节能减排说明书

节能减排社会实践与科技竞赛作品说明书

一：作品内容简介

现阶段大多数高校或拥有大规模人群聚集的组织机构都会产生一系列能源利用不合理，废弃资源较多，拥有一套全新的环保安全的能源再利用措施对资源节约尤为重要。现阶段，中国的沼气池项目已经发展的比较成熟，对废物资源的再利用率逐渐提高，而且安全措施方面也比较完善，可以保证不会发生安全隐患。也不会对环境造成再污染，所以是一个较好的节能能源，减少浪费的项目。

在高校建立沼气池有一些优势，一是资源来源，学校食堂同学吃饭剩下的食物废渣，校园里的树叶，垃圾，学校厕所里的排泄物都可以作为产生沼气的资源。二是能源去向，利用沼气池产生甲烷，一是可以供食堂做饭的燃料，二是可以供校园路灯的照明使用。

二：设计方案

1、前处理工艺：厕所粪尿通过沼液冲厕系统自动汇集于前处理池，

经过格栅清杂、重力沉砂和碳氮比、浓度、温度调配后，自动进入沼气池。

2、厌氧消化工艺：采用全地下沼气处理厕所粪污，以满足自动

进料、系统保温和结构安全的要求。沼气池和前后处理设施布置在由钢架、保温彩钢板和阳光板构成的保温室内，以满足系统保温增温和安全美观的要求。通过搅拌和出料双功能切割型污物泵及微电脑控制装置，实现发酵原料无人值守自动搅拌。发酵出发酵物料，实现产气和使用的目的。

3、沼气利用工艺：由沼气发酵装置产生的沼气，通过脱水和脱硫

净化处理后，用于学校取暖及茶水炉烧水等。

三.工作原理及性能分析

一、沼气发酵微生物

1、不产甲烷菌：不产甲烷菌能将复杂的大分子有机物变成简单的小分子量的物质。它们的种类繁多，根据作用基质来分，有纤维分解菌、半纤维分解菌、淀粉分解菌、蛋白质分解菌、脂肪分解菌和一些特殊的细菌，如产氢菌、产乙酸菌等。

2、产甲烷菌:有3目、7科、19属和70种，繁殖倍增时间一般都比较长，长者达4—6天，短者3小时左右，大约为产酸菌繁殖倍产时间的15倍。产甲烷菌在自然界中广泛分布，如土壤、湖泊、沼泽中、反刍动物（牛羊等）的肠胃道，淡水或碱水池塘污泥中，下水道污泥，腐烂秸秆，牛马粪以及城乡垃圾堆中都有大量的产甲烷菌存在。甲烷菌的特征：（1）生长缓慢（2）严格厌氧，对O2非常敏感，在有空气的条件下能生存或死亡。（3）只能利用少数简单的化合物作为营养。（4）要求中性偏碱和适宜的温度条件（5）代谢活动的主要产物是甲烷和CO2.

二、沼气发酵过程

㈠水解发酵阶段

各种固体有机物通常不能进入微生物体内被微生物利用，必须在好氧和厌氧微生物分泌的胞外酶、表面酶（纤维素酶、蛋白酶、脂肪酶）

的作用下，将固体有机质水解成分子量较小的可溶性单糖、氨基酸、甘油、脂肪酸。这些分子量较小的可溶性物质就可以进入微生物细胞之内被进一步分解利用。

㈡产酸阶段

各种可溶性物质（单糖、氨基酸、脂肪酸），在纤维素细菌、蛋白质细菌、脂肪细菌、果胶细菌胞内酶作用下继续分解转化成低分子物质，如丁酸、丙酸、乙酸以及醇、酮、醛等简单有机物质；同时也有部分氢(H2)、二氧化碳(CO2)和氨(NH4)等无机物的释放。但在这个阶段中，主要的产物是乙酸，约占70% 以上，所以称为产酸阶段。参加这一阶段的细菌称之为产酸菌。

