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知识科普-华蒙科创丨关于沼气,这些你一定要知道!

知识科普-华蒙科创丨关于沼气,这些你一定要知道! 内蒙古华蒙科创环保科技有限公司
2019-09-11
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导读:沼气是有机物质在厌氧条件下,经过微生物的发酵作用而生成的一种混合气体。

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沼气

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沼气是有机物质在厌氧条件下,经过微生物的发酵作用而生成的一种混合气体。

沼气,顾名思义是沼泽湿地里的气体。人们经常看到,在沼泽地、污水沟或粪池里,有气泡冒出来,如果我们划着火柴,可把它点燃,这就是自然界天然发生的沼气。

从科学定义角度看,沼气是各种有机物质在隔绝空气、温度与PH值适宜的条件下,经过微生物的发酵作用产生的一种可燃烧气体。沼气属于二次能源,并且是可再生能源



成分组成

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沼气的主要成分是甲烷。沼气由50%-80%甲烷(CH4)、20%-40%二氧化碳(CO2)、0%-5%氮气(N2)、小于1%的氢气(H2)、小于0.4%的氧气(O2)与0.1%-3%硫化氢(H2S)等气体组成 。由于沼气含有少量硫化氢,所以略带臭味。其特性与天然气相似。空气中如含有8.6-20.8%(按体积计)的沼气时,就会形成爆炸性的混合气体。


沼气的主要成分甲烷是一种理想的气体燃料,它无色无味,与适量空气混合后即会燃烧。每立方米纯甲烷的发热量为 34000千焦,每立方米沼气的发热量约为20800-23600千焦。即1立方米沼气完全燃烧后,能产生相当于0.7千克无烟煤提供的热量。与其它燃气相比,其抗爆性能较好,是一种很好的清洁燃料


发展历史

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沼气是由意大利物理学家A.沃尔塔于1776年在沼泽地发现的。1916年俄国人Β.П.奥梅良斯基分离出了第一株甲烷菌(但不是纯种)。中国于1980年首次分离甲烷八叠球菌成功。世界上已分离出的甲烷菌种近20株。


世界上第一个沼气发生器(又称自动净化器)是由法国L.穆拉于1860年将简易沉淀池改进而成的。1925年在德国、1926年在美国分别建造了备有加热设施及集气装置的消化池,这是现代大、中型沼气发生装置的原型。第二次世界大战后,沼气发酵技术曾在西欧一些国家得到发展,但由于廉价的石油大量涌入市场而受到影响。后随着世界性能源危机的出现,沼气又重新引起人们重视。1955年新的沼气发酵工艺流程──高速率厌氧消化工艺产生。它突破了传统的工艺流程,使单位池容积产气量(即产气率)在中温下由每天1立方米容积产生0.7-1.5立方米沼气,提高到4-8立方米沼气,滞留时间由15天或更长的时间缩短到几天甚至几个小时。

中国于20世纪20年代初期由罗国瑞在广东省潮梅地区建成了第一个沼气池,随之成立了中华国瑞瓦斯总行,以推广沼气技术。中国农村户用沼气池的数量达 1300万座。而高速率厌氧消化工艺生产性试验装置已在糖厂和酒厂正常运行。

发酵原理

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1、水解阶段

将不溶性大分子有机物分解为小分子水溶性的低脂肪酸

2、酸化阶段

发酵细菌将水溶性低脂肪酸转化为H2、甲酸、乙醇等,酸化阶段料液pH值迅速下降。

3、产氢乙酸阶段

产氢产乙酸菌对还原性有机物的氧化作用,生成H2、乙酸等。同型产乙酸细菌将H2、HCO3-转化为乙酸,此阶段由于大量有机酸的分解导致pH值上升。

4、产甲烷阶段

由产甲烷细菌将前3阶段所产生的氢气、二氧化碳以及甲酸、乙酸、甲醇和甲胺类等转化为甲烷。产甲烷细菌形态多样,但生理特性却大致相同,在缺氧条件下,均以甲烷为主要代谢产物。


兴办沼气的好处

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1、有利于解决农村能源问题

一户3―4口人的家庭,修建一个10立方米的沼气池,只要发酵原料充足,并管理得好,就能解决点灯、煮饭的燃料问题。

2、有利于促进农业生产发展

兴办起沼气后,大量畜禽粪便加入沼气池发酵,即可生产沼气,又可沤制出大量优质有机肥料,扩大了有机肥料的来源。凡是施用沼肥的作物不仅增强了抗旱防冻的能力,而且提高秧苗的成活率。施用沼肥不但节省化肥、农药的喷施量,也有利于生产绿色无公害食品。

3、有利于促进畜牧业的发展

办起沼气后,有利于解决“三料”(燃料、饲料和肥料)的矛盾,促进畜牧业的发展。

4、有利于改善卫生条件

凡是建了沼气池的农民都体会到,利用沼气当燃料,无烟无尘,清洁方便。一些粪便、垃圾、生活污水等都是沼气发酵的好原料,随着这些原料进入沼气池的病菌、寄生虫卵等,在沼气池中密闭发酵而被杀死。从而改善了农村的环境卫生条件,对人畜健康都有好处。

5、有利于保护生态环境

兴办沼气解决了农民的燃料问题,减少森林砍伐和牛羊对山场的破坏,有利于保护林草资源,促进植树造林的发展,减少水土流失,改善农业生态环境。

6、有利于解放劳动力

办起沼气后,过去农民拣柴、运煤花费的大量劳动力就能节约下来,可以投入到农业生产第一线上去。广大农村妇女通过使用沼气,从烟熏火燎的传统炊事方式中解脱出来,节约了生火做饭的时间,减轻了家务劳动。



沼气的用途

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农村家用沼气池生产的沼气主要用来做生活燃料。修建一个容积为6立方米的沼气池,每天投入相当于4头猪的粪便发酵,它所产的沼气能解决4口人家庭点灯、做饭的燃料问题。沼气还可以用于农业生产中,如温室保温、烘烤农产品、沼气防蛀、储备粮食、水果保鲜等。沼气也可用来发电、烧锅炉供热供蒸汽。此外,沼气还可提纯天然气,提纯后的生物天然气可用于公用燃气网、车用CNG站。



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