试纸的专利转让
1,什么是沼气?
沼气发酵又称厌氧消化,是指在厌氧条件下(无氧),在密封的沼气池内,各种沼气发酵微生物对人畜粪便、秸秆、污水等各种有机物进行分解转化,最终产生沼气的过程。在这种过度种植中,微生物是最活跃的因素。它们根据各自的营养需求,分解转化各种固体或溶解的复杂有机物,最终产生沼气。沼气是一种可以燃烧的混合物。因为这种气体最早是在沼泽中发现的,所以被称为沼气。它的主要成分是大约55%-70%的甲烷和大约25%-40%的二氧化碳。此外,还有少量的氢气、硫化氢、一氧化碳、氮气和氨气。
2、沼气发酵微生物
在沼气发酵过程中,参与沼气发酵的微生物有发酵菌、产氢产乙酸菌、耗氧产乙酸菌和产氢产甲烷菌五种。它们在发酵过程中的作用及其对生存条件的要求可分为以下三个阶段:
第一阶段下降:液化
沼气发酵中,首先是发酵菌利用其分泌的胞外酶,如纤维素酶、淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶等,在体外水解有机物,即将畜禽粪便、农作物秸秆、豆制品加工后的废水等大分子有机物分解成水溶性的单糖、氨基酸、甘油和脂肪。这个阶段称为液化阶段。
第二阶段:产酸
这个阶段是三个菌群的共同作用。首先液化阶段产生的小分子化合物被发酵菌吸收到细胞内,分解为乙酸、丁酸、氢气和二氧化碳,然后发酵菌产生的丙酸和丁酸转化为可被产甲烷菌利用的乙酸、氢气和二氧化碳。
此外,还有耗氧产乙酸菌,它们利用氧气和二氧化碳产生乙酸,也能代谢糖类产生乙酸,它们能将许多有机物转化为乙酸。
液化阶段和产酸阶段是一个连续的过程,统称为无甲烷阶段。在这个过程中,产甲烷菌种类繁多,其主要作用是为产甲烷菌提供营养,为产甲烷菌创造适宜的厌氧条件,消除一些毒物。
第三阶段:甲烷生产
在这个阶段,产甲烷菌可分为两类:吃氢产甲烷菌和乙酸产甲烷菌。已经研究了70多种产甲烷菌,它们利用上述三种非产甲烷菌分解转化的甲酸、乙酸、氢气、二氧化碳等小分子化合物来产生甲烷。
①生长非常缓慢。如甲烷球菌在醋酸上生长时,其增殖时间为1-2天,甲烷菌丝倍增时间为4-9天。(2)严格厌氧,对氧气和氧化剂非常敏感,在空气中不能存活或死亡;③只有少数简单化合物可作为营养;(4)要求它们处于中性碱性和适宜的温度和环境条件下;⑤代谢活动的主要终产物是甲烷和二氧化碳。
3.沼气发酵条件
沼气发酵是由多种细菌完成的,它们在沼气池内代谢、生长和繁殖的过程中需要一定的条件进行生物活动。只有人为地为它们创造适宜的生产条件,才能使大量微生物快速繁殖,加速沼气池内有机物的分解。另一方面,也需要一定的条件来控制沼气池发酵过程的正常运行。因此,只有满足微生物的生长条件和沼气池的正常运行条件,才能达到产气率高,产生更多有机沼肥的效果。
综上所述,人工产气的基本条件是:沼气菌种、发酵原理、发酵浓度、PH值、严格的厌氧环境、适宜的温度。其中一个条件不适合沼气细菌,不能产生沼气。
(1)沼气的产生必须使用沼气细菌,这和发酵需要酵母是一样的。如果没有沼气细菌,沼气池本身的有机物就不会转化为沼气,所以沼气发酵开始时必须有足够的含有优良沼气菌种的接种物,这是产生沼气的重要条件。
农村含有优良沼气菌种的接种剂一般存在于粪坑底污泥、污水污泥、沼气发酵渣水、沼气污泥、豆制品作坊排水沟污泥中。这些含有大量沼气发酵细菌的污泥称为接种剂。沼气发酵中加入接种物的操作过程称为接种。新沼气池如果第一次装料,往往很难产生沼气或产率不高,甲烷含量低,不加足够的含沼气菌的接种体就不能燃烧。此外,添加适量的接种物可以防止发酵前期因产酸过多而导致发酵受阻。
