3生物质能的利用之沼气技术ppt

沼气技术在我国发展大体分为4个时期。 20世纪30年代：当时的沼气称为瓦斯，沼气池为瓦 斯库。
20世纪50年代：武昌成为全国大办沼气的策源地。 但由于操之过急，忽视建池质量和违反经验，大多沼 气池都荒废了。
20世纪70年代：为了解决农村生活的燃料问题，全 国累计修建沼气池700万个。但寿命都较短。
酵料液的温度随气温、地温的变化而变化，其好处是 不需要对发酵料液温度进行控制，节省保温和加热投 资，沼气池本身不消耗热量；缺点是在同样的投料条 件下，一年四季产气率相差较大。
二、以进料方式划分 1. 连续发酵：
图3-4 连续发酵工艺基本流程
2. 半连续发酵：
图3-5 常温单级半连续发酵工艺基本流程
2. 接种物的富集培养：为了获得足够的、质量好的 接种物，必须对接种物进行富集培养。
3. 接种物来源：城市下水污泥、池塘底部污泥、屠 宰场污泥以及食品加工厂污泥。
4. 接种量
五、发酵原料 1.发酵原料的种类
人畜禽粪、作物秸秆、杂草菜叶、有机污水等都可 以作为沼气发酵原料。
沼气发酵常用的原料主要是秸秆和粪便。 2. 沼气发酵原料的配比 3. 原料堆沤
单级沼气发酵 两级沼气发酵 多级沼气发酵
五、按发酵含量划分 1. 液体发酵 2. 干发酵 六、以料液流动方式划分 1. 无搅拌的发酵工艺 2. 全混合式发酵 3. 塞流式发酵
水压式沼气池是我
国农村普遍采用的一种 人工制取沼气的厌氧发 酵密封装置，推广数量 占农村沼气池总量的 85%以上。
一、水压式沼气池的构造 1. 进料口及进料管 2. 发酵间 3. 储气间 4. 水压间 5. 活动盖 6. 导气管
③ 进料中混入大量强酸或强碱
正常情况下沼气发酵的pH值有一个自然平衡的 过程，一般不需要调节。只有在配料管理不当的情况 下才会出现挥发酸大量累积，pH值下降。提高pH值 的办法有几种：
① 经常少量出料并投入同量的新料
② 加草木灰和适量氨水调节
③ 用石灰水、碳酸钠溶液或碳酸氢氨溶液调节
四、接种物
1. 接种物的作用：在沼气发酵池启动运行时，加入 足够的所需微生物特别是产甲烷微生物是极为重 要的。
一、沼气
沼气是有机物质在厌氧条件下，经过微生物的发
酵作用而生成的一种可燃气体。由于这种气体最先是 在沼泽中发现的，所以称为沼气。
二、发展状况
沼气是由意大利物理学家A.沃尔塔于1776年在 沼泽地发现的。1916年俄国人Β.П.奥梅良斯基分离 出了第一株甲烷菌（但不是纯种）。中国于1980年
首次分离甲烷八叠球菌成功。目前世界上已分离出的 甲烷菌种近20株。
3. 产气同时供气：用气时打开导气管的阀门，沼气 通过导气管供给燃具，随着储气间内的气体减少， 压力降低，水压间和进料管的液面下降，发酵间 的液面上升。依靠水压间水位的自动升降，是发 酵间液面与水压间、进料管液面，维持在一个相 对稳定的高度差上。
4. 产气太少或不产气：当发酵液料产气太少或不产 气时，水压间（和进料管）的液面回落，同时发 酵间的液面上升，直到三个液面达到同一个高度 的水平面为止。
20世纪80年代以后，我国开展了大量有关沼气发酵 的理论和应用技术的研究，并取得了可喜的研究成果， 沼气技术开始稳步发展。
