第七講生物質能.ppt課件

1、1第七講 生物質能利用技術沼氣技術生物柴油利用技術1 思考題： 1 什么是生物質能？ 2 沼氣的主要成分是什么？ 3 簡述沼氣利用的優(yōu)點。 4 什么是生物柴油？ 5 簡述生物柴油制備的主要過程。3一、生物質能的概念二、生物質能在能源環(huán)境系統(tǒng)中的地位三、生物質能的分類四、生物質能開發(fā)與利用五、沼氣六、生物柴油4 生物質是討論能源時常用的一個術語，是指由光合作用而產(chǎn)生的各種有機體。光合作用即利用空氣中的二氧化碳和土壤中的水，將吸收的太陽能轉換為碳水化合物和氧氣的過程，光合作用是生命活動中的關鍵過程。生物質能的概念5 植物的光合作用圖解 生物質是指通過光合作用而形成的各種有機體，包括所有的動植物和微

2、生物。而所謂生物質能（biomass energy ），就是太陽能以化學能形式貯存在生物質中的能量形式，即以生物質為載體的能量。6生物質能的定義與范疇 生物質包括：糖類（甘蔗、甜菜）；淀粉類（土豆、玉米）；纖維類（木材、農(nóng)作物秸桿、雜草）等。7生物質能的定義與范疇CO2人類需要的能人類需要的能生物質的產(chǎn)生和利用循環(huán)生物質的產(chǎn)生和利用循環(huán)H2O太陽能太陽能C6H12O6燃燒、分解、氣化。燃燒、分解、氣化。8生物質能是太陽能以化學能形式貯存在生物中的一種能量形式，一種以生物質為載體的能量。 它直接或間接地來源于植物的光合作用，在各種可再生能源中，生物質是獨特的，它是貯存的太陽能，更是一種唯一可再生

3、的碳源，可轉化成常規(guī)的固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)燃料。據(jù)估計地球上每年植物光合作用固定的碳達21011t，含能量達31021J，因此每年通過光合作用貯存在植物的枝、莖、葉中的太陽能，相當于全世界每年耗能量的10倍。 生物質能的概念9生物質能的概念 生物質能是僅次于煤炭、石油、天然氣的第四大能源，生物質遍布世界各地，其蘊藏量極大。世界上生物質資源數(shù)量龐大，形式繁多，其中包括薪柴，農(nóng)林作物，尤其是為了生產(chǎn)能源而種植的能源作物，農(nóng)業(yè)和林業(yè)殘剩物，食品加工和林產(chǎn)品加工的下腳料，城市固體廢棄物，生活污水和水生植物等等（中國生物質資源主要是農(nóng)業(yè)廢棄物及農(nóng)林產(chǎn)品加工業(yè)廢棄物、薪柴、人畜糞便、城鎮(zhèn)生活垃圾等四個方面）地

4、球上每個國家都有某種形式的生物質，生物質能是熱能的來源，為人類提供了基本燃料。10優(yōu)點優(yōu)點 （1）清潔性）清潔性 （2）充足性）充足性 （3）可再循環(huán)）可再循環(huán) （4）可儲存和運輸）可儲存和運輸 （5）易燃性）易燃性 （6）開發(fā)轉化技術容易）開發(fā)轉化技術容易 （7）與農(nóng)林業(yè)關系緊密）與農(nóng)林業(yè)關系緊密生物質能的特點生物質能的特點 11缺點缺點 （1）體積密度和能量密度低）體積密度和能量密度低 （2）生物質供應和價格不穩(wěn)定）生物質供應和價格不穩(wěn)定 （3）生物質組成性質差異大）生物質組成性質差異大 （4）水分含量）水分含量 （5）灰成分）灰成分12生物質能在能源環(huán)境系統(tǒng)中的地位 生物質是世界第四大能

5、源。作為能源，在人類歷史上曾起過巨大的作用，在現(xiàn)實生產(chǎn)生活中，特別是在農(nóng)村地區(qū)，仍然占有重要的地位。目前亞洲、非洲的大多數(shù)發(fā)展中國家，生物質能的消費量占全國能源消費總量的40%以上。1996年中國薪柴、秸稈的消耗量已達2.2億噸標準煤，約占全國能源消費量的14%，占農(nóng)村地區(qū)能源消耗量的34%，占農(nóng)村生活用能的59%。其中約有1.2億噸標準煤的秸稈和0.8億噸標準煤的薪柴供農(nóng)付居民及部分小城鎮(zhèn)居民燒柴之用，另外的0.2億噸標準煤的生物質能則主要用于農(nóng)副產(chǎn)品加工和用作小磚窯、石灰窯、陶瓷廠、溶膠廠的燃料。 13生物質能在能源環(huán)境系統(tǒng)中的地位 生物質能是來源于太陽能的一種可再生能源，具有資源豐富、含

6、碳量低的特點；加之在其生長過程中吸收大氣中的CO2，因而用新技術開發(fā)利用生物質能不僅有助于減輕溫室效應和生態(tài)良性循環(huán)，而且可替代部分石油、煤炭等化石燃料，成為解決能源與環(huán)境問題的重要途徑之一。 能源危機以后，工業(yè)發(fā)達國家曾研究發(fā)展能源林來替代礦物燃料的技術。因為，生物質資源量豐富且可以再生，其含硫量和灰分都比煤低，而含氫量較高，因此比煤清潔。若把它變成氣體或液體燃料，使用起來清潔、方便。 14生物質能在能源環(huán)境系統(tǒng)中的地位 生物質能是由植物的光合作用固定于地球上的太陽能，最有可能成為21世紀主要的新能源之一。據(jù)估計，植物每年貯存的能量約相當于世界主要燃料消耗的10倍；而作為能源的利用量還不到其

7、總量的l%。這些未加以利用的生物質，為完成自然界的碳循環(huán)，其絕大部分由自然腐解將能量和碳素釋放，回到自然界中。事實上，生物質能源是人類利用最早、最多、最直接的能源，至今，世界上仍有15億以上的人口以生物質作為生活能源。 15生物質能的分類 依據(jù)是否能大規(guī)模代替常規(guī)化石能源，而將其分為傳統(tǒng)生物質能和現(xiàn)代生物質能。傳統(tǒng)生物質能主要包括農(nóng)村生活用能：薪柴、秸稈、稻草、稻殼及其他農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的廢棄物和畜禽糞便等；現(xiàn)代生物質能是可以大規(guī)模應用的生物質能，包括現(xiàn)代林業(yè)生產(chǎn)的廢棄物、甘蔗渣和城市固體廢物等。 依據(jù)來源不同，將適合于能源利用的生物質可分為林業(yè)資源、農(nóng)業(yè)資源、生活污水和工業(yè)有機廢水、城市固體廢物及畜

8、禽糞便等五大類。 16生物質能的分類 (1)林業(yè)資源 林業(yè)生物質資源是指森林生長和林業(yè)生產(chǎn)過程提供的生物質能源，包括薪炭林、在森林撫育和間伐作業(yè)中的零散木材、殘留的樹枝、樹葉和木屑等；木材采運和加工過程中的枝丫、鋸末、木屑、梢頭、板皮和截頭等；林業(yè)副產(chǎn)品的廢棄物，如果殼和果核等。17生物質能的分類 (2)農(nóng)業(yè)資源 農(nóng)業(yè)生物質能資源是指農(nóng)業(yè)作物(包括能源植物)；農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的廢棄物，如農(nóng)作物收獲時殘留在農(nóng)田內的農(nóng)作物秸稈(玉米秸、高粱秸、麥秸、稻草、豆秸和棉稈等)；農(nóng)業(yè)加工業(yè)的廢棄物，如農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中剩余的稻殼等。能源植物泛指各種用以提供能源的植物，通常包括草本能源作物、油料作物、制取碳氫化合

