沼氣(校本課程)

1、南安國光中學(xué)：黃金陽老師時(shí)間：2016年11月8日http:/ 井蓋被炸飛http:/ 放鞭炮炸飛井蓋 女童落井身亡http:/ 沼氣是一種能夠燃燒的氣體。我們常在一些水塘、沼氣是一種能夠燃燒的氣體。我們常在一些水塘、臭水溝和糞坑中，看到咕嘟咕嘟地往表面冒氣泡，氣臭水溝和糞坑中，看到咕嘟咕嘟地往表面冒氣泡，氣溫越高，氣泡冒得越多，這些氣泡里的氣體就是沼氣。溫越高，氣泡冒得越多，這些氣泡里的氣體就是沼氣。最初，人們在沼澤地帶發(fā)現(xiàn)這種氣體，所以就給它起最初，人們在沼澤地帶發(fā)現(xiàn)這種氣體，所以就給它起名叫名叫“沼氣沼氣”。沼氣的成分：是一種混合氣體，是一種混合氣體，主要成分是甲烷，其次有二氧化碳、主要

2、成分是甲烷，其次有二氧化碳、硫化氫硫化氫(H(H2 2S) S)、氮及其他一些成分。在沼氣成分中甲烷含、氮及其他一些成分。在沼氣成分中甲烷含量為量為5 50 0%70%70%、二氧化碳含量為、二氧化碳含量為3030%4 40 0%、此外還有此外還有少量的少量的H H2 2、N N2 2、COCO、H H2 2S S和和NHNH3 3等。等。沼氣瓦斯的主要成分是甲烷瓦斯的主要成分是甲烷CHCH4 4爆炸極限：爆炸極限：5%5%15.4%15.4%甲烷天然氣的主要成分是甲烷天然氣的主要成分是甲烷甲烷在常溫下是一種無色、無味、無臭甲烷在常溫下是一種無色、無味、無臭、無毒的氣體無毒的氣體。甲烷是甲烷是

3、最最簡單的有機(jī)化合物，是優(yōu)質(zhì)的氣體燃料。燃簡單的有機(jī)化合物，是優(yōu)質(zhì)的氣體燃料。燃燒時(shí)呈藍(lán)色火焰，最高溫度可達(dá)燒時(shí)呈藍(lán)色火焰，最高溫度可達(dá)14001400左右。左右。沼氣沼氣主主要成分是甲烷，因含有要成分是甲烷，因含有H H2 2S S等氣體而變成是等氣體而變成是一種無色、一種無色、有味、有毒、有臭的氣體，有味、有毒、有臭的氣體，甲烷比空氣約輕一半。甲甲烷比空氣約輕一半。甲烷溶解度很少，在烷溶解度很少，在20、一個(gè)大氣壓下，、一個(gè)大氣壓下，100單位體單位體積的水，只能溶解積的水，只能溶解3個(gè)單位體積的甲烷，這是沼氣可以個(gè)單位體積的甲烷，這是沼氣可以用排水法收集和儲(chǔ)存的基礎(chǔ)。沸點(diǎn)是用排水法收集和

4、儲(chǔ)存的基礎(chǔ)。沸點(diǎn)是 -161.5C，很很難液化，故在一般條件下沼氣只能用管道輸送，不宜難液化，故在一般條件下沼氣只能用管道輸送，不宜液化裝罐。液化裝罐。沼氣的理化性質(zhì)：人們生活中的燃燒氣源大致分為液化石油氣(Y)、人工煤氣(R)、天然氣(T)三大類。液化石油氣：是石油開采、裂解、煉制得到的副產(chǎn)品。液化石油氣：是石油開采、裂解、煉制得到的副產(chǎn)品。主要成分是：丙烷主要成分是：丙烷(C(C3 3H H8 8) )、丁烷（、丁烷（C C4 4H H1010）、）、【丙烯丙烯（C C3 3H H6 6）和丁烯（）和丁烯（C C4 4H H8 8）較少較少】。 煤氣是用煤或焦炭等固體原料，經(jīng)干餾或汽化制得

