化的富含甲烷球菌的接种物进行中温厌氧发酵，进料后搅拌均匀，发酵温度为35±2℃，水力停留时间为25d，发酵料液的总固体含量控制为7.5%～8.5%，收集厌氧发酵产生的沼气，反应后产生的沼液用于还田。
2.如权利要求1所述牛粪分离液资源化利用的方法，其特征在于：所述步骤（3）中，加入维生素E的同时还加入有维生素B，且维生素B的用量，按照维生素E：维生素B的质量比为1:1.5～2.8的关系配置。
3.如权利要求1或2所述牛粪分离液资源化利用的方法，其特征在于：所述富含甲烷球菌的接种物的加入量，按体积比计占混合原料的15～20%。
4.如权利要求1或2所述牛粪分离液资源化利用的方法，其特征在于：所述混合原料中牛粪分离液与米糠，按照干物质质量比1：1.5配比混合。
5.如权利要求3所述牛粪分离液资源化利用的方法，其特征在于：所述混合原料中牛粪分离液与米糠，按照干物质质量比1：1.5配比混合。
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