9、物植物和水生植物等幾類。 18生物質能的分類 (3)生活污水和工業(yè)有機廢水 生活污水主要由城鎮(zhèn)居民生活、商業(yè)和服務業(yè)的各種排水組成，如冷卻水、洗浴排水、盥洗排水、洗衣排水、廚房排水、糞便污水等。工業(yè)有機廢水主要是酒精、釀酒、制糖、食品、制藥、造紙及屠宰等行業(yè)生產(chǎn)過程中排出的廢水等，其中都富含有機物。19生物質能的分類 (4)城市固體廢物 城市固體廢物主要是由城鎮(zhèn)居民生活垃圾，商業(yè)、服務業(yè)垃圾和少量建筑業(yè)垃圾等固體廢物構成。其組成成分比較復雜，受當?shù)鼐用竦钠骄钏健⒛茉聪M結構、城鎮(zhèn)建設、自然條件、傳統(tǒng)習慣以及季節(jié)變化等因素影響。20生物質能的分類 (5)畜禽糞便 畜禽糞便是畜禽排泄物的總稱

10、，它是其他形態(tài)生物質(主要是糧食、農(nóng)作物秸稈和牧草等)的轉化形式，包括畜禽排出的糞便、尿及其與墊草的混合物。我國主要的畜禽包括雞、豬和牛等，其資源量與畜牧業(yè)生產(chǎn)有關。根據(jù)這些畜禽的品種、體重、糞便排泄量等因素，可估算出2000年全國畜禽糞便可獲得資源的實物量為3.2億噸干物質。21生物質能開發(fā)與利用 生物質能的載體生物質是以實物的形式存在的，相對比風能、水能、太陽能和潮汐能等，生物質能是惟一可存儲和運輸?shù)目稍偕茉?。生物質的組織結構與常規(guī)的化石燃料相似，它的利用方式與化石燃料類似。常規(guī)能源的利用技術無需做大的改動，就可以應用于生物質能。但生物質的種類繁多，分別具有不同特點和屬性，利用技術遠比化

11、石燃料復雜與多樣，除了常規(guī)能源的利用技術以外，還有其獨特的利用技術。22生物質能開發(fā)與利用 生物質能轉化利用途徑主要包括燃燒、熱化學法、生化法、化學法和物理化學法等，可轉化為二次能源，分別為熱量或電力、固體燃料(木炭或成型燃料)、液體燃料(生物柴油、生物原油、甲醇、乙醇和植物油等)和氣體燃料(氫氣、生物質燃氣和沼氣等)。 23生物質能開發(fā)與利用 24生物質能的綜合利用生物質能的綜合利用25生物質能開發(fā)與利用 生物質燃燒技術是傳統(tǒng)的能源轉化形式，是人類對能源的最早利用。生物質燃燒所產(chǎn)生的能源可應用于炊事、室內取暖、工業(yè)過程、區(qū)域供熱、發(fā)電及熱電聯(lián)產(chǎn)等領域。炊事方式是最原始的利用方式，主要應用于農(nóng)

12、村地區(qū)，效率最低，一般在15-20%左右。人們通過改進現(xiàn)有爐灶，以提高燃燒效率及熱利用率。室內取暖主要應用于室內加溫，此外還有裝飾及調節(jié)室內氣氛等作用。工業(yè)過程和區(qū)域供暖主要采用機械燃燒方式，適用于大規(guī)模生物質利用，效率較高；配以汽輪機、蒸汽機、燃氣輪機或斯特林發(fā)動機等設備，可用于發(fā)電及熱電聯(lián)產(chǎn)。 26生物質能利用生物質能利用直接燃燒直接燃燒秸稈發(fā)電秸稈發(fā)電熱效率可達熱效率可達90%;90%;生物質能凈轉化效率生物質能凈轉化效率4040 27生物質能利用直接燃燒垃圾發(fā)電28浦東御橋工業(yè)區(qū)：國內第一座日處理千噸以上的大浦東御橋工業(yè)區(qū)：國內第一座日處理千噸以上的大型現(xiàn)代化生活垃圾發(fā)電廠，每天可處理

13、型現(xiàn)代化生活垃圾發(fā)電廠，每天可處理120120150150萬萬城市居民產(chǎn)生的生活垃圾（約城市居民產(chǎn)生的生活垃圾（約10001000噸）。噸）。 我國目前規(guī)模最大的垃圾焚燒廠我國目前規(guī)模最大的垃圾焚燒廠上海江橋上海江橋生活垃圾焚燒廠，每天處理垃圾生活垃圾焚燒廠，每天處理垃圾2000噸。噸。截至截至2006年，我國已經(jīng)建成有年，我國已經(jīng)建成有100多個多個日處理量在日處理量在200噸以上的焚燒裝置。噸以上的焚燒裝置。 29 目前全球有垃圾電站近1000座，預計未來三年內，將超過3000座。30p 垃圾發(fā)電平均上網(wǎng)電價為元千瓦時，發(fā)電成本為元千瓦時。p 火力發(fā)電成本僅為元千瓦時，水力發(fā)電的運營成本僅

14、為千瓦時元千瓦時。p 相比之下，垃圾發(fā)電成本是相當高的，沒有任何競爭優(yōu)勢。 31生物質能開發(fā)與利用 壓縮成型是利用木質素充當黏合劑將農(nóng)業(yè)和林業(yè)生產(chǎn)的廢棄物壓縮為成型燃料，提高其能源密度，是生物質預處理的一種方式。生物質壓縮成型的設備一般分為螺旋擠壓式、活塞沖壓式和環(huán)模滾壓成型。將松散的秸稈、樹枝和木屑等農(nóng)林廢棄物擠壓成固體燃料，能源密度相當于中等煙煤，可明顯改善燃燒特性。生物質成型燃料應用在林業(yè)資源豐富的地區(qū)、木材加工業(yè)、農(nóng)作物秸稈資源量大的區(qū)域和生產(chǎn)活性炭行業(yè)等。32 國內生產(chǎn)的生物質成型機一般為螺旋擠壓式，生產(chǎn)國內生產(chǎn)的生物質成型機一般為螺旋擠壓式，生產(chǎn)能力多在能力多在100200kg/h

15、之間，電機功率之間，電機功率7.518kW，電加熱功率，電加熱功率24kW，生產(chǎn)的成型燃料多為，生產(chǎn)的成型燃料多為棒狀。棒狀。 生物質壓縮成型燃料（棒狀）生物質壓縮成型燃料（棒狀）33生物質成型燃料的特點 熱性能優(yōu)于木材，與中質混煤相當，而且燃熱性能優(yōu)于木材，與中質混煤相當，而且燃燒特性明顯改善，點火容易，火力持久，黑煙燒特性明顯改善，點火容易，火力持久，黑煙少，爐膛溫度高，便于運輸和儲存，使用方便少，爐膛溫度高，便于運輸和儲存，使用方便、衛(wèi)生，是清潔能源，有利于環(huán)保。可作為生、衛(wèi)生，是清潔能源，有利于環(huán)保?？勺鳛樯镔|氣化爐、高效燃燒爐和小型鍋爐的燃料。物質氣化爐、高效燃燒爐和小型鍋爐的燃料