5、的，其主要成分有一氧化碳、甲烷和氫等。為了防止人們在使用時(shí)發(fā)生危險(xiǎn)，人們就在其中加入了有味的物質(zhì)，一般加入的是硫醇或硫醚。人們長期以來通用的人們長期以來通用的“天然氣天然氣”的定義，是從能量角度的定義，是從能量角度出發(fā)的狹義定義，是指天然蘊(yùn)藏于地層中的烴類和非烴出發(fā)的狹義定義，是指天然蘊(yùn)藏于地層中的烴類和非烴類氣體的混合物，包括沼氣、瓦斯、坑氣、可燃冰等主類氣體的混合物，包括沼氣、瓦斯、坑氣、可燃冰等主要成分都是甲烷。要成分都是甲烷。三種燃燒氣源的對比：燃燒值：燃燒值：液化氣燃燒熱值為液化氣燃燒熱值為105462105462千焦千焦/ /立方米立方米煤氣的燃燒熱值煤氣的燃燒熱值16740167

6、40千焦千焦/ /立方米立方米天然氣燃燒熱值為天然氣燃燒熱值為33480355733348035573千焦千焦/ /立方米立方米 沼氣燃燒熱值為沼氣燃燒熱值為20800236002080023600千焦千焦/ /立方米。立方米。每瓶液化氣重每瓶液化氣重14.514.5公斤公斤, ,其燃燒熱值相當(dāng)于其燃燒熱值相當(dāng)于2020立方天然氣立方天然氣的燃燒熱值。的燃燒熱值。三種可燃?xì)怏w的成分不同，所以發(fā)熱量也三種可燃?xì)怏w的成分不同，所以發(fā)熱量也不同，天然氣的發(fā)熱量最高，液化氣其次，煤氣最差。不同，天然氣的發(fā)熱量最高，液化氣其次，煤氣最差。耗氧上：耗氧上：C3H8+5O2=3CO2+4H2O(1:5)2C

7、4H10+13O2=8CO2+10H2O(1:6.5)2CO+O2=2CO2(1:0.5)CH4+2O2=CO2+2H2O(1:2)液化石油氣基本可以完全燃燒，污染少，毒性較低，發(fā)熱量高，易于運(yùn)輸，儲(chǔ)存簡單，供應(yīng)靈活?？梢云垦b，也可以管道供氣。缺點(diǎn)是如果空氣不足會(huì)產(chǎn)生大量的一氧化碳廢氣，如發(fā)生多起的洗澡時(shí)中毒事件，液化石油氣比空氣重，一旦泄漏便會(huì)沉積在地面或低洼地區(qū)，不容易擴(kuò)散。煤氣主要成分有CO，是有毒氣體，外加有害的雜質(zhì)含量多，對使用者造成一定的危害，熱值低。天然氣熱值最高，由于耗氧較少，燃燒能較完全，雜質(zhì)含量少，燃燒后產(chǎn)生污染物極少。其密度比空氣小，一旦泄漏由于浮在上層，會(huì)被空氣或者風(fēng)吹

8、走，易擴(kuò)散。沼氣一沼氣一直是政直是政府大力府大力扶持與扶持與支持的支持的項(xiàng)目，項(xiàng)目，也是未也是未來能源來能源發(fā)展的發(fā)展的趨勢趨勢節(jié)能環(huán)保，改善生節(jié)能環(huán)保，改善生活品質(zhì)，讓您有一活品質(zhì)，讓您有一個(gè)無煙健康的家庭。個(gè)無煙健康的家庭。剩菜剩飯剩菜剩飯秸稈秸稈人糞便人糞便牲畜糞便牲畜糞便現(xiàn)農(nóng)村，村頭村尾、河道邊，到處都被現(xiàn)農(nóng)村，村頭村尾、河道邊，到處都被垃圾污染，嚴(yán)重危害我們的身體健康。垃圾污染，嚴(yán)重危害我們的身體健康。而這些垃圾大多數(shù)可利用產(chǎn)沼氣，進(jìn)行而這些垃圾大多數(shù)可利用產(chǎn)沼氣，進(jìn)行利用和消化。利用和消化。農(nóng)村垃圾農(nóng)村垃圾1、發(fā)展沼氣是開發(fā)替代能源的重要途徑之一。2、發(fā)展沼氣是建設(shè)新農(nóng)村的需要。

