高中化学 第四章 保护生存环境 第三节 垃圾资源化 生活垃圾产沼气素材 新人教版选修1（通用）

生活垃圾产沼气近几年来，我国国内GDP稳步增长，国民经济得以快速发展。但与此同时，环境污染、能源紧缺随之而至，成为我国经济发展中必需解决的主要问题。目前，我国每年固体废物产量以指数形式大幅度增长，垃圾包围城市现象已经屡见不鲜，而目前处理固体垃圾方式主要有填埋、焚烧和堆肥等。其中，填埋仍然是目前国内外主要采用的固体垃圾处理方式，焚烧和堆肥法处理固体垃圾占量很少，焚烧工艺由于二次污染、能耗高、适应性差、运行费用大，在发达国家早已被叫停。堆肥工艺由于我国垃圾有机物含量低、水份大，在我国也难以实施。个别地区也在筹建沼气化处理垃圾场，在日本等国己建有样板工程，沼气化处理垃圾新工艺将成为未来垃圾治理的主要途径。一、垃圾产沼气资源化的原理沼气是一些有机物质,在一定的温度、湿度、酸度条件下，隔绝空气（如用沼气池），经微生物作用（发酵）而产生的可燃性气体。它含有少量硫化氢，所以略带臭味。发酵是复杂的生物化学变化，有许多微生物参与。反应大致分以下两个阶段：1.微生物把复杂的有机物质中的糖类、脂肪、蛋白质降解成简单的物质，如低级脂肪酸、醇、醛、二氧化碳、氨、氢气和硫化氢等。2.在甲烷菌种的作用下，使一些简单的物质变成甲烷。要正常地产生沼气，必须为微生物创造良好的条件，使它能生存、繁殖。沼气池必须符合多种条件。首先，沼气池要密闭。有机物质发酵成沼气，是多种厌氧菌活动的结果，因此要造成一个厌氧菌活动的缺氧环境。在建造沼气池时要注意隔绝空气，不透气、不渗水。其次，沼气池里要维持2040，因为通常在这种温度下产气率最高。第三，沼气池要有充足的养分。微生物要生存、繁殖，必须从发酵物质中吸取养分。在沼气池的发酵原料中，人畜粪便能提供氮元素，农作物的秸秆等纤维素能提供碳元素。第四，发酵原料要含适量水，一般要求沼气池的发酵原料中含水80左右，过多或过少都对产气不利。第五，沼气池的pH值一般控制在78.5。沼气是多种气体的混合物，一般含甲烷5070，其余为二氧化碳和少量的氮、氢和硫化氢等。其特性与天然气相似。空气中如含有8.620.8（按体积计）的沼气时,就会形成爆炸性的混合气体。沼气除直接燃烧用于炊事、烘干农副产品、供暖、照明和气焊等外，还可作内燃机的燃料以及生产甲醇、福尔马林、四氯化碳等化工原料。经沼气装置发酵后排出的料液和沉渣，含有较丰富的营养物质，可用作肥料和饲料。二、垃圾产沼气资源化的意义1垃圾沼气化可为能源节约做出一定贡献目前，工业化的快速发展带来了能源，特别是不可再生能源的大量消耗，国际能源形势一日紧张。各国政府都在大力寻找和开发替代能源。沼气不光是煮饭的燃料，还是发电、开汽车和烧锅炉的清洁能源。用沼气替代常规能源可改变生产、生活条件，减少了大量的污染，有利于保护资源和环境。据统计，我国每年产生的工业有机废水废物多达1亿余吨，养殖业的粪便粪水近20亿吨，城市垃圾近6亿吨（其中大中城市近3亿吨），农作物秸秆7亿吨以上等有机废物。我国如能将所有的生产(农业秸秆和有机工业污水)、垃圾全部通过沼气化处理，并将沼气用于发电，每年节约可目前全国年用电量的20%。由此可见，垃圾沼气化非常具有吸引力。2垃圾沼气化处理将减少垃圾对生态环境的破坏我国面临着环境污染日趋严重，其中一个重要的原因就是各种有机废弃物的数量越来越大，造成的污染越来越严重。环境恶化、气候反常、生态平衡破坏是多种疫病传播的重要因素之一，如长期得不到有效治理，必将给经济发展以至整个社会生活带来毁灭性的后果。据统计，全球每年因人为活动导致甲烷气体向大气中排放量多达3.3亿吨，其中垃圾和秸秆就占了很大比重。实施垃圾沼气化处理，使垃圾实现减量化、资源化和无害化治理，可减少污染量，保护生态环境。3垃圾沼气化处理可产生大量的有机复合肥垃圾在沼气化处理工程中，沼渣沼液可作有机复合肥生产原料使用，使用沼渣沼液生产的有机复合肥可改善土壤，减少化肥、农药使用量，降低农业生产成本，发展庭园经济和无公害农产品、绿色食品、有机食品；提高农产品质量，增加了农民收入。根据调查，以目前最普遍的一个8立方米沼气池为例，年产沼气约300立方米、沼肥400多担，可以基本满足4-5口之家全年生活用能，每年可节省燃料和电费250-300元；减少化肥和农药使用量25%左右，一口沼气池可使农户年可增效千元左右。因此， 沼气已成为农民致富的一项重要的项目，成为发展现代高效农业、繁荣农村经济的有效途径。目前固体垃圾的数量以惊人速度增长，垃圾围城现象日趋严重。固体垃圾在处理上存