16、。 3435生物質能開發(fā)與利用 熱化學法包括熱解、氣化和直接液化。熱解是指在隔絕空氣或通入少量空氣的條件下，利用熱能切斷生物質大分子中的化學鍵，使之轉變?yōu)榈头肿游镔|的熱化學反應。熱解的產(chǎn)物包括醋酸、甲醇、木焦油抗聚劑、木餾油和木炭等產(chǎn)品。其中，快速熱解是一種盡可能獲得液體燃料的熱解方法，其產(chǎn)物在常溫下具有一定的穩(wěn)定性，在存儲、運輸和熱利用等方面具有一定的優(yōu)勢。36生物質能開發(fā)與利用 氣化是以氧氣(空氣、富氧或純氧)、水蒸氣或氫氣等作為氣化劑，在高溫的條件下通過熱化學反應將生物質中可燃部分轉化為可燃氣(主要為一氧化碳、氫氣和甲烷等)的熱化學反應。氣化可將生物質轉換為高品質的氣態(tài)燃料，直接應用作為

17、鍋爐燃料或發(fā)電，產(chǎn)生所需的熱量或電力，或作為合成氣進行間接液化以生產(chǎn)甲醇、二甲醚等液體燃料或化工產(chǎn)品。 37生物質能開發(fā)與利用 液化是把固體狀態(tài)的生物質經(jīng)過一系列化學加工過程，使其轉化成液體燃料(主要是指汽油、柴油、液化石油氣等液體烴類產(chǎn)品，有時也包括甲醇、乙醇等醇類燃料)的清潔利用技術，根據(jù)化學加工過程的不同技術路線，液化可分為直接液化和間接液化。 直接液化是把固體生物質在高壓和一定溫度下與氫氣發(fā)生反應(加氫)，直接轉化為液體燃料的熱化學反應過程。與熱解相比，直接液化可以生產(chǎn)出物理穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性都更好的液體產(chǎn)品。 38生物質能開發(fā)與利用 間接液化是指將生物質氣化得到的合成氣(CO十H2)

18、，經(jīng)催化合成為液體燃料(甲醇或二甲醚等)。合成氣是指由不同比例的CO和H2組成的氣體混合物。生產(chǎn)合成氣的原料包括煤炭、石油、天然氣、泥炭、木材、農(nóng)作物秸稈及城市固體廢物等。生物質間接液化主要有兩個技術路線，一個是合成氣甲醇汽油(MTG)的Mobil工藝，另一個是合成氣費托(Fischer-Tropsch)合成。39生物質能開發(fā)與利用 生化法是依靠微生物或酶的作用，對生物質能進行生物轉化，生產(chǎn)出如乙醇、氫、甲烷等液體或氣體燃料。主要針對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和加工過程產(chǎn)生的生物質，如農(nóng)作物秸稈、畜禽糞便、生活污水、工業(yè)有機廢水和其他農(nóng)業(yè)廢棄物等。 40生物質能開發(fā)與利用 酯化是指將植物油與甲醇或乙醇在催化劑和

19、230250 溫度下進行酯化反應，生成生物柴油，并獲得副產(chǎn)品甘油。生物柴油可單獨使用以替代柴油，又可以一定比例(230)與柴油混合使用。除了為公共交通車、卡車等柴油機車提供替代燃料外，又可為海洋運輸業(yè)、采礦業(yè)、發(fā)電廠等具有非移動式內燃機行業(yè)提供燃料。 41生物質能開發(fā)與利用 生物質能源的開發(fā)利用早已引起世界各國政府和科學家的關注。有許多國家都制定了相應的開發(fā)研究計劃，在日本的陽光計劃、印度的綠色能源工程、美國的能源農(nóng)場和巴西的酒精能源計劃等發(fā)展計劃。其它諸如丹麥、荷蘭、德國、法國、加拿大、芬蘭等國，多年來一直在進行各自的研究與開發(fā)，并形成了各具特色的生物質能源研究與開發(fā)體系，擁有各自的技術優(yōu)勢

20、。42生物質能開發(fā)與利用 沼氣技術 主要為厭氧法處理禽畜糞便和高濃度有機廢水，是發(fā)展較早的生物質能利用技術。80年代以前，發(fā)展中國家主要發(fā)展沼氣池技術，以農(nóng)作物秸稈和禽畜糞便為原料生產(chǎn)沼氣作為生活炊事燃料。如印度和中國的家用沼氣池；而發(fā)達國家則主要發(fā)展厭氧技術，處理禽畜糞便和高濃度有機廢水。 43沼氣的概念與特性 一、什么是沼氣一、什么是沼氣 二、沼氣的來源二、沼氣的來源 三、沼氣的成分三、沼氣的成分 四、沼氣的性質四、沼氣的性質44利用植物的秸桿、枝葉、雜草等制取沼氣利用植物的秸桿、枝葉、雜草等制取沼氣45沼氣沼氣 農(nóng)村沼氣池的填料主要是豬糞、秸稈、污泥、水等。當然，農(nóng)村沼氣池的填料主要是豬

21、糞、秸稈、污泥、水等。當然，人的糞便、牛糞、雞糞等都是很好的發(fā)酵料。將植物的秸稈、枝葉、人的糞便、牛糞、雞糞等都是很好的發(fā)酵料。將植物的秸稈、枝葉、雜草和人畜糞便加入沼氣發(fā)酵池中，在厭氧條件下，經(jīng)過沼氣細菌雜草和人畜糞便加入沼氣發(fā)酵池中，在厭氧條件下，經(jīng)過沼氣細菌的作用，生成沼氣。沼氣的主要成分是甲烷和二氧化碳。的作用，生成沼氣。沼氣的主要成分是甲烷和二氧化碳。 建造沼氣池，不僅能有效地利用生物質能，還能為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)建造沼氣池，不僅能有效地利用生物質能，還能為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供優(yōu)良的肥料。提供優(yōu)良的肥料。 4546開發(fā)利用沼氣的意義3甲烷的溫室氣體效應是CO2的21倍，溫室氣體效應20%來自甲烷，60

22、%來自CO2，因此減排甲烷氣體是應對氣候變化的重大舉措。一座日產(chǎn)10000m3沼氣的工程每年可減排45000噸CO2。 1、治理畜禽糞污，保護生態(tài)環(huán)境、治理畜禽糞污，保護生態(tài)環(huán)境減量化，減少污染物的排放，實現(xiàn)清潔生產(chǎn)資源化，制取生物質能源及優(yōu)質有機肥料無害化，沼液沼渣綜合利用，實現(xiàn)廢棄物的零排放2、減排溫室氣體，應對氣候變化、減排溫室氣體，應對氣候變化474 3、開發(fā)生物能源，改善能源結構、開發(fā)生物能源，改善能源結構 能源利用形態(tài)的轉變：固態(tài)（煤炭） 液態(tài)（石油） 氣態(tài)（天然氣/沼氣） 高碳燃料 低碳高氫燃料 生物質沼氣產(chǎn)業(yè)的發(fā)展可提供至少60萬個以上農(nóng)村剩余勞動力的就業(yè)機會，提高農(nóng)民生活質量

23、，改善農(nóng)村環(huán)境衛(wèi)生，促進新農(nóng)村建設。4、改善農(nóng)村民生，推進新農(nóng)村建設、改善農(nóng)村民生，推進新農(nóng)村建設48 中國是研究開發(fā)沼氣技術最早的國家，也中國是研究開發(fā)沼氣技術最早的國家，也是當今世界沼氣技術比較先進的國家之一。是當今世界沼氣技術比較先進的國家之一。沼氣池總數(shù)已達到沼氣池總數(shù)已達到1000多萬個。多萬個。 49農(nóng)村能源問題國際關注。目前全球仍有近國際關注。目前全球仍有近5050的農(nóng)家使用牛糞、樹干農(nóng)作物秸稈和煤炭作的農(nóng)家使用牛糞、樹干農(nóng)作物秸稈和煤炭作為炊事燃料為炊事燃料 。在發(fā)展中國家，嗆人炊煙每年導致。在發(fā)展中國家，嗆人炊煙每年導致160160萬人死亡，即每萬人死亡，即每2020秒鐘秒鐘