9、增加有機(jī)肥料 增強(qiáng)作物抗旱、防凍能力，生產(chǎn)綠色食品有利于發(fā)展畜禽養(yǎng)殖節(jié)省勞動(dòng)力和資金有利于保護(hù)生態(tài)環(huán)境，改善了村容村貌提高農(nóng)民的生活質(zhì)量和生產(chǎn)效率農(nóng)村辦沼氣是是衛(wèi)生環(huán)境工作的一項(xiàng)重大變革。發(fā)展沼氣的意義：沼氣是有機(jī)物質(zhì)在隔絕空氣和保持一定水分、溫度、酸堿度等條件下，經(jīng)過多種微生物(統(tǒng)稱沼氣細(xì)菌)的分解而產(chǎn)生的。沼氣的產(chǎn)生過程：纖維素蛋白質(zhì)脂 肪纖維酶蛋白酶脂肪酶雙糖或單糖多肽和氨基酸脂肪酸和甘油纖維素蛋白質(zhì)脂 肪 單 糖氨基酸脂肪酸產(chǎn)酸菌乙酸乙酸丙酸丙酸COCO2 2氫氣氫氣醇類醇類可溶性物質(zhì)簡單化合物第二階段產(chǎn)酸乙酸丙酸甲烷菌甲烷二氧化碳醇類簡單化合物第三階段-產(chǎn)甲烷人工制取沼氣必須具備兩個(gè)

10、條件：第一，必須具備嚴(yán)格的厭氧環(huán)境；第二，具備充足的發(fā)酵原料和足夠的沼氣接種物，而且具有適宜的發(fā)酵濃度、溫度和酸堿度等。沼氣產(chǎn)生的條件：1 1、厭氧環(huán)境：、厭氧環(huán)境：2 2、適宜的發(fā)酵溫度：、適宜的發(fā)酵溫度：在在1010到到6060的范圍內(nèi)的范圍內(nèi)3 3、適宜的酸堿度：、適宜的酸堿度：在在pHpH6-86-8之間，均可產(chǎn)氣之間，均可產(chǎn)氣4 4、適宜的濃度：、適宜的濃度：一般干物質(zhì)占一般干物質(zhì)占4%-10%4%-10%，即發(fā)酵原料，即發(fā)酵原料含水量在含水量在90%-96%90%-96%5 5、適宜的發(fā)酵原料、適宜的發(fā)酵原料-碳氮比：碳氮比：碳氮比例配成碳氮比例配成25-30:125-30:1可以

11、使沼氣發(fā)酵在合適的速度下進(jìn)行可以使沼氣發(fā)酵在合適的速度下進(jìn)行6 6、接種物：、接種物：活性污泥活性污泥。加入接種物的數(shù)量一般應(yīng)加入接種物的數(shù)量一般應(yīng)占發(fā)酵料液的占發(fā)酵料液的10%-30%10%-30%。7 7、經(jīng)常性地?cái)嚢琛⒔?jīng)常性地?cái)嚢? :機(jī)械攪拌、液攪拌、氣攪拌機(jī)械攪拌、液攪拌、氣攪拌準(zhǔn)備階段發(fā)酵原料準(zhǔn)備：農(nóng)業(yè)廢物收集和能源植物栽培接種物的準(zhǔn)備為原料的10%20%，可進(jìn)行選擇和富集培養(yǎng)原料的處理：鍘短、粉粹或適當(dāng)堆漚投料干物質(zhì)含量46%啟動(dòng)階段加水封池，可用沼氣水、坑塘水、河水放氣試火，氣壓表壓差在20CM水標(biāo)以上時(shí)大換料，必要時(shí)每年一到兩次，清除殘?jiān)?，保留活性污泥，殘?jiān)勺龇柿线\(yùn)行階段每

