沼气发生的原理?沼气的应用?

【专家解说】：沼气的基本知识 • 沼气是一种可燃气体，由于这种气体最先是在沼泽中发现的，所以称为沼气。 • 定义：沼气是有机物在隔绝空气和一定的温度、湿度、酸碱度等的条件下，经过沼气细菌的作用产生的一种可燃气体。 • 沼气是一种混合气体，主要成分是55%-70%甲烷、25%-40%CO2 、少量H2 、H2 S、CO、N等。 • 沼气物理、化学性质 沼气的主要成分是甲烷。甲烷是无色、无臭的气体，分子式CH4 ，分子量为16.04，在0ºC 101325Pa标准状态下，甲烷对空气的相对密度为0.5548，沼气约为0.94；甲烷的热值为35.9MJ/m3，沼气低热值2025MJ/m3。 沼气的应用 • 一个4～5人的家庭，如每天有相当于3头大猪 粪便入沼气池，可满足炊事、照明用能需要。 • 燃烧沼气可给小鸡、小猪保温，也可以用沼气贮粮灭虫或水果保鲜。 • 沼液、沼渣是优质的肥料、饵料，沼液喂猪可降低料肉比，缩短饲养期。 • 农村办沼气后，人畜粪便及时入池发酵，抑制了蚊蝇的滋生，粪便中的寄生虫卵、血吸虫卵和某些病菌的杀灭率达98％，农村卫生状况改善，保证了农民的身体健康。沼气发酵微生物沼气发酵 • 沼气发酵的定义： 有机物质（如人畜粪便、污泥等）在厌氧条件下，通过种类繁多、数量巨大、且功能不同的各类微生物的分解代谢，最终产生沼气的过程。沼气发酵 • 特点 1）沼气微生物自身耗能少 2）沼气发酵能够处理高浓度的有机废物 3）沼气微生物对营养要求较低，能处理的废物种类多 4）沼气发酵受温度的影响较大 5）发酵的主要终产物----甲烷和CO2 很容易从发酵液中分离出来沼气发酵工艺类型 • 以投料运转方式区分 1）连续发酵，适于处理来源稳定的城市污水、工业废水和大、中型畜牧场的粪便等； 2）半连续发酵，我国广大农村由于原料特点和农村用肥集中等原因，主要采用这种发酵工艺； 3）批量投料发酵，主要用于研究有机物沼气发酵的规律和发酵产气的关系等方面。 • 以发酵温度区分 1）高温发酵，微生物特别活跃，有机物分解消化快，产气率高，主要适用于处理温度较高的有机废水，如酒厂的酒槽废液等； 2）中温发酵，世界各国的大、中型沼气工程普遍采用这种工艺； 3）常温发酵，沼气结构简单，造价低，农村目前的经济条件下，以采用这种发酵工艺为 宜。 • 以发酵级差区分 1）单级发酵，特点是发酵池在一个发酵池内进行，池子构造简单，操作较方便，造价低，我国农村沼气池多属这种类型。 2）两级和多级发酵，滞留期长，有机物分解较彻底，但投资较高。沼气发酵原料 • 自然界中几乎所有的有机物都可以作为沼气发酵原料，例如人、畜粪和家禽粪便、生活污水等。 • 分类： 1）富氮原料（人、畜和家禽粪便） 2）富碳原料（农作物秸杆） 3）其他：城市有机废物，水生植物等 沼气发酵工艺类型 • 沼气发酵原料的配比 1）碳氮比，20-30：1搭配较为适宜； 2）浓度，发酵液浓度一般以6%为好； 3）粪草比，在生产应用中，粪草比一般应达到2：1以上，不宜少于1。 沼气发酵的条件 • 接种物** 1）作用：沼气发酵必须有大量菌种（接种物），而且接种量与发酵产气有直接的关系； 2）来源：城市地下污水、湖池塘底部的污粪坑底部沉渣都含有大量沼气微生物，农村最直接的接种物是沼气池本身的污泥沉渣； 3）接种量：一般为发酵料液的10~15%，当采用老沼气发酵液作为接种物时，为发酵料液的 30%以上。 沼气细菌 沼气发酵启动要有足够数量含优良沼气菌种的接种物。 • 充足的发酵原料 产生沼气的物质基础。沼气发酵时，原料要充足，而且要适当搭配，保持一定的碳、氮比 例。 • 发酵原料浓度 6%较适宜 • 适当的酸碱度 PH6.8-7.8,碱度3000-8000毫克/升 • 严格的厌氧环境 沼气池除进出料口外必须严格密闭 • 适宜的温度 常温发酵10~26ºC 中温发酵28~38ºC 高温发酵46~60ºC 农村沼气发酵一般采用常温发酵（沼气池结构简单，造价低）。 沼气池的发酵启动 • 定义 新建成的或已大换料的沼气池,从进料开始,到能够正常而稳定地产生沼气的过程. • 要求： (1) 加入丰富的接种物 添加10~30%的接种物,即含有大量沼气发酵微生物的各种厌氧活性污泥.老沼气池中的 悬浮污泥,发酵冒泡的有机废水,坑塘污泥等都可作接种物. (2)原料预处理 接种物用量<10%或干粪、鲜人粪、羊粪等时必须进行预处理。 池外堆沤 (3)选用优质发酵原料 有机营养适合的牛粪、猪粪、羊粪或马粪，其C/N比<25:1，启动快，产气好。 (4)掌握好发酵料液浓度及加水量 发酵料液浓度是指原料的总固体（或干物质）重量占发酵液重量的百分比。 第一次投料量应为池子容积的80％，最大为85％，运行后每天继续进料。 加料加水为6米3 池子加4.8～5.1米3 ，8米3 池子加6.4～6.8米3 。 料液浓度控制在3～6％，浓度过大会造成料液酸化。 发酵原料的含水以90～94％较适宜。 (5)调节好发酵原料酸碱度 pH以6.8～7.5为佳。一个启动正常的沼气池一般自动调节pH达到平衡。 当pH<6.5时，取出部分发酵液，加入大量接种物或加入草木灰使pH调节到6.5以上，使其 正常产气。 (6)启动与放气试火 选择晴天将预处理原料和准备好的接种物混合好投入池内。并按以上要求加水、封好活动 盖。沼气池便开始启动。 压力表水柱达到30～40厘米水柱*米，应放气试火，一般点不着。水柱再次上升到20厘米 以上水柱时，第二次放气试火，如能点燃，说明发酵已经正常启动。 一般封池3天后即可点燃。 沼气池的日常管理 • 勤加料、勤出料 三结合的沼气池可每天将人畜粪便冲入池内，未三结合的沼气池，每3～5天应补料一次。 为了保证沼气池内的正常水位，应及时从抽渣器或水压间出料，但进出料量应大致保持 平衡。 • 经常搅拌沼气池内的发酵原料 • 要控制发酵浓度 • 经常检查酸碱度 • 加强越冬管理 入冬前沼气池要彻底换料一次，沼气池进出口要加盖，并在大于池体面积上边用塑料覆 盖，进行防寒。 • 做好安全发酵 1、不能向沼气池内投农药、重金属化合物等有害物质令沼气细菌死亡，造成沼气池停止 产气。 如发现沼气细菌中毒，应将池内发酵料液取出一半，再投入一半新料就能正常产气。 2、调整发酵液酸碱度的石灰、氨水及为刺激发酵产气添加的碳酸氨铵尿素等。 安全注意事项 1、沼气发酵初期的试火，应在灯炉具上进行，禁止在沼气池导气管口试火。 2、沼气池进出料口要加盖，以防人、畜掉进去造成伤忙。 3、沼气池内部维修时，先要打开所有盖口，清除池内料液，敞1～2天，并向池内鼓风排出残存沼气。再用小鸡等小动物试验。如没有异常现象发生，在池外监护人员全程监护下方能入池。入池人员必须系安全绳，如有头晕、发闷的感觉，应立即救出池外。严禁池内操作人员使用明火照明和在池内吸烟。 4、经常检查输气管道、开关、接头是否漏气，如果漏气要立即更换或维修，以免发生火灾。不用气时要关好开关。在厨房如嗅到臭鸡蛋味，要开门开窗并切断气源，人也要离开，待室内无味时，再检修漏气部位。 5、每个沼气池都要安装水压表，经常检查沼气池的压力变化。当池内压力太大时，要立即用气、放气，以防冲开池盖造成事故。如果池盖已经冲开，须立即熄灭附近烟火，以免引起火灾。 6、在沼气池活动盖密封的情况下，进出料的速度不宜过快，保证池内缓慢升压或降压。在大出料时，要在导气管处拔掉沼气输送管，以免沼气池产生负压而损坏。 7、如遇不正常情况，应请当地农村能源部门派员帮助处理。