24、就有一人喪生，受害者主要是婦女和兒童。就有一人喪生，受害者主要是婦女和兒童。 農(nóng)村能源革命。一個沼氣池一年省上萬斤柴，節(jié)約燃料費農(nóng)村能源革命。一個沼氣池一年省上萬斤柴，節(jié)約燃料費500500多元；循環(huán)利用：多元；循環(huán)利用：糞便產(chǎn)沼氣，沼渣當肥料。糞便產(chǎn)沼氣，沼渣當肥料。農(nóng)村經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。農(nóng)村經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。20042004年全國有年全國有2.42.4億多農(nóng)民主要用柴草燒火做飯，農(nóng)億多農(nóng)民主要用柴草燒火做飯，農(nóng)民生活年使用薪柴民生活年使用薪柴2.112.11億億t t，超過了限額的，超過了限額的2.42.4倍；消耗秸稈倍；消耗秸稈3.43.4億億t t；消耗煤；消耗煤炭炭2.282.28億

25、億t t我國有我國有1.41.4億農(nóng)民適宜使用沼氣億農(nóng)民適宜使用沼氣 。50資源量和產(chǎn)氣量的確定1、資源潛力、資源潛力生物燃氣可利用資源：- 畜禽糞便（ 750億m3年）- 農(nóng)產(chǎn)品加工殘余物（ 60億m3年）- 有機垃圾（ 90億m3年）- 作物秸稈（按1/3計，600億m3年）- 總量：1500億m3年 農(nóng)林廢棄物生物質氣化合成氣可利用資源量490億m3 /年兩項合計可利用資源潛力1990億m3 沼氣當量/年，相當于：1200億 m3生物天然氣/年，比全國2008年天然氣消費量807億m3還多51中國主要有機廢棄物的年產(chǎn)生量及可用量52有機廢棄物的分布特點 看似分散，卻又相對集中 秸稈集中于

26、糧區(qū)，畜禽糞便集中于養(yǎng)殖，林余物集中于林地，工業(yè)有機廢棄物集中于城市 農(nóng)戶飼養(yǎng)三五頭豬的糞便和殘羹爛草也能成為戶用沼氣的生產(chǎn)原料大分散小集中，適合中小型開發(fā)模式大分散小集中，適合中小型開發(fā)模式536畜禽類和秸稈的沼氣產(chǎn)氣潛力畜禽類和秸稈的沼氣產(chǎn)氣潛力54開發(fā)利用沼氣的能源、經(jīng)濟、生態(tài)效益 能源效益：據(jù)測算，建造一個能源效益：據(jù)測算，建造一個8 8立方米的沼氣池一年可產(chǎn)沼氣立方米的沼氣池一年可產(chǎn)沼氣370370440440立方米立方米, ,能解決能解決3 35 5口人的農(nóng)戶一年的生活燃料，每口人的農(nóng)戶一年的生活燃料，每年可節(jié)約薪柴年可節(jié)約薪柴1.5t1.5t或節(jié)煤或節(jié)煤1000kg1000kg，

27、節(jié)電，節(jié)電100kWh100kWh左右。左右。 經(jīng)濟效益：一個經(jīng)濟效益：一個8m8m3 3的沼氣池每年可為的沼氣池每年可為2020畝耕地提供肥料，每畝畝耕地提供肥料，每畝節(jié)約農(nóng)藥、化肥支出節(jié)約農(nóng)藥、化肥支出100100多元，施用沼肥后的農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量增加、多元，施用沼肥后的農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量增加、品質提高。南方推廣品質提高。南方推廣“豬沼果豬沼果”能源生態(tài)模式，戶均年增能源生態(tài)模式，戶均年增收收30003000元；北方推廣元；北方推廣“四位一體四位一體”能源生態(tài)模式，戶均增收能源生態(tài)模式，戶均增收40004000元以上元以上 55生態(tài)效益：生態(tài)效益： 一口沼氣池省出的一口沼氣池省出的1.5t1.5t薪柴，

28、相當于封育了薪柴，相當于封育了4 4畝山林，保護畝山林，保護了森林植被，同時還可減少了森林植被，同時還可減少15kg15kg二氧化硫和二氧化硫和2.7 t2.7 t二氧化碳排二氧化碳排放。放。 561）什么是沼氣 沼氣是各種有機物質在一定的溫度、水分、沼氣是各種有機物質在一定的溫度、水分、酸堿度和隔絕空氣的條件下，經(jīng)過嫌氣性細菌的酸堿度和隔絕空氣的條件下，經(jīng)過嫌氣性細菌的發(fā)酵作用，產(chǎn)生的一種可燃氣體。在含腐爛有機發(fā)酵作用，產(chǎn)生的一種可燃氣體。在含腐爛有機質較多的沼澤、池塘、污水溝和糞坑里，經(jīng)?？少|較多的沼澤、池塘、污水溝和糞坑里，經(jīng)?？梢钥吹接袣馀菝俺觥０堰@種冒出的氣泡收集起來，以看到有氣泡冒

29、出。把這種冒出的氣泡收集起來，可以用火點燃。因為這種可燃氣體最初是在池沼可以用火點燃。因為這種可燃氣體最初是在池沼中發(fā)現(xiàn)的，所以稱它為沼氣。中發(fā)現(xiàn)的，所以稱它為沼氣。 572）沼氣的成分 沼氣是一種混合氣體。它的主要成分是甲沼氣是一種混合氣體。它的主要成分是甲烷（烷（CH4CH4）、二氧化碳（）、二氧化碳（CO2CO2）和少量的硫化氫）和少量的硫化氫（H2SH2S）、氫（）、氫（H2H2）、一氧化碳（）、一氧化碳（COCO）、氮）、氮（N2N2）等氣體。其中甲烷約占）等氣體。其中甲烷約占50-70%50-70%、二氧化、二氧化碳約占碳約占30-40%30-40%，其他成分含量極少。，其他成分含

30、量極少。583）沼氣的性質 沼氣的主要成分是甲烷，甲烷是一種簡單的碳氫化合沼氣的主要成分是甲烷，甲烷是一種簡單的碳氫化合物。它的化學性質極為穩(wěn)定，不溶于水，比空氣輕一半，物。它的化學性質極為穩(wěn)定，不溶于水，比空氣輕一半，是一種無色、無味、無臭、無毒的可燃性氣體。沼氣未燃是一種無色、無味、無臭、無毒的可燃性氣體。沼氣未燃燒時略有蒜味或臭雞蛋氣味，是因為沼氣中含有少量硫化燒時略有蒜味或臭雞蛋氣味，是因為沼氣中含有少量硫化氫氣體的緣故。甲烷的分子式是氫氣體的緣故。甲烷的分子式是CHCH4 4，是由一個碳原子和，是由一個碳原子和四個氫原子構成的化合物，不含氮、磷、鉀等元素，所以四個氫原子構成的化合物，