12、隔5-7天進(jìn)出料一次，平均每天每個(gè)沼氣池投入干物質(zhì)4-8kg,用氣量大時(shí)，平均每天每立方米沼氣投入干物質(zhì)2kg主要工藝（加菌種、化肥）： 1.備料：秸稈400500公斤。 2.灑水：1：1水潤濕1524小時(shí)。 3.拌菌：1公斤菌種：5公斤碳銨:100公斤左右水；或直接與豬糞尿300公斤堆漚。 4.堆垛：高度1.01.5米。 5.打孔：堆垛四周及頂部每隔3050厘米打孔。6.覆蓋：用薄膜將堆垛四周及頂蓋上，底部不蓋。維持50度以上三天，直至有一層白色菌絲出現(xiàn)。 7.入池：25公斤碳銨溶于水中，與秸稈混合均勻入池，補(bǔ)充水到池量的80%，封池56天。 8.放氣：排放廢氣12天。 9.試火：試好火后正

13、常使用。 沼氣可用于炊事、照明、發(fā)電、為塑料大棚和畜禽舍增溫和保溫，為蔬菜大棚提供二氧化碳?xì)夥?，點(diǎn)燈誘蛾，貯糧，果蔬保鮮，孵雞，沼氣熱水器，沼氣噴燈等。沼氣的應(yīng)用一、能源效益。一、能源效益。 8-10 8-10立方米沼氣池年產(chǎn)沼氣立方米沼氣池年產(chǎn)沼氣450450立方米，立方米，解決解決3-53-5口之家農(nóng)戶口之家農(nóng)戶10-1210-12個(gè)月的生活燃料，個(gè)月的生活燃料，節(jié)煤約節(jié)煤約1 1噸（約合近噸（約合近16001600塊煤球）價(jià)值約塊煤球）價(jià)值約800800余元，節(jié)電余元，節(jié)電100100度約度約6060元，合計(jì)將近元，合計(jì)將近10001000元。元。沼氣作為生活能源沼氣作為生活能源沼氣做飯

14、沼氣照明沼氣燈是通過燃燒沼沼氣燈是通過燃燒沼氣所產(chǎn)生的高溫，使氣所產(chǎn)生的高溫，使紗罩上的氧化釷激發(fā)紗罩上的氧化釷激發(fā)出白光的，其亮度相出白光的，其亮度相當(dāng)于當(dāng)于4060瓦的電燈瓦的電燈泡泡.二、經(jīng)濟(jì)效益二、經(jīng)濟(jì)效益一方面“三沼”利用與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)相結(jié)合，氣肥、沼氣儲(chǔ)糧、沼渣肥田、栽蘑、養(yǎng)蚯蚓、沼液浸種、喂豬等，改善品質(zhì)增加收入。另一方面促進(jìn)養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展，增加收入。沼氣二氧化碳施肥為向作物生長環(huán)境中補(bǔ)充以為向作物生長環(huán)境中補(bǔ)充以CO2，以促進(jìn)植株光合作用的一種施肥措施。在通常情況下，空氣中的，以促進(jìn)植株光合作用的一種施肥措施。在通常情況下，空氣中的CO2含量為含量為300330m/L，如能將其濃度提高

15、到如能將其濃度提高到8001000mg/L的范圍內(nèi)，就可以使很多作物的產(chǎn)量、品質(zhì)大大提高。目前，二氧化碳施肥已經(jīng)成為的范圍內(nèi)，就可以使很多作物的產(chǎn)量、品質(zhì)大大提高。目前，二氧化碳施肥已經(jīng)成為一種成熟的技術(shù)，尤其在保護(hù)地中被廣泛使用。一種成熟的技術(shù)，尤其在保護(hù)地中被廣泛使用。沼液的成分及用途 沼液是沼氣發(fā)酵后的殘留液體。沼氣發(fā)酵時(shí)，由于發(fā)酵物浸泡于水中，一些可溶性養(yǎng)分從固體狀態(tài)轉(zhuǎn)入液體狀態(tài)。因此沼液中含有水溶性的多種養(yǎng)分，是一種速效性肥料。由于發(fā)酵原料種類和配比不同，沼液的養(yǎng)分含量常有一定差異。沼渣沼液不僅含有氮、磷、鉀三大元素，還含有銅、鐵、錳、鋅等微量元素，為植物生長提供必需的營養(yǎng)成分。除此