㈢产甲烷阶段

由产甲烷菌将第二阶段分解出来的乙酸等简单有机物分解成甲烷和二氧化碳，其中二氧化碳在氢气的作用下还原成甲烷。这一阶段叫产气阶段，或叫产甲烷阶段。

四.创新点及应用前景

它对缓解能源短缺，保护环境方面具有很大的功效，并取得了不同程度的效果。沼气技术的发展将有利于全球生态环境和经济社会的可持续发展”“在国际社会面临人口膨胀、资源短缺、环境恶化等诸多问题的今天，沼气技术的广泛应用具有重要的现实意义。”

（一）沼气技术的应用有利于提高农业资源利用效率与优化农业产业结构。

延长生物食物链，实现农业资源的多层次利用，提高农业资源利用率是进行生态农业建设的重要原则。多年来，我国的农业科技人员与农业生产者，虽然在种植与养殖相结合的立体式庭园经济模式实践方面取得了较大的成功，并在一定程度上推动了生态农业的发展、种植业、养殖业共同发展的格局。从而使农业经济资源得到优化配置，使各种农业经济资源得到最大限度的利用。

（二）开发利用生物质能，改善生态环境，实现可持续发展，生物质能，是仅次于煤炭、石油和天然气，而居于世界能源消费总量第四位的在整个能源系统中占据重要地位的能源。

生物质能的开发利用，要求人们恢复植被，形成二氧化碳的收支平衡。沼气技术的应用，则有利于回收利用有机废弃物，恢复二氧化碳的收支平衡。具体说来，沼肥的施用，可以大幅度地减少化肥、农药的使用，可收改善土壤结构、增加土地肥力、减轻化肥与农药对土地污染的“一石三鸟”之利；沼气作为一种气体燃料，可以有效地解决滥砍滥伐林木的问题，使森林资源真正得到保护。经济数据表明，一个8~10m3的沼气池年均产沼气300m3，一年可节约柴薪3.5吨，相当于5亩薪炭林一年的生产量。畜禽粪便污水既是一种有害物的潜在来源，主要包括病源微生物、化学物质、有毒金属等，又是一种宝贵的资源。在畜离粪便污水中，除了含有大量的氮、磷、钾等营养物质外，还含有大量的维生素B12，比如干猪粪中维生素B12含量高达17.6u/g。数千年来，我国农民一直将畜禽粪便作为提高土地肥力的主要来源。为了使畜粪便污水得到妥善的利用，无疑必须对其进行无害化处理，而利用

厌氧发酵法使粪便污水进行发酵产生沼气，而是目前进行畜禽粪便无害化处理与综合利用最有效的方法。

（三）提高农业综合经济效益，增加农民收，加速农村脱贫致富。

如前所述，沼气技术的应用，能提高农业资源的利用效率，能优化农业的产业结构，能改善农业生态环境，可实现农业的持续发展。除此以外，沼气技术的应用还可提高农业的综合经济效益，增加农民的收入，使农村尽快走上脱贫致富之路。

（四）改善农村生活环境，提高农民生活质量.目前，我国农村还普遍存在着“脏-乱-差”的现象，绝大多数农户使用的是“旱厕”，畜禽粪便、垃圾更是任意堆放。由于大量的人畜禽粪便、垃圾得不到及理处理，致使粪水横流，恶臭难闻、蚊蝇成团、垃圾遍地。

将圈舍、厕所与沼气池相连通，运用沼气发酵技术对人畜粪便进行无害化处理，既实现了粪便的集中卫生管理，消除了污染源，减少了疾病的流行，又改变了农户家中的“砍柴做饭烟熏眼，粪便蚊蝇满庭院”的落后愚昧的状况。不仅使农业的生产方式发生着巨大的变化，也使农民的生活方式，生活习惯与社会风俗发生了深刻的变化。

（五）随着大中型沼气技术的应用。沼气发电已经是很成熟的实例应用技术。

（六）生物医药方面的发展也有沼气发酵技术的成功范例（普宁市琪田农药化工厂已成功应用深藏式沼气池技术制取各种生物药品和制剂）。