沼气发酵技术

第三节 沼气发酵技术沼气一、定义：富含有机物的沼泽地会发酵形成很多可燃性的混合气体，这种混合气体被称为沼气。二、物理性质无色、易燃、有毒、略有臭味三、组成60% 70% 甲烷， 30% 40%CO 2，少量氢、氮、硫化氢等其它气体，沼气具有很高的热值是很好的气态燃料。四、生产沼气的原料 农作物秸杆，人畜粪便，工业废液渣，城市垃圾等聚合物降解产酸阶段甲烷形成将有机物中大分子高聚物如纤维素，淀粉，蛋白质等，分解成可溶性小分子单体。小分子糖类等有机物质分解形成挥发性有机酸及氢气和 CO2厌氧严格厌氧的甲烷形成细菌将有机酸（主要是乙酸）降解转化形成甲烷五、沼气发酵的过程农村特点：地域广阔，村庄居住分散农村经济发展缓慢，农村生活用能主要是柴草和畜粪等生物质能源农村饲料、肥料、燃料 “三料 ”具缺五、农村沼气技术我国于上世纪 80 年代起，在农村推广应用小型户用沼气， 2003 年国家发改委、农业部立项在全国农村规模推广农村户用沼气，推动了我国农村沼气的迅速发展农村沼气的作用（ 1）供家庭烧火作饭，照明（ 2）沼气残渣经密闭发酵，杀死了病毒、虫卵，而N， P， K等营养成分保留下来 安全有效的有机肥（ 3）沼液喷洒叶面，不但增加了叶面肥，还可防治虫害，降低农药残留量（ 4）沼气池建在塑料大棚，可用于保温、光照和提长二氧化碳浓度1、沼气池的结构类型 水压式沼气池工作原理：水压气，气压水的产气用气反复循环工作方式。优点：圆筒型沼气池结构简单、造价低廉、施工容易、原料死角少，适合粪便原料的发酵。钢模现浇混凝土沼气池：可规模施工，施工速度快，沼气池坚固耐用。砖模砌筑沼气池：不需用模具，运输方便，适用于庄点分散的山区施工2、户用沼气发酵工艺采用常规法发酵工艺：原料一入池便立即与发酵细菌完全混合利用特点：（ 1）半连续发酵，定期排渣，定期加料。（ 2）温度随季节变化，夏季产率高，冬季产率低（ 3）无搅拌装置优点：辅助设备少，操作简单，经济实用，是现阶段户用沼气发展的实用技术。3、户用沼气的发酵原料 人畜（猪、牛、马、羊、鸡）粪便 富氮原料，发酵周期短，是主要原料 各种农作物秸杆（稻草、麦草、玉米秸杆等） 富碳原料，多含纤维素、半纤维素等，在研 青草、菜叶（制豆腐的废渣废水、屠宰场废水等）。4、户用沼气发酵技术 原料预处理 菌种的预处理 新建沼气池配比 30% 以上的沼气菌种，来源主要是正常发酵沼气池中的沼渣沼液和人工堆沤培养菌种。 主要为人工堆沤培养菌种 将配合好的人畜粪便在池外先清除柴草、土块、泥沙等杂物，将原料均匀拌合后堆放在阳光充足的地方，在原料堆上加一定的水，然后覆盖一层塑料薄膜，夏季堆沤 2 3d，春秋季堆沤 5 7d 即可投料使用。 沼气池的保温 一般沼气细菌在 1 0 60 范围内都能进行发酵，温度越高产气越好，低于 1 0 基本不发酵产气。 常使用太阳能暖棚 发酵原料的搅拌 人工用长勺通过进料管插入沼气池内搅拌或从抽渣管抽出部分料液从进料管倒回发酵间进行搅拌。 进出料管理 用活塞式抽渣器从沼气池底部抽出沉渣，然后从进料口加入新原料。 换料原则：先出后进，出多少进多少5、户用沼气池的池容量及发酵启动 常温发酵的沼气池平均日产气量 0.2m3/m3，按照目前农村的生活水平，推广的户用沼气池的池容量为 8m3， 需常年存栏成猪 4 头或成牛 2 头以上。 投料时间最好选择晴天，气温较低不宜投料启动发酵， 8m3沼气池第一次装料，需鲜牛粪或猪粪3m3 ，水 4m3 。6、户用沼气池的应用模式 “三位一体 ”、 “四位一体 ”庭院经济模式 “猪（牛） 沼（太阳能） 果（菜） ”生态模式7、户用沼气的综合效益 经济能源效益 以 “三位一体 ”沼气生态模式为例，每年可产沼气 400m3 左右，按沼气 0.6 元 /m3 计（天然气 1 .4 元 /m3 ），年燃料费 240 元。太阳能暖圈养猪可多出 1 栏猪，产生的沼渣、沼液施肥果菜，节省肥料 1 0 吨，经济效益显著。 社会生态效益 利用沼气改变了农村的用能结构，促进了农村经济的发展。 利用沼气改变了农户柴草乱堆、粪便随地流的脏乱差环境，改善了农村的生活环境，促进了农村精神文明建设。六、新型秸杆沼气技术 秸秆沼气：采用秸秆厌氧发酵原理，以秸秆为沼气发酵原料，不改变户用沼气结构并以此为载体，对秸秆进行预处理，并加入生物菌剂堆沤后填入沼气池中，像正常沼气池一样产气、出气的清洁能源技术。 优点：产气率高、产气持续时间长、燃烧热值大、操作方便，保护环境、生产优质肥的特点，突破了畜禽粪便为沼气发酵原理的限制，开辟了秸秆综合利用新途径1、材料准备 无蜡质、无光泽、存放一年以上的稻麦秸秆。 8m3沼气发酵池需备秸秆 400公斤、(NH4)2CO315公斤，生物菌种 1公斤堆沤，入池加畜粪接种物 2000公斤、秸秆处理 将秸秆铡短至 5 10厘米，用机械粉碎，有利于水份的吸收及纤维素、半纤维素、木质素的破坏、秸秆堆沤 翻拌后的秸秆堆成垛，打通气孔，再用薄膜覆盖，升温至 50度，维持 3天、秸秆发酵、放气试火6、循环利用六、工业有机废水厌氧消化工程优点 : 厌氧消化所需电力消耗少在厌氧条件下，微生物从基质代谢中得到 了能量要比好氧代谢时少很多产物：