沼气原理课件

沼气发酵基础知识

信阳市农村能源环境保护站一、沼气发酵的基本概念1.什么是沼气

沼气作为一种可燃性气体，由于这种气体最先是在沼泽中发现的，所以称为“沼气”。通俗上又叫“坑气”、“瓦斯”。该气体广泛存在于自然界中，池塘、粪便池、煤矿都能产生沼气。在一些生物体内也有沼气产生，象牛、羊等反刍类动物的胃在食物消化中也会产生沼气。2．沼气的产生

沼气是有机物质在厌氧环境和一定的温度、酸碱度条件下，经过沼气细菌的复杂生化作用而产生的一种可燃气体。3．沼气中的主要气体成分

1）甲烷CH4

50％—70％，可燃成分；2）二氧化碳

CO230％—45％；3）硫化氢H2S

臭鸡蛋气味，腐蚀管道和炉具，对人体有危害，但是借助其独特的气味可以识别管道是否漏气；4）氢气H2，含量很少，可燃成分.

4．沼气的物理、化学性质（1）

沼气的主要成分是甲烷。甲烷是无色、无臭的气体，分子式CH4，分子量为16，甲烷分子直径为3.76埃（3.76×10-10m）,约为水泥砂浆孔隙的1/4。（1）密度：在00C、101325Pa标准状态下，甲烷对空气的相对密度为0.55;沼气对空气的相对密度约为0.94；

甲烷的密度是0.72㎏/m3

标准沼气的密度是1.22㎏/m3

4.沼气的物理、化学性质（2）

（2）热值：甲烷的低位热值为35.9MJ/m3，

沼气的低位热值20-25MJ/m3。(液化气的低位热值100MJ/m3左右)（3）临界温度和压力：沼气的临界温度为－37℃，临界压力为5.664MPa(相当于56个大气压)4.沼气的物理、化学性质（3）

（4）溶解度：甲烷在水种溶解度很小，在20℃、一个大气压下，100个单位体积水只能溶解3个单位体积的甲烷，这就是我们利用排水法收集沼气的原因。（5）有毒性：当空气中甲烷的含量达到25﹪～30﹪时，对人畜有一定的麻醉作用。4.沼气的物理、化学性质（4）

（6）爆炸极限：在常压下，标准沼气与空气混合的比例在8.8﹪～24.4﹪，在密闭的条件下，遇到火会迅速燃烧、膨胀，发生爆炸。这是很危险的，但我们也可以利用爆炸产生的推动力来带动发电机组发电。（一）常用沼气发酵原料的种类及特点1、农业废弃物：各种农作物秸杆、稻壳、花生壳、杂草等。特点：分解速度慢、产气周期长、原料总产气量较高。2、

动物粪便：猪粪、鸡粪、牛粪等。特点：含水量高，70-80%，分解速度和产气速度快。

3、工业废弃物：主要指各种工业有机废水如造纸、酒精、制药、制革、味精等行业废水。特点：来源广、原料化学成份及产气特性差别很大，需根据具体水质确定相应的处理方案。二、常用发酵原料（二）原料的预处理（1）粉碎：2-6mm长的颗粒。破坏部分木质素，提高纤维素和半纤维素的消化，增大接触面，产气率可提高15-20%。（2）堆沤：①利用好氧代谢除去原料表面的蜡质。②原料含水量加大，入池后快速沉淀，降低了结壳现象。③堆沤过产生70度以上的高温，可杀死病菌和虫卵。④大分子化合物经细菌分解成小分子化合物，且纤维素变得疏松，增大了接触面，提高了产气速度。

（三）原料配比①

营养配比（C/N）C：微生物合成自身物质及其活动提供能源以及形成甲烷的主要物质。N：构成微生物细胞的主要物质。C/N：适宜值20~30：1过大：发酵不易启动，而且产气效果不好。过小：过量氮变成可溶性氨，导致氨中毒。调节方法：主要通过调整粪草的比例。②浓度TS%常规发酵工艺：以TS6-12%为宜，过高：产甲烷缓慢甚至停止。这主要是由于过量的氨氮与挥发性酸的缘故。过低：微生物营养不良，产气不旺。三、沼气发酵原理

沼气发酵的整个过程可分为三个阶段：第一阶段：水解阶段，纤维素、半纤维素等复杂有机物被微生物分解为水溶性有机物。第二阶段：产酸阶段，上述水溶性有机物被产氢产乙酸菌分解为以乙酸为主的挥发性有机酸。第三阶段：产甲烷阶段，第二阶段的产物被最终转化为沼气。四、影响沼气发酵的工艺因素1、严格的厌氧环境2、发酵温度：适宜温度：8～65℃，但40～50℃是需要避开的温度段。温度突然上升或下降都会对沼气发酵产生很大的影响。3、接种物：接种量，当采用下水道污泥作接种物时，接种量一般为发酵料液的10％～15％，当采用老沼气池发酵液作接种物时，该比例应提高到30％以上。4、PH值：6.8～7.5，当发酵料液酸化时，可采取向沼气池中投加草木灰或石灰水的方法进行调节。5、搅拌：主要目的是增加微生物与料液的接触，加快产沼气速度，同时还可防止结壳现象的发生。6、毒性物质：包括各种农药，含各种重金属离子的试剂。五、沼气技术的功能和效应沼气是生态家园的核心，是连接养殖和种植、生活用能和生产用肥的纽带，起到回收农业废弃物能量和物质的特殊作用。沼气和农业主导产业相结合，可取得“四省、三增、两减少、一净化”的综合效应。

四省：省煤、省电、省钱、省劳力

三增：增肥、增效、增产

二减少：病虫害减少、水土流失减少

一净化：净化环境能源效应：8米3沼气池在全年可产沼气380～450米3，解决农户10～12个月的生活燃料，节柴3吨，节电100度左右。

经济效应：“三结合”庭院沼气全年可增收节支1500元；“四位一体”生态温室全年经济收入高达8000元／亩。

生态效应：生态效应一口8m3的沼气池一年的产气能量相当于3.5亩薪炭林年生长量，或相当于125亩干旱草地的年地表生物量。环卫效应：用沼气池处理人畜粪便，可杀虫灭菌，改善庭院“脏、乱、差”的环境卫生，减少常见病和多发病，不再受烟熏火燎之苦。社会效应：解放农家妇女，提高农民的科技素质，促进庭院经济发展，创造良性生态环境，生产无公害绿色食品，提高生活质量。六、常用户用沼气池传统水压式沼气池曲流布料沼气池曲流布料沼气池的基本尺寸点盖槽式沼气池特点：1、改大盖为小盖，可以避免大活动盖笨重安放不便，密封时要求技术较高的弱点，而且盖口小不仅增强了池体的整体性，可延长使用时间，还可限制人入池，增强了安全性，导气管从点盖口嵌入，可避免积水并便于检修；2、将原削球型