31、不含氮、磷、鉀等元素，所以在燃燒時不會把發(fā)酵原料中的肥分燒掉。在燃燒時不會把發(fā)酵原料中的肥分燒掉。59 當甲烷完全燃燒時，呈藍白色火焰，燃燒溫度可達當甲烷完全燃燒時，呈藍白色火焰，燃燒溫度可達14001400，能夠產(chǎn)生大量的熱。每立方米甲烷氣體，完全燃，能夠產(chǎn)生大量的熱。每立方米甲烷氣體，完全燃燒時，發(fā)熱量為燒時，發(fā)熱量為87178717大卡。每立方米人工沼氣的發(fā)熱量為大卡。每立方米人工沼氣的發(fā)熱量為50005000大卡左右。相當于大卡左右。相當于1 1公斤優(yōu)質煤或公斤優(yōu)質煤或0.70.7公斤汽油的發(fā)熱公斤汽油的發(fā)熱量。沼氣是一種優(yōu)良的氣體燃料，不僅能用來燒菜、煮飯、量。沼氣是一種優(yōu)良的氣體燃

32、料，不僅能用來燒菜、煮飯、點燈，還可以用作動力燃料，開動內燃機。一立方米的人點燈，還可以用作動力燃料，開動內燃機。一立方米的人工沼氣，能供工沼氣，能供3-43-4口之家三餐飯菜的燃料，能使一盞口之家三餐飯菜的燃料，能使一盞6060支支光的沼氣燈照明光的沼氣燈照明6 6小時，能使一馬力的內燃機工作小時，能使一馬力的內燃機工作2 2小時，小時，能發(fā)電能發(fā)電1.251.25度。度。60沼氣發(fā)酵基本原理1）什么是沼氣發(fā)酵 沼氣發(fā)酵又稱為厭氧消化、厭氧發(fā)酵和甲烷發(fā)酵，是指有機物質（如人畜糞便、秸稈、雜草等）在一定的水分、溫度和厭氧的條件下，被種類繁多、數(shù)量巨大、且功能不同的各類微生物的分解代謝，最終形成

33、甲烷和二氧化碳等混合氣體（沼氣）的復雜的生物化學過程。61沼氣發(fā)酵的基本工藝流程沼氣發(fā)酵的基本工藝流程 一個完整的大中型沼氣發(fā)酵工程，無論其規(guī)模大小，一個完整的大中型沼氣發(fā)酵工程，無論其規(guī)模大小，都包括了如下的工藝流程：原料（廢水）的收集、預都包括了如下的工藝流程：原料（廢水）的收集、預處理、消化器（沼氣池）、出料的后處理和沼氣的凈處理、消化器（沼氣池）、出料的后處理和沼氣的凈化與儲存等?；c儲存等。 有機廢物調節(jié)柜預處理厭氧消化器后處理排放剩余污泥（可做肥料）凈化儲存用戶62 只有了解參加沼氣發(fā)酵的多種微生物活動規(guī)律、只有了解參加沼氣發(fā)酵的多種微生物活動規(guī)律、生存條件及作用，并按照微生物的生

34、存條件、活生存條件及作用，并按照微生物的生存條件、活動規(guī)律去修建沼氣池，收集發(fā)酵原料，進行日常動規(guī)律去修建沼氣池，收集發(fā)酵原料，進行日常管理，使參加發(fā)酵的各種微生物得到最佳的生長管理，使參加發(fā)酵的各種微生物得到最佳的生長條件，才能獲得較多的產(chǎn)氣量和沼肥，滿足生產(chǎn)、條件，才能獲得較多的產(chǎn)氣量和沼肥，滿足生產(chǎn)、生活的需要。生活的需要。632）沼氣發(fā)酵微生物（細菌） （一）沼氣微生物的種類（一）沼氣微生物的種類 在沼氣發(fā)酵過程中，主要有：在沼氣發(fā)酵過程中，主要有：“發(fā)酵性細發(fā)酵性細菌、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌、耗氧產(chǎn)乙酸菌、食氫產(chǎn)甲菌、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌、耗氧產(chǎn)乙酸菌、食氫產(chǎn)甲烷菌和食乙酸產(chǎn)甲烷菌烷菌和食乙酸產(chǎn)甲烷菌

35、”等五大菌群參與活動。等五大菌群參與活動。64五大菌群：.發(fā)酵性細菌：一些不溶性物質被發(fā)酵性細菌所分泌的胞外酶水解為可 溶性的糖、肽、氨基酸和脂酸，再將吸入細胞，發(fā)酵為 乙酸、丙酸、丁 酸等和醇類及一定量的H2及CO2以纖維素為例，反應過程如下： （C6H10O5）+ nH2O n(C6H12O6)2 C6H12O6 CH3COOH + CH3CH2COOH + CH3CH2CH2COOH +3CO2 +3H2.產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌：除甲酸、乙酸和甲醇外的物質均不能被產(chǎn)甲烷菌所 利用，所以必須由產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌將其分解轉化為乙 酸、氫和二氧化碳 反應過程如下： CH3CH2COOH + 2H2O CH3C

36、OOH + CO2 + 3H2 CH3CH2CH2COOH + 2H2O 2CH3COOH + 2H265.耗氫產(chǎn)乙酸菌：它們既能利用H2+ CO2 生成乙酸，也能代謝糖類生 成乙酸。 2CO2 + 4H2 CH3COOH + 2H2O C6H12O6 3CH3COOH .產(chǎn)甲烷菌（食氫、食乙酸）：它們在厭氧條件下將前三群細菌代謝的 終產(chǎn)物，在沒有外源受氫體的情況下，把乙酸 和H2/CO2轉化成CH4/ CO2。產(chǎn)甲烷菌廣泛存在于水底 沉積物和動物消化道等極端厭氧的環(huán)境中。 生成CH4的主要反應如下： CH3COOH CH4 + CO2 4H2 + CO2 CH4 + 2H2O 4HCOOH

37、CH4 +3CO2 + 2H2O 4CH3OH 3CH4+ CO2 + 2H2O66 五大菌群：各種發(fā)酵性細菌各種發(fā)酵性細菌 玉米秸發(fā)酵時的發(fā)酵性細菌玉米秸發(fā)酵時的發(fā)酵性細菌 67 五大菌群：食氫產(chǎn)甲烷菌食氫產(chǎn)甲烷菌甲烷八疊球菌甲烷八疊球菌甲烷絲菌甲烷絲菌68 （二）沼氣發(fā)酵微生物的作用 1、不產(chǎn)甲烷菌為產(chǎn)甲烷菌提供營養(yǎng)； 2、不產(chǎn)甲烷菌為產(chǎn)甲烷菌創(chuàng)造適宜的厭氧環(huán)境； 3、不產(chǎn)甲烷菌為產(chǎn)甲烷菌清除有毒物質； 4、不產(chǎn)甲烷菌與產(chǎn)甲烷菌共同維持環(huán)境中適宜的酸堿度。69（三）沼氣發(fā)酵微生物的特點 1 1、分布廣，種類多、分布廣，種類多 上至上至1.21.2萬米的高空，下萬米的高空，下至至2 2千米的

38、地層深處都有微生物的蹤跡；沼氣微千米的地層深處都有微生物的蹤跡；沼氣微生物在自然界分布也很廣，種類達生物在自然界分布也很廣，種類達200-300200-300種。種。 2 2、繁殖快，代謝強、繁殖快，代謝強 產(chǎn)酸菌在生長旺盛時，產(chǎn)酸菌在生長旺盛時，2020分鐘或更短的時間內就可以繁殖一代，產(chǎn)甲烷分鐘或更短的時間內就可以繁殖一代，產(chǎn)甲烷菌繁殖速度較慢，約為產(chǎn)酸菌的菌繁殖速度較慢，約為產(chǎn)酸菌的1/151/15。 3 3、適應性強，容易培養(yǎng)、適應性強，容易培養(yǎng) 與高等生物相比，與高等生物相比，多種微生物適應性較強，并且容易培養(yǎng)。例如，多種微生物適應性較強，并且容易培養(yǎng)。例如，沼氣池里的微生物在沼氣池

