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什麽是沼氣技術?

沼氣是微生物厭氧消化有機物產生的可燃氣體。因為這種氣體是在沼澤中首次發現的,所以被命名為沼氣。沼氣是多種氣體的混合物,壹般含有50-70%的甲烷,其余是二氧化碳和少量的氮氣、氫氣和硫化氫。其特性與天然氣相似。如果空氣中含有8.6 ~ 20.8%(體積)的甲烷,就會形成爆炸性混合氣體。沼氣不僅可用於烹飪、農副產品烘幹、取暖、照明、氣焊,還可作為內燃機燃料和生產甲醇、福爾馬林、四氯化碳的化工原料。沼氣廠發酵後排出的料液和沈澱物營養豐富,可用作肥料和飼料。

沼氣是隔絕於空氣(如沼氣池)中的壹些有機物(如稭稈、雜草、樹葉、人畜糞便等廢棄物)在壹定的溫度、濕度和酸度條件下,經微生物作用(發酵)產生的可燃氣體。沼氣是壹種氣體混合物,其中含有60 ~ 70%的甲烷,此外還有二氧化碳、硫化氫、氮氣和壹氧化碳。含有少量硫化氫,所以有輕微的氣味。發酵是壹個復雜的生化變化,涉及許多微生物。反應大致可分為兩個階段:(1)微生物將復雜有機物中的糖、脂肪、蛋白質降解為簡單物質,如低級脂肪酸、醇類、醛類、二氧化碳、氨、氫氣、硫化氫等。(2)壹些簡單物質在甲烷菌的作用下轉化為甲烷。

要正常生產沼氣,就要為微生物的生存和繁殖創造良好的條件。沼氣池必須滿足各種條件。首先,沼氣池要封閉。有機物發酵成沼氣是各種厭氧菌活動的結果,需要為厭氧菌創造缺氧環境。建造沼氣池時,要註意隔絕空氣,做到密閉不透氣。其次,沼氣池內要保持20 ~ 40℃,因為這個溫度下產氣率通常最高。第三,沼氣池要有充足的養分。為了生存和繁殖,微生物必須從發酵物質中吸收營養。沼氣池的發酵原料中,人畜糞便可以提供氮,農作物稭稈等纖維素可以提供碳。第四,發酵原料要含有適量的水分,沼氣池發酵原料中壹般要求在80%左右。過多或過少都不利於產氣。第五,沼氣池的pH值壹般控制在7 ~ 8.5。

沼氣是意大利物理學家A. Volta於1776年在沼澤中發現的。1916年,俄羅斯β п Omelyanski分離出第壹個產甲烷菌(但不純)。目前世界上已分離出近20株甲烷,我國在1980首次成功分離出甲烷球菌。

世界上第壹臺沼氣發生器(又稱自動凈化器)是法國的L. Mullah於1860年由壹個簡易的沈澱池改良而成。德國於1925和美國於1926建造了帶加熱設施和集氣裝置的沼氣池,是現代大中型沼氣發生裝置的原型。二戰後,壹些西歐國家發展了沼氣發酵技術,但受到廉價石油湧入市場的影響。後來,隨著全球能源危機的出現,沼氣再次引起了人們的關註。1955壹種新的沼氣發酵工藝——高速厭氧消化工藝應運而生。它突破了傳統的工藝流程,使單位池體積產氣率(即產氣率)由每天0.7 ~ 1.5立方米沼氣提高到中溫下4 ~ 8立方米沼氣,停留時間由15天或更長縮短到幾天甚至幾小時。20世紀20年代初,中國由羅國瑞在廣東潮美建成第壹座沼氣池,隨後成立中國瑞瓦斯總公司推廣沼氣技術。從65438年到0985年,全國農村戶用沼氣池達到500萬口。目前,我國高速厭氧消化工藝生產性實驗裝置已在糖廠和酒廠正常運行。

沼氣是壹種混合氣體,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%,還有氫氣、壹氧化碳、硫化氫、氧氣、氮氣等少數氣體。沼氣可以用作燃料,因為它含有可燃氣體甲烷。沼氣是細菌在厭氧條件下分解有機物的產物。城市有機垃圾、汙水處理廠汙泥、農村人畜糞便、農作物稭稈等。都可以作為生產沼氣的原料。細菌分解有機物的過程大致可分為兩個階段:第壹階段,復雜的高分子有機物轉化為低分子有機物,如乙酸、丙酸、丁酸等;在第二階段,第壹階段的產物轉化為甲烷和二氧化碳。

在上述過程中,發酵分解是各種細菌相互作用的結果。為了使沼氣發酵繼續進行,需要提供和維持沼氣發酵中各種微生物所需的生存條件。產甲烷細菌是厭氧的,少量的氧氣會嚴重影響其生長繁殖。這需要壹個可以隔絕氧氣的密閉消化器。溫度是厭氧消化過程中的壹個重要因素。甲烷桿菌能在0-80℃的溫度範圍內生存。能適應低溫(20℃)、中溫(30℃)和高溫(50℃)的細菌種類繁多,最適繁殖溫度分別為65438±05℃、35℃和53℃左右。產甲烷菌生長和繁殖的最適pH值約為7.0-7.5。超過這個範圍,厭氧消化的效率就會降低。在厭氧消化中負責廢物發酵的細菌也需要氮、磷和其他營養物。按碳氮比,投入沼氣池的原料比例應等於20: 1-25: 1。此外,還應控制影響沼氣發酵的有害物質濃度。

農村如何開發利用沼氣?

壹個4-5口人的家庭,壹般建壹個8立方米的沼氣池就夠了。

第二,壹般需要2000元左右。主要是材料費1000元左右,水泥、沙子、磚、壹點鋼筋;造池技師工資300元以上;沼氣設備300元以上,如沼氣池、壓力表、管道、脫硫器等;挖池資質約150元;苦力成本不是150元左右。

第三,沼氣難以液化和灌裝。因為沼氣的主要成分是甲烷,液化點的溫度太低,所需壓力太高。

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