(2)充足的发酵原料沼气发酵原料是产生沼气的物质基础,也是沼气通过发酵细菌得以生存的营养子源,因为在沼气池内沼气细菌的正常生长繁殖过程中,必须从发酵原料中吸收充足的营养物质,如水、碳、氮、无机盐、生长素等进行生命活动,繁殖细菌,产生沼气。
有机物中的碳水化合物,如秸秆中的纤维素和淀粉,是细菌的碳营养,有机物中的有机氮,如动物粪便和尿液中的氮,是细菌的氮营养。有机物被细菌分解时,有机物的碳、氮一部分被同化到细菌细胞中形成其他新的物质,另一部分被产酸细菌分解成简单有机物,甲烷由产甲烷菌产生。因此,沼气发酵时,原料不仅要充足,还要搭配得当。保持一定的碳氮比,使碳氮营养的缺乏不会影响沼气的产生和细菌的正常繁殖。
(3)发酵原料的浓度沼气池内的料液在发酵过程中需要保持一定的浓度才能正常产气。如果料液含水量过低,发酵原料过高,发酵液浓度过高,产甲烷菌吃不了那么多,容易造成有机酸大量积累,阻碍发酵;如果水太多,发酵液浓度太稀,有机物含量低,产气量就会小。因此,沼气池的发酵液必须保持一定的浓度。根据多年实践,农村沼气池发酵液浓度一般以6%-10%为宜。在此范围内,沼气的初始启动浓度较低,以促进启动。夏季和初秋,池温高,原料分解快,浓度可适当低一些;冬季和早春,池温低、原料分解慢的发酵液浓度应保持在10%。
(4)适当的pH用pH表示,将一张PH试纸放入搅拌的发酵液中,立即取出,与PH试纸所附的标准比色卡进行比较,从颜色变化即可知道发酵液的PH值。
沼气发酵菌最适PH为6.8-7.5,6.4以下和7.6以上产气受到抑制。如果PH低于5.5,则是料液酸化的标志,产甲烷菌的活性被完全抑制。比如沼气初始启动时,投料浓度过高,接种物中的产甲烷菌数量不足,或者一次性加入大量鸡粪和马铃薯渣导致发酵液浓度过高,会导致产酸和产甲烷的速度不平衡,导致挥发性酸(乙酸、丙酸和丁酸)的积累和PH的降低。这是沼气池启动失败或运行不正常的主要原因。
沼气发酵过程中,PH值的变化规律一般是:发酵初期,由于产酸菌活动迅速,产生大量有机酸,使PH值下降;但随着发酵的继续,一方面氨化细菌产生的氨中和了部分有机酸;另一方面,产甲烷菌利用有机酸转化为溴甲烷,使PH值回归正常值。如此循环下去,沼气池内的PH值会保持在7.0-7.5的范围内,发酵正常运行。因此,沼气池料液发酵时,只要保持一定的浓度、接种量和适宜的温度,不需要调整就能正常发酵。
(5)厌氧分解菌和产甲烷菌在严格厌氧环境下的沼气发酵中起主要作用。它们害怕氧气,暴露在空气中几秒钟就会死亡,这意味着空气中的氧气对它们是有毒的。因此,严格的厌氧环境是沼气发酵最重要的条件之一。根据沼气细菌怕空气的特点,我们采用树脂加GRC的双密封罐,水气密封性能完全可以满足沼气发酵的要求。在使用过程中,只要没有硬物撞击和特殊事故,长时间不存在漏气问题。
(6)适宜的温度沼气池内发酵液的温度对产气量影响很大,因为在最适宜的温度范围内,温度越高,沼气细菌的生长繁殖就越快,产气量也就越多。如果温度不合适,沼气细菌生长缓慢,产气少或不产气。因此,温度是产生沼气的重要条件。
温度多高合适?一般来说,沼气细菌可以在8-60℃发酵。沼气发酵分为三个发酵区,即常温发酵区10-26℃,中温发酵区28-38℃,最适温度35℃;在46-60℃的高温发酵区,农村沼气发酵由于条件限制,一般在常温下进行。我们在沼气池里安装了太阳能增效装置。比如发酵温度较低时,我们可以打开太阳能热水器中的加热阀,向池中的管状散热器通入热水,补充发酵液的温度。特别是在冬季,太阳能增效装置将在沼气发酵和产气率方面发挥巨大作用。