39、里的微生物在10-6010-60C C條件下，都能進行條件下，都能進行沼氣發(fā)酵。沼氣發(fā)酵。703）沼氣發(fā)酵過程目前公認的沼氣發(fā)酵過程目前公認的沼氣發(fā)酵過程復雜有機物（多糖、脂類、蛋白質等）可溶性物質（糖類、脂酸、氨基酸等）H2+CO2CH3COOHCH4H2O丙酸、丁酸等長鏈脂肪酸CH4CO271 （一）液化（水解）階段 在沼氣發(fā)酵中首先是發(fā)酵性細菌群利用它所分泌的胞在沼氣發(fā)酵中首先是發(fā)酵性細菌群利用它所分泌的胞外酶、淀粉酶、蛋白酶和脂肪酶等，對有機物進行體外酶外酶、淀粉酶、蛋白酶和脂肪酶等，對有機物進行體外酶解，也就是把畜禽糞便、作物秸稈、豆制品加工后的廢水解，也就是把畜禽糞便、作物秸稈、豆

40、制品加工后的廢水等大分子有機物分解成能溶于水的單糖、氨基酸、甘油和等大分子有機物分解成能溶于水的單糖、氨基酸、甘油和脂肪酸等小分子化合物。這個階段叫液化階段。脂肪酸等小分子化合物。這個階段叫液化階段。72 （二）產(chǎn)酸階段 這個階段是三個細菌群體的聯(lián)合作用，先由發(fā)酵性細菌將液化階段產(chǎn)生的小分子化合物吸收進細胞內，并將其分解為乙酸、丙酸、丁酸、氫和二氧化碳等，再由產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌把發(fā)酵性細菌產(chǎn)生的丙酸、丁酸轉化為產(chǎn)甲烷菌可利用的乙酸、氫和二氧化碳。另外還有耗氫產(chǎn)乙酸菌群，這種細菌群體利用氫和二氧化碳生成乙酸，還能代謝糖類產(chǎn)生乙酸，它們能轉變多種有機物為乙酸。73 液化階段和產(chǎn)酸階段是一個連續(xù)過程，統(tǒng)常

41、稱之為不產(chǎn)甲烷階段，它是復雜的有機物轉化成沼氣的先決條件。在這個過程中，不產(chǎn)甲烷的細菌種類繁多、數(shù)量巨大，它們主要的作用是為產(chǎn)甲烷菌提供營養(yǎng)和為產(chǎn)甲烷菌創(chuàng)造適宜的厭氧條件，消除部分毒物。74 （三）產(chǎn)甲烷階段 在此階段中，產(chǎn)甲烷細菌群，可以分為為食氫產(chǎn)甲烷菌和食乙酸菌兩大類群，已研究過的就有70多種產(chǎn)甲烷菌。它們利用以上不產(chǎn)甲烷的三種菌群所分解轉化的甲酸、乙酸等簡單有機物分解成甲烷和二氧化碳，其中二氧化碳在氫氣的作用下還原成甲烷。這一階段叫產(chǎn)甲烷階段，或叫產(chǎn)氣階段。75 產(chǎn)甲烷菌的共同特征是： 生長緩慢。如甲烷八疊球菌在乙酸上生長其倍增時間為1-2天，甲烷菌絲倍增時間為4-9天。 嚴格厭氧。對

42、氧氣和氧化劑非常敏感，在有空氣的條件下就不能生存或死亡。 只能利用少數(shù)簡單的化合物作為營養(yǎng)。 要求在中性偏堿和適宜溫度環(huán)境條件。 代謝活動主要終產(chǎn)物是甲烷和二氧化碳為主要成分的沼氣。76沼氣發(fā)酵基本條件 沼氣發(fā)酵是由多種細菌群參加完成的，它們在沼氣池中進行新陳代謝和生長繁殖過程中，需要一定的生活條件，只有用人工為其創(chuàng)造適宜生長條件，使大量的微生物迅速的繁殖，加快沼氣池內的有機物分解。因此，只有滿足微生物的生長條件和沼氣池正常運行條件才能獲得產(chǎn)氣率高、沼氣和有機沼肥多的效果。 77 人工制取沼氣的基本條件： 1）、適宜的發(fā)酵原料 2）、質優(yōu)足量的菌種 3）、嚴格的厭氧環(huán)境 4）、適宜的發(fā)酵溫度

43、5）、適度的發(fā)酵濃度 6)、適宜的酸堿度 78 1)、適宜的發(fā)酵原料 沼氣發(fā)酵原料是產(chǎn)生沼氣的物質基礎，又是沼氣發(fā)酵細菌賴以生存的養(yǎng)料來源。因為沼氣細菌在沼氣池內正常生長繁殖過程中，必須從發(fā)酵原料里吸取充分的營養(yǎng)物質，如水分、碳素、氮素、無機鹽類和生長素等到，用于生命活動，成倍繁殖細菌和產(chǎn)生沼氣。79 有機物中的碳水化合物如秸稈中的纖維素和淀粉是細菌的碳素營養(yǎng)，有機物中的有機氮如人畜糞尿中的含氮物質則是細菌的氮素營養(yǎng)。當有機物被細菌分解時，其中一部分有機物的碳素和氮素被同化成菌體細胞，以及組成其他新的物質，另一部分有機物則被產(chǎn)酸細菌分解為簡單有機物，后經(jīng)甲烷菌的作用產(chǎn)生甲烷。因此，沼氣發(fā)酵時，

44、原料不僅需要充足，而且需要適當搭配。保持一定的碳氮比例（最適宜C/N=25：1），這樣才不會因缺碳素或缺氮素營養(yǎng)而影響沼氣的產(chǎn)生和細菌正常繁殖。80 2)、質優(yōu)足量的沼氣菌種 制取沼氣必須有沼氣細菌才行。這和發(fā)面需要有酵母一樣。如果沒有沼氣細菌作用，沼氣池內的有機物本身是不會轉變成沼氣的。所以沼氣發(fā)酵啟動時要有足夠數(shù)量含優(yōu)良沼氣菌種的接種物，這是制取沼氣的重要條件。81 在農(nóng)村含有優(yōu)良沼氣菌種的接種物，普遍存在于糞坑底污泥、下水污泥、沼氣發(fā)酵的渣水、沼澤污泥、豆制品作坊下水溝中的污泥，這些含有大量沼氣發(fā)酵細菌的污泥稱為接種物。沼氣發(fā)酵加入接種物的操作過程稱為接種，新建沼氣池第一次裝料，如果不加

45、入足夠數(shù)量含有沼氣細菌的接種物，常常很難產(chǎn)氣或產(chǎn)氣率不高，甲烷含量低無法燃燒。另外，加入適量的接種物可以避免沼氣池發(fā)酵初期產(chǎn)酸過多而導致發(fā)酵受阻。82 3)、嚴格的厭氧環(huán)境 沼氣發(fā)酵中起主要作用的是厭氧分解菌和產(chǎn)甲烷菌。它們怕氧氣、在空氣中暴露幾秒鐘就會死亡，就是說空氣中的氧氣對它們有毒害致死的作用。因此，嚴格的厭氧環(huán)境是沼氣發(fā)酵的最主要條件之一。我們根據(jù)沼氣細菌怕空氣的特性，修建的沼氣池除進出料口外必須嚴格密閉，達到不漏水、不漏氣，保證沼氣細菌正常生命代謝活動和貯存沼氣。83 4)、適宜的發(fā)酵溫度 沼氣池內發(fā)酵液的溫度，對產(chǎn)生沼氣的多少有很大影響，這是因為在適宜的溫度范圍內溫度越高，沼氣細菌