其特点：一是有了可靠的技术保障。 二是沼气池池形和沼气发酵原 料有了大的发展和变化。 三是沼气技术目的有重大转变。
沼气的主要成分是甲烷。沼气由50%～80%甲烷 (CH4)、20%～40%二氧化碳(CO2)、0%～5%氮气 (N2)、小于1%的氢气(H2)、小于0.4%的氧气(O2)与 0.1%～3%硫化氢(H2S)等气体组成 。
六、搅拌 1.机械搅拌 2.气体搅拌 3.液体搅拌
图3-3 沼气发酵装置搅拌方法
一、以发酵温度划分
高温 发酵
常温 发酵
中温 发酵
1.高温发酵
高温发酵工艺指发酵料液温度维持在50~60℃范 围内，实际控制温度多在（53±2）℃。该工艺的特
点是微生物生长活跃，有机物分解速度快，产气率高， 滞留时间短。采用高温发酵可以有效地杀灭粪便中各 种致病菌和寄生虫卵，具有较好的卫生效果，从除害 灭病和发酵剩余物肥料利用的角度看选用高温发酵是 较为实用的
3. 批量发酵
原料与 处理
投料
发酵产 气
出料
图3-6 批量发酵工艺基本流程
三、按发酵阶段划分
1.单相发酵：单相发酵将沼气发酵原料投入到一个装
置中，使沼气发酵的产酸和产甲烷阶段合二为一， 在同一装置中自行调节完成。
2.两相发酵：
原料
产酸池
清液
产甲烷池
沼气
残渣
废液Βιβλιοθήκη 图3-7 两部发酵工艺流程
四、按发酵极差划分
30~40°为中温沼气发酵 50~60°为高温沼气发酵
三、pH值： 沼气发酵正常进行时，通常是中性至微碱性环境，
最适pH值为6.8~7.4，pH值低于6.4或高于7.6都对 产气有抑制作用。pH值在5.5以下，产甲烷菌的活动 则完全受到抑制。
影响pH值变化的因素： ① 发酵原料中含有大量有机酸
② 发酵装置启动时投料过多
命活动所需的营养和能量，是不断产生沼气的物质基 础。有农业剩余物秸秆、杂草、树叶等，家禽家畜粪 便，工农业生产的有机废水废物，还有水生植物都可 以作为厌氧发酵的原料。
一、严格的厌氧环境 沼气发酵微生物包括产酸菌和产甲烷菌两大类，
他们都是厌氧性细菌，尤其是产生甲烷的甲烷菌是严 格的厌氧菌。 二、温度：
图3-8 水压式沼气池构造图
二、水压式沼气池的工作原理
1. 产气前：发酵原料未产气，储气间内的气体没有 压力，此时的发酵间液面、水压间液面和进料管 液面处于同一水平位置。
2. 产气不供气:料液发酵产气，储存在储气间内，随 着气量的增多，压力升高，气体挤压发酵间液面， 迫使水压间（和进料管）液面上升，发酵间液面 下降，气体的压力大小决定了液面的高差值
由于沼气含有少量硫化氢，所以略带臭味。其特 性与天然气相似。空气中如含8.6～20.8%（按体积 计）的沼气时,就会形成爆炸性的混合气体。
二、沼气发酵原理 1.两阶段厌氧发酵理论：
图3-1 两阶段厌氧发酵理论示意图
2.三阶段厌氧发酵理论：
图3-2 三阶段厌氧发酵理论示意图
三、沼气发酵原料
沼气发酵原料是供给厌氧发酵微生物进行正常生
2.中温发酵
中温发酵工艺指发酵料液温度维持在30~40℃范 围内，实际控制温度多在（35±2）℃。与高温发酵
相比，这种工艺消化速度稍微慢一些，产气率要低一 些。但维持中温发酵的能耗较少，沼气发酵能总体维 持在一个较高的水平，产气速度比较快，料液基本不 结壳，可保证常年稳定运行。
3.常温发酵
常温发酵也称为“自然温度”发酵。其特点是发