什么是沼气技术?

沼气是微生物厌氧消化有机物产生的可燃气体。因为这种气体是在沼泽中首次发现的,所以被命名为沼气。沼气是多种气体的混合物,一般含有50-70%的甲烷,其余是二氧化碳和少量的氮气、氢气和硫化氢。其特性与天然气相似。如果空气中含有8.6 ~ 20.8%(体积)的甲烷,就会形成爆炸性混合气体。沼气不仅可用于烹饪、农副产品烘干、取暖、照明、气焊,还可作为内燃机燃料和生产甲醇、福尔马林、四氯化碳的化工原料。沼气厂发酵后排出的料液和沉淀物营养丰富,可用作肥料和饲料。

沼气是隔绝于空气(如沼气池)中的一些有机物(如秸秆、杂草、树叶、人畜粪便等废弃物)在一定的温度、湿度和酸度条件下,经微生物作用(发酵)产生的可燃气体。沼气是一种气体混合物,其中含有60 ~ 70%的甲烷,此外还有二氧化碳、硫化氢、氮气和一氧化碳。含有少量硫化氢,所以有轻微的气味。发酵是一个复杂的生化变化,涉及许多微生物。反应大致可分为两个阶段:(1)微生物将复杂有机物中的糖、脂肪、蛋白质降解为简单物质,如低级脂肪酸、醇类、醛类、二氧化碳、氨、氢气、硫化氢等。(2)一些简单物质在甲烷菌的作用下转化为甲烷。

要正常生产沼气,就要为微生物的生存和繁殖创造良好的条件。沼气池必须满足各种条件。首先,沼气池要封闭。有机物发酵成沼气是各种厌氧菌活动的结果,需要为厌氧菌创造缺氧环境。建造沼气池时,要注意隔绝空气,做到密闭不透气。其次,沼气池内要保持20 ~ 40℃,因为这个温度下产气率通常最高。第三,沼气池要有充足的养分。为了生存和繁殖,微生物必须从发酵物质中吸收营养。沼气池的发酵原料中,人畜粪便可以提供氮,农作物秸秆等纤维素可以提供碳。第四,发酵原料要含有适量的水分,沼气池发酵原料中一般要求在80%左右。过多或过少都不利于产气。第五,沼气池的pH值一般控制在7 ~ 8.5。

沼气是意大利物理学家A. Volta于1776年在沼泽中发现的。1916年,俄罗斯β п Omelyanski分离出第一个产甲烷菌(但不纯)。目前世界上已分离出近20株甲烷,我国在1980首次成功分离出甲烷球菌。

世界上第一台沼气发生器(又称自动净化器)是法国的L. Mullah于1860年由一个简易的沉淀池改良而成。德国于1925和美国于1926建造了带加热设施和集气装置的沼气池,是现代大中型沼气发生装置的原型。二战后,一些西欧国家发展了沼气发酵技术,但受到廉价石油涌入市场的影响。后来,随着全球能源危机的出现,沼气再次引起了人们的关注。1955一种新的沼气发酵工艺——高速厌氧消化工艺应运而生。它突破了传统的工艺流程,使单位池体积产气率(即产气率)由每天0.7 ~ 1.5立方米沼气提高到中温下4 ~ 8立方米沼气,停留时间由15天或更长缩短到几天甚至几小时。20世纪20年代初,中国由罗国瑞在广东潮美建成第一座沼气池,随后成立中国瑞瓦斯总公司推广沼气技术。从65438年到0985年,全国农村户用沼气池达到500万口。目前,我国高速厌氧消化工艺生产性实验装置已在糖厂和酒厂正常运行。

沼气是一种混合气体,其主要成分是甲烷(CH4)和二氧化碳(CO2)。甲烷占60%-70%,二氧化碳占30%-40%,还有氢气、一氧化碳、硫化氢、氧气、氮气等少数气体。沼气可以用作燃料,因为它含有可燃气体甲烷。沼气是细菌在厌氧条件下分解有机物的产物。城市有机垃圾、污水处理厂污泥、农村人畜粪便、农作物秸秆等。都可以作为生产沼气的原料。细菌分解有机物的过程大致可分为两个阶段:第一阶段,复杂的高分子有机物转化为低分子有机物,如乙酸、丙酸、丁酸等;在第二阶段,第一阶段的产物转化为甲烷和二氧化碳。

在上述过程中,发酵分解是各种细菌相互作用的结果。为了使沼气发酵继续进行,需要提供和维持沼气发酵中各种微生物所需的生存条件。产甲烷细菌是厌氧的,少量的氧气会严重影响其生长繁殖。这需要一个可以隔绝氧气的密闭消化器。温度是厌氧消化过程中的一个重要因素。甲烷杆菌能在0-80℃的温度范围内生存。能适应低温(20℃)、中温(30℃)和高温(50℃)的细菌种类繁多,最适繁殖温度分别为65438±05℃、35℃和53℃左右。产甲烷菌生长和繁殖的最适pH值约为7.0-7.5。超过这个范围,厌氧消化的效率就会降低。在厌氧消化中负责废物发酵的细菌也需要氮、磷和其他营养物。按碳氮比,投入沼气池的原料比例应等于20: 1-25: 1。此外,还应控制影响沼气发酵的有害物质浓度。

农村如何开发利用沼气?

一个4-5口人的家庭,一般建一个8立方米的沼气池就够了。

第二,一般需要2000元左右。主要是材料费1000元左右,水泥、沙子、砖、一点钢筋;造池技师工资300元以上;沼气设备300元以上,如沼气池、压力表、管道、脱硫器等;挖池资质约150元;苦力成本不是150元左右。

第三,沼气难以液化和灌装。因为沼气的主要成分是甲烷,液化点的温度太低,所需压力太高。