16、之外，沼液中還含有各類氨基酸、維生素、蛋白質(zhì)、赤霉素、生長素、糖類、核酸、抗生素等，其中有不少生理活性物質(zhì)，他們對農(nóng)作物生長發(fā)育有調(diào)控作用、對作物病害有防治作用。沼液中的氨、銨鹽、抗生素，可使一些蟲類避而遠(yuǎn)之，減少在作物上產(chǎn)卵，抑制蟲卵的成長，從而減少蟲害。 據(jù)科研單位化驗(yàn)，沼液中含有多種氨基酸、礦物質(zhì)元素、抗生素和維生素等，能給豬、牛、魚等家畜提供生長發(fā)育所需的營養(yǎng)物質(zhì)，刺激動(dòng)物生長發(fā)育，提高動(dòng)物的免疫力。同時(shí)經(jīng)過厭氧發(fā)酵的沼液中無寄生蟲卵和有害的病原微生物，且其中鎘、鉛、汞等有害元素含量均低于國家規(guī)定的生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)，是一種無毒無害的營養(yǎng)物質(zhì)，作為動(dòng)物飼料的優(yōu)質(zhì)添加劑，用于豬、魚等動(dòng)物的飼

17、養(yǎng)，有明顯的效果。1、沼液必須取自正常產(chǎn)氣后3個(gè)月的沼氣池的沼液。2、沼液必須澄清，以利于噴灑，不堵塞噴頭。3、噴灑時(shí)應(yīng)在傍晚時(shí)進(jìn)行，尤其是夏天中午氣溫高不宜噴灑，以免灼傷葉片。4、最好從葉面背后噴灑，因?yàn)槿~背氣孔分布多，沼液容易被吸收，效果好。5、如果果樹長勢不好和掛果的果樹還可適當(dāng)加入0.5的尿素溶液與沼液混合噴灑。6、氣溫較高的南方應(yīng)將沼液稀釋以100公斤沼液對200公斤清水進(jìn)行噴灑。沼液使用注意事項(xiàng)：沼液浸種沼液作營養(yǎng)液進(jìn)行無土栽培生產(chǎn)無公害蔬菜沼液作營養(yǎng)液進(jìn)行無土栽培生產(chǎn)無公害蔬菜利用沼液種植無公害蔬菜利用沼液種植無公害蔬菜質(zhì)優(yōu)質(zhì)優(yōu)價(jià)高價(jià)高成本低成本低利用沼液種植草莓，長勢好，病蟲少

18、，果多質(zhì)優(yōu)價(jià)高利用沼液種植草莓，長勢好，病蟲少，果多質(zhì)優(yōu)價(jià)高沼液施肥沼液施肥沼渣的成分及其作用沼渣由三種不同部分組成，發(fā)揮著三個(gè)不同的作用： 1、有機(jī)質(zhì)、腐殖酸，對改良土壤起著重要作用； 2、氮磷鉀等元素，滿足作物生長需要； 3、未腐熟原料，施入農(nóng)田發(fā)酵，釋放養(yǎng)分，這就是沼渣肥速緩兼?zhèn)涞脑颉?4、纖維素、木質(zhì)素可以松土，腐殖酸有利于土壤微生物的活動(dòng)和土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成。沼渣含有的大量的腐殖酸類物質(zhì)，是一種緩速兼?zhèn)溆志吒牧纪寥拦πУ膬?yōu)質(zhì)肥料，具有良好的改土作用。沼渣栽培蘑菇沼渣栽培蘑菇三、生態(tài)效益三、生態(tài)效益緩解能源緊張，減少樹木砍伐，保持和恢復(fù)森林植被，促進(jìn)生態(tài)環(huán)境的改善。一座10立方米的沼

