生物质能工程复习提纲

《生物质能工程》复习提纲

第一章绪论

1、什么是生物质能源？

指由太阳能转化而来的以化学能形式储存在生物质中的能量。即：利用自然界的植物、粪便以及城乡有机废物转化成的能源。

2、什么是新能源？

新能源又称非常规能源，指刚开始开发利用或正在积极研究、有待推广的能源，如太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核聚变能等。

3、什么是可再生能源？

指在自然界中可以不断再生、永续利用的能源，具有取之不尽，用之不竭的特点，主要包括太阳能、风能、水能、生物质能、潮汐能、地热能和海洋能等。

4、什么是常规能源？

又称传统能源，指已能大规模生产和广泛利用的一次能源。如煤炭、石油、天然气、水，是促进社会进步和文明的主要能源。

5、生物质资源的特点

可再生性和无污染性

6、纤维素类生物质资源包括哪些

纤维素类生物质资源主要由：纤维素、半纤维素、木质素构成。

7、能源植物按植物中主要物质化学类别分：

（1）糖类能源植物；

（2）淀粉类能源植物；

（3）纤维素类能源植物；

（4）油料能源植物；

（5）烃类能源植物；（续随子、绿玉树等）

8、重要能源植物有哪些？

（1）甜高粱；

（2）能源甘蔗；

（3）油料植物

草本油料：大豆、油菜、花生、棉籽、向日葵、芝麻；

木本：油棕榈、黄连木、油桐、麻风树（小桐子）、桉树、光皮树、油茶、橄榄等；产油藻类。

（4）石油植物：桉树、大戟科乔木、苏木科油楠属、霍霍巴、马尾松、苦配巴、香槐、黄鼠草等；

（5）草本植物：芒属作物。（芒草）

第三、四章沼气工程

1、什么是沼气？

有机物在厌氧和其他适宜条件下，经沼气发酵微生物分解代谢，产生以CH4和CO2为主的混合气体，称为沼气。

2、沼气的来源有什么？有什么用途？

（1）来源：沼气发酵是一个由多种类群细菌参与完成的，通过分解有机物并产生以CH4和CO2为主要产物的，复杂的微生物学过程。（2）用途：热利用、光利用、肥料利用、生防制剂利用。（综合利用）

3、沼气的理化性质

混合气体，无色，略有臭味，主要成分见表4-1，其中CH4占总体积50%~70%，CO2占25%~45%，除此之外还有少量的H2、N2、H2S 、O2、CO 、NH3等。

4、厌氧沼气发酵的主要反应过程及其原理

（1）两阶段学说：1936年由Barker 首次提出，简要描述了沼气的发酵过程，该理论认为沼气发酵可分为两个阶段，即产酸阶段和产甲烷阶段；

（2）三阶段理论和四阶段理论

1979年，Bryant 等人提出，将沼气发酵过程分成由三大代谢类群微生物引起的三阶段理论，即水解阶段、产酸阶段和产甲烷阶段； 与Bryant 等人提出三阶段理论同时，Zeikus 等人提出了沼气发酵四阶段理论，该理论在三阶段理论的基础上增加了耗氢产乙酸过程，即由耗氢产乙酸菌把H 2和CO 2转化为乙酸（CH 3COOH ），形成了：水解阶

段、发酵（或酸化）阶段、产乙酸阶段、产甲烷阶段；

阶

段

5、沼气发酵的微生物类群

（1）发酵性细菌

水解纤维素、蛋白质、脂类为可溶性糖类、肽、氨基酸和脂肪酸等。水解菌（大多为厌氧菌，也有兼性菌）：梭状芽孢杆菌、拟杆菌、丁酸菌、嗜热双歧杆菌、产气梭状芽孢杆菌、产琥珀酸梭状菌、北京丙酸杆菌和产氢螺旋体等。

（2）产氢产乙酸菌

将上述分解物（主要为有机酸）进一步分解为乙酸、H2和CO2

（3）耗氢产乙酸菌

将H2和CO2合成为乙酸，以及代谢糖类产生乙酸。

（4）产甲烷菌

甲烷形成是由一群生理上高度专化的细菌——产甲烷菌所引起的。产甲烷菌是厌氧消化过程中所形成的食物链中的最后一组成员。

将乙酸和H2/CO2转化为沼气。

6、沼气发酵工艺条件

（1）严格厌氧环境

（2）发酵温度（8 ℃ ~65℃），发酵温度对沼气发酵产气效率的影响如下图：

，其中

常温：15~30 ℃

中温：35 ℃左右

高温：55 ℃左右

（3）发酵原料

粪便、秸秆等农业有机废弃物及酒糟、糖渣、高浓度有机肥水等工业有机废弃物。

基本概念：TS、VS、灰分（图4-3）。

（4）料液浓度（以TS浓度计算）

6%~12%，南方偏低、北方偏高，夏天偏低、冬天偏高。

（5）酸碱度

沼气微生物最适宜的pH值范围是6.8~7.5。

（6）产气量、产气速度、产气率

产气量：完全分解产生沼气的总量（产气潜力），m3；

产气速度：单位时间的产气量，m3/h；

产气率：单位时间、单位体积的产气量，m3/h·m3

（7）C、N、P等营养元素比例

C：N一般（20~30）：1为佳；

C：N：P比例以10：4：0.8为宜。

（8）添加剂和抑制剂

（9）搅拌

（10）接种物（正常发酵沼气池发酵液、阴沟底泥或自行培养等厌氧环境下的微生物体系。）

7、户用沼气池设计原理。

（1）技术先进，经济耐用，结构合理，便于推广。

（2）在满足发酵工艺要求，有利于产气的情况下，兼顾肥料、卫生和管理等方面的要求，充分发挥沼气池的综合效益。

（3）因地制宜，就地取材，力求沼气池池形标准化、用材规范化、施工规范化。

（4）考虑农村修建沼气池面广量大，各地气候、水文地质情况不一，既要考虑通用性，又要照顾区域性。

8、小型沼气池发酵工艺类型

（1）半连续投料沼气发酵

（2）分层满装料沼气发酵

（3）批量投料沼气发酵

（4）干发酵工艺（TS：20%~30%）