46、的生長、繁殖越快，產(chǎn)沼氣就多；如果溫度不適宜，沼氣細菌生長發(fā)育慢，產(chǎn)氣就少或不產(chǎn)氣。所以，溫度是沼氣發(fā)酵的重要外因條件。84 研究發(fā)現(xiàn)，沼氣細菌在研究發(fā)現(xiàn)，沼氣細菌在10-6010-60的范圍內，均能正常的范圍內，均能正常發(fā)酵產(chǎn)氣（最適溫度為發(fā)酵產(chǎn)氣（最適溫度為3535）。低于）。低于10 10 或高于或高于 6060都都嚴格抑制微生物生存、繁殖，影響產(chǎn)氣。人們把不同的發(fā)嚴格抑制微生物生存、繁殖，影響產(chǎn)氣。人們把不同的發(fā)酵溫度區(qū)分為三個范圍，即常溫發(fā)酵區(qū)酵溫度區(qū)分為三個范圍，即常溫發(fā)酵區(qū)10-2510-25、中溫發(fā)、中溫發(fā)酵區(qū)酵區(qū)25-3525-35、高溫發(fā)酵區(qū)、高溫發(fā)酵區(qū)50-6050-60

47、。農(nóng)村戶用沼氣池，一。農(nóng)村戶用沼氣池，一般都采用常溫發(fā)酵，夏天溫度高產(chǎn)氣多，冬季池溫低產(chǎn)氣般都采用常溫發(fā)酵，夏天溫度高產(chǎn)氣多，冬季池溫低產(chǎn)氣少（池溫低于少（池溫低于1010，產(chǎn)氣效果很差）。為了提高沼氣池溫，產(chǎn)氣效果很差）。為了提高沼氣池溫度使沼氣池常年產(chǎn)氣，在北方寒冷地區(qū)多把沼氣池修建在度使沼氣池常年產(chǎn)氣，在北方寒冷地區(qū)多把沼氣池修建在日光溫室內或太陽能禽畜舍內，使池溫增高，提高冬季的日光溫室內或太陽能禽畜舍內，使池溫增高，提高冬季的產(chǎn)氣量，達到常年產(chǎn)氣。產(chǎn)氣量，達到常年產(chǎn)氣。85 5)、適度的發(fā)酵濃度 沼氣池中的料液在發(fā)酵過程中需要保持一定的濃度，才能正常產(chǎn)氣運行，如果發(fā)酵料液中含水量過少

48、、發(fā)酵原料過多，發(fā)酵液的濃度過大，產(chǎn)甲烷菌又食用不了那么多，就容易造成有機酸的大量積累，結果使發(fā)酵受到阻礙。如果水太多，發(fā)酵液的濃度過稀，有機物含量少，產(chǎn)氣量就少。86 農(nóng)村沼氣池的發(fā)酵料液濃度一般采用6-12%之間。在這個范圍內，沼氣的初始啟動濃度要低一些便于啟動。夏季和初秋池溫高，原料分解快，濃度可適當?shù)鸵恍?，一般控制?-8%；冬季、初春池溫低，原料分解慢，發(fā)酵料液濃度應高些，一般保持在8-12%為宜。 87 6)、適宜的酸堿度 沼氣發(fā)酵細菌最適宜的pH為6.5-7.5，6.4以下7.6以上都對產(chǎn)氣有抑制作用。如果pH在5.5以下，就是料液酸化的標志，其產(chǎn)甲烷菌的活動完全受到抑制。如沼氣

49、池初始啟動時，投料濃度過高，接種物中的產(chǎn)甲烷菌數(shù)量又不足，或者在沼氣池內一次加入大量的雞糞、薯渣造成發(fā)酵料液濃度過高，都會因產(chǎn)酸與產(chǎn)甲烷的速度失調而引起揮發(fā)酸(乙酸、丙酸、丁酸)的積累，導致pH下降。這是造成沼氣池啟動失敗或運行失常的主要原因。88 在沼氣發(fā)酵過程中，pH變化規(guī)律一般是：在發(fā)酵初期，由于產(chǎn)酸細菌的迅速活動產(chǎn)生大量的有機酸，使pH下降；但隨著發(fā)酵繼續(xù)進行，一方面氨化細菌產(chǎn)生的氨中和了一部分有機酸，另一方面甲烷菌群利用有機酸轉化成甲烷，這樣使pH又恢復到正常值。這樣的循環(huán)繼續(xù)下去使沼氣池內的pH一直保持在7.0-7.5的范圍內，使發(fā)酵正常運行。所以沼氣池內的料液發(fā)酵時，只要保持一定

50、的濃度、接種物和適宜的溫度，它就會正常發(fā)酵，不需要進行調整。89制取沼氣制取沼氣8990沼氣池型與結構 1)、沼氣池類型 在我國,經(jīng)過100多年的發(fā)展歷程，形成了各種各樣的沼氣池。一般可按以下幾種方式進行分類： a、按儲氣方式 有水壓式、浮罩式和氣袋式三大類，在實際應用中，水壓式最為普遍，浮罩式次之。 b、按幾何形狀 有圓筒形、球形、橢球形、長方形、方形、拱形等多種形狀，其中，圓筒形池和球形池應用最為普遍。91 c、按建池材料 有混凝土結構池、磚結構池、塑料（或橡膠）池、玻璃鋼池、鋼絲網(wǎng)水泥池、鋼結構池等，在實際應用中，最為普遍的是混凝土結構池。 d、按沼氣池埋設位置 有地下式、半埋式和地上式

51、，在實際應用中以地下式為主。 e、按發(fā)酵溫度 有常溫發(fā)酵池、中溫發(fā)酵池和高溫發(fā)酵池。除此以外，也有按照發(fā)酵工藝進行分類的。922）、沼氣池組成與功能939495成都大唐人公司產(chǎn)品96 1、進料口和進料管 進料口位于畜禽舍地面下，由設在地下的進料管與發(fā)酵間連通。進料口將廁所、畜禽糞便污水通過進料管流入沼氣池發(fā)酵間。 進料管內徑一般為200-300mm，采取直管斜插于池墻中部或直插與池頂部的方式與發(fā)酵間連通，目的是保持進料順暢、攪拌方便、施工方便。97 2、發(fā)酵間和儲氣室 是沼氣池的主體，可分為發(fā)酵間和儲氣室。發(fā)酵原料在發(fā)酵間進行發(fā)酵，產(chǎn)生的沼氣溢出水面進入上部的削球形儲氣室儲存。因此，要求發(fā)酵間

52、不漏水，儲氣室不漏氣。9899 3、水壓間（出料間） 主要功能是為儲存沼氣、維持正常氣壓和便于出料而設置的，其容積由沼氣池產(chǎn)氣量來決定，一般為沼氣池24小時所產(chǎn)沼氣的一半。水壓間與發(fā)酵間的連接，隨著出料方式的不同而存在兩種方式： 當滿足沉降、殺滅寄生蟲卵的需要，采取中層出料時，水壓間通過安裝于其中部的出料管與發(fā)酵間連接。 為便于出料、免除一年一度的大換料，采取底層出料時，水壓間通過其下部的出料口與發(fā)酵間直接相通。100 4、活動蓋 設計在池蓋的頂部，呈瓶塞狀，上大下小?；顒由w可以按需要開啟或關閉，是一個裝配式的部件。其功能主要有： （1）在進行沼氣池的維修和清除沉渣時，打開活動蓋可以排除池內殘