19、氣池一年的產(chǎn)能量相當(dāng)于3畝薪炭林。四、社會(huì)效益四、社會(huì)效益減輕婦女勞動(dòng)強(qiáng)度，解決部分剩余勞動(dòng)力，勞動(dòng)消費(fèi)，增強(qiáng)農(nóng)民科技意識(shí)。五、環(huán)衛(wèi)效益五、環(huán)衛(wèi)效益一池三改（改廁、改圈和改廚同步設(shè)計(jì)），殺蟲殺菌，杜絕許多疾病傳染源，改善農(nóng)村衛(wèi)生環(huán)境，提高農(nóng)民的健康水平。利用起沼氣后，人、畜糞便都投入到沼氣池密封發(fā)酵，糞便中寄生蟲卵可以減少95%左右，農(nóng)民居住的環(huán)境衛(wèi)生大有改觀，可控制和消滅寄生蟲病，為搞好農(nóng)村除害滅菌工作找到了一條新的途徑；有效減少和控制畜禽疫病的傳播。農(nóng)村用沼氣池分類：農(nóng)村用沼氣池分類：農(nóng)村用沼氣池大致可分為兩類，一類為沼氣工程，通常容積大于25m3，屬大型沼氣池，另一類是小型沼氣池，即戶用

20、沼氣池。沼氣工程（ biogas engineering）定義以規(guī)模化厭氧消化為主要技術(shù)，集污水處理、沼氣生產(chǎn)、資源化利用為一體的系統(tǒng)工程。沼氣池的設(shè)計(jì)(1)必須堅(jiān)持“四結(jié)合”原則。“四結(jié)合”是指沼氣池與畜圈、廁所、日光溫室相連(2)堅(jiān)持“圓、小、淺”的原則。“圓、小、淺”是指池型以圓柱形為主，池容612立方米，池深2米左右，圓形沼氣池具有以下優(yōu)點(diǎn)：根據(jù)幾何學(xué)原理，相同容積的沼氣池，圓形比方形或長方形的表面積小，比較省料。密閉性好，且較牢固。圓形池內(nèi)部結(jié)構(gòu)合理，池壁沒有直角，容易解決密閉問題，而且四周受力均勻，池體較牢固。我國北方 氣溫較低，圓形池置于地下，有利于冬季保溫和安全越冬。小，是指主

21、池容積不宜過大。淺，是為了減少挖土深度，也便于避開地下水，同時(shí)發(fā)酵液的表面積相對擴(kuò)大，有利于產(chǎn)氣，也便于出料。沼氣池應(yīng)遠(yuǎn)離公路與鐵路，并避開竹林與樹林，以免對沼氣池造成震動(dòng)與損害。 盡量選擇地基好、地下水位較低和背風(fēng)向陽的地方建池。注意選擇地形，避免將沼氣池建在易被水淹的低洼處。修建沼氣池不提倡放炮。生活在山區(qū)或丘陵地區(qū)的農(nóng)戶，修沼氣池時(shí)會(huì)碰到巖石，他們往往會(huì)采取放炮挖池的辦法。對此不宜提倡，最好更改池址。因?yàn)榉排谌菀渍鹆训鼗?，影響建池質(zhì)量，也容易震壞鄰近的房屋及沼氣池。 按照“四結(jié)合”建設(shè)沼氣池。即將沼氣池與圈舍、廁所、日光溫室建在一起，不宜超出30米并相互連通，使人畜糞便隨時(shí)流入沼氣池，以達(dá)到經(jīng)常進(jìn)料的目的。這種池型，不但能保證沼氣池內(nèi)有充足的原料，保證均衡產(chǎn)氣，而且有利于改善農(nóng)村的環(huán)境衛(wèi)生，殺滅蚊蠅，減少疾病的發(fā)生。日光溫室與沼氣結(jié)合結(jié)構(gòu)示意圖日光溫室與沼氣結(jié)合結(jié)構(gòu)示意圖忌入池雜料