53、存有害氣體，并利于通風、采光，使操作安全。 （2）當遇到導氣管堵塞、氣壓表失靈等特殊情況，造成池內氣壓過大時，活動蓋即被沖開，從而降低池內氣壓，使池體得到保護。 （3）當池內發(fā)酵表面嚴重結殼，影響產(chǎn)氣時，可以打開活動蓋，破碎浮渣層，攪動料液。 101102102Floating Cover Digester U 102103103Fixed Dome Digesterhttp:/www.biogas.nl/103104沼氣的制取和利用沼氣的制取和利用104105106107新型沼氣池108109110and動物排泄物蔬果廢棄物沼氣廠處理維護環(huán)保110111111112113用沼氣做飯的農(nóng)婦11

54、3114114115大功率沼氣發(fā)動機116117118沼氣發(fā)電機組 江蘇省啟東市寶駒動力機械廠http:/ 利用糞便制取沼氣的全套工程設施利用糞便制取沼氣的全套工程設施 ，包括原料，包括原料的預處理、厭氧消化、沼氣凈化及輸配、發(fā)酵的預處理、厭氧消化、沼氣凈化及輸配、發(fā)酵殘留物后處理以及工藝流程的控制、監(jiān)測五個殘留物后處理以及工藝流程的控制、監(jiān)測五個部分組成部分組成三、集約化沼氣工程三、集約化沼氣工程122123生物質能利用生物化學轉化厭氧消化124 上海南匯老港垃圾填埋場（國內最大的垃圾填埋場）的上海南匯老港垃圾填埋場（國內最大的垃圾填埋場）的沼氣收集和預處理系統(tǒng)一期工程已建成，開始實驗性發(fā)電

55、。沼氣收集和預處理系統(tǒng)一期工程已建成，開始實驗性發(fā)電。 125東灘生態(tài)農(nóng)業(yè)可再生能源與氫能應用示范人畜糞便秸稈沼氣發(fā)電中溫煙氣供熱低溫煙氣余熱利用堆肥大棚沼氣站發(fā)電機科教基地秸稈氣化灰肥料氣化發(fā)電未來村莊能源系統(tǒng)展示館氫能觀光車分布式供能加氫站風光互補耦合制氫肥料土壤改良殺蟲劑沼液126126 生產(chǎn)清潔能源生產(chǎn)清潔能源高效、可再生能源高效、可再生能源 治理環(huán)境污染治理環(huán)境污染處理糞便、垃圾、有機廢處理糞便、垃圾、有機廢水、廢渣水、廢渣 提高企業(yè)經(jīng)濟效益提高企業(yè)經(jīng)濟效益綜合利用、改善生產(chǎn)綜合利用、改善生產(chǎn)條件條件 形成新的產(chǎn)業(yè)形成新的產(chǎn)業(yè)設計、施工、副產(chǎn)品生產(chǎn)設計、施工、副產(chǎn)品生產(chǎn)銷售、配套設備

56、加工銷售、配套設備加工沼氣工程的作用127127 沼氣原料沼氣原料-糞便資源亟待開發(fā)利用糞便資源亟待開發(fā)利用 “菜籃子菜籃子”工程發(fā)展工程發(fā)展全國集約化畜禽養(yǎng)殖場達全國集約化畜禽養(yǎng)殖場達1萬家萬家以上，糞便處理利用不到以上，糞便處理利用不到10% 糞水污染嚴重糞水污染嚴重水體富營養(yǎng)化、臭氣水體富營養(yǎng)化、臭氣 糞便是可利用的資源糞便是可利用的資源生產(chǎn)清潔能源、增加能源供應；生產(chǎn)清潔能源、增加能源供應；生產(chǎn)高效有機肥、發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)高效有機肥、發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè) 畜禽糞便資源總量（干物質）約畜禽糞便資源總量（干物質）約1.8億噸，實際可利用億噸，實際可利用量約量約4000萬噸，可產(chǎn)沼氣近萬噸，可產(chǎn)沼氣

57、近100億立方米，按熱值相當億立方米，按熱值相當于于800萬萬tce，用于發(fā)電可裝機，用于發(fā)電可裝機500萬萬kW，年發(fā)電量，年發(fā)電量150億億kWh128128 有機污染治理有物理化學和生化處理方法有機污染治理有物理化學和生化處理方法 物理化學辦法物理化學辦法過濾、凝聚沉淀等，成本極高且難以過濾、凝聚沉淀等，成本極高且難以達標達標 生化處理方法生化處理方法厭氧、好氧和厭氧厭氧、好氧和厭氧-好氧并用好氧并用 采用厭氧處理設備投資少，可同時獲得環(huán)境、經(jīng)濟和采用厭氧處理設備投資少，可同時獲得環(huán)境、經(jīng)濟和社會效益社會效益 我國適合厭氧消化的高濃度有機廢水排放量年我國適合厭氧消化的高濃度有機廢水排放量

58、年25.2億億立方米以上，年廢渣立方米以上，年廢渣7400萬萬m3，可轉化為沼氣，可轉化為沼氣108億億m3，熱值相當于，熱值相當于800萬萬tce，可裝機，可裝機50萬萬kW，年發(fā)電，年發(fā)電150億億kWh厭氧是處理工業(yè)有機廢水的最合理方法129129 2001年工業(yè)沼氣年工業(yè)沼氣600多座，池容多座，池容150萬萬m3，年，年 處理廢水處理廢水1.5億億m3，年產(chǎn)沼氣，年產(chǎn)沼氣10.0億億m3 2000年農(nóng)業(yè)沼氣年農(nóng)業(yè)沼氣853座，池容座，池容22萬萬m3，年處理糞便年處理糞便1500萬萬t，年產(chǎn)沼氣，年產(chǎn)沼氣0.5億億m3技術成熟，具備了規(guī)?；l(fā)展條件130工業(yè)化沼氣池系統(tǒng)131沼氣消化

59、系統(tǒng)Digester131132133沼氣利用 biogas usage133134沼氣消化系統(tǒng)134135136136 萬頭育肥豬場，日產(chǎn)糞萬頭育肥豬場，日產(chǎn)糞水水603，設計池容，設計池容500m3，產(chǎn)氣率為，產(chǎn)氣率為0.39m3/m3d，總投資為，總投資為175萬元萬元 年產(chǎn)沼氣年產(chǎn)沼氣10萬立方米，萬立方米，固體有機肥固體有機肥540噸噸 收益收益=沼氣沼氣+有機肥有機肥+避免避免排污罰款排污罰款+畜禽發(fā)病率減畜禽發(fā)病率減少避免的損失少避免的損失 COD、BOD去除率分別去除率分別70 %、75%以上以上A 集約化禽畜場沼氣工程集約化禽畜場沼氣工程137137138138138 利用工

60、業(yè)有機廢水、廢渣生產(chǎn)沼氣利用工業(yè)有機廢水、廢渣生產(chǎn)沼氣 包括酒精、釀酒、制糖、食品、制藥、造紙、屠宰等包括酒精、釀酒、制糖、食品、制藥、造紙、屠宰等 可轉化為沼氣的資源量約可轉化為沼氣的資源量約107億立方米億立方米/年年B 工業(yè)有機廢水沼氣工程工業(yè)有機廢水沼氣工程139139140140蒙牛沼氣站1411411411425沼渣沼液的用途沼渣沼液的用途用作肥料 As Fertilizer根部施肥葉面噴施制作培養(yǎng)基制作有機肥1434沼渣沼液的成分活性成分 多種水解酶：蛋白酶、淀粉酶、纖維素酶等； 多種維生素B：B1、B2、B5、B6、B11、B12； 多種氨基酸：不少于17種； 多種植物激素：吲