怎樣制沼氣?
來源:新能源網(wǎng)
時間:2024-08-17 11:41:00
熱度:
怎樣制沼氣?【專家解說】:沼氣沼氣(Biogas)是有機物經(jīng)微生物厭氧消化而產(chǎn)生的可燃性氣體。由于這種氣體首先在沼澤地被發(fā)現(xiàn),故名沼氣。沼氣是多種氣體的混合物,一般含甲烷50~70
【專家解說】:沼氣
沼氣(Biogas)是有機物經(jīng)微生物厭氧消化而產(chǎn)生的可燃性氣體。由于這種氣體首先在沼澤地被發(fā)現(xiàn),故名沼氣。沼氣是多種氣體的混合物,一般含甲烷50~70%,其余為二氧化碳和少量的氮、氫和硫化氫等。其特性與天然氣相似。空氣中如含有8.6~20.8%(按體積計)的沼氣時,就會形成爆炸性的混合氣體。沼氣除直接燃燒用于炊事、烘干農(nóng)副產(chǎn)品、供暖、照明和氣焊等外,還可作內(nèi)燃機的燃料以及生產(chǎn)甲醇、福爾馬林、四氯化碳等化工原料。經(jīng)沼氣裝置發(fā)酵后排出的料液和沉渣,含有較豐富的營養(yǎng)物質(zhì),可用作肥料和飼料。
沼氣是一些有機物質(zhì)(如秸稈、雜草、樹葉、人畜糞便等廢棄物)在一定的溫度、濕度、酸度條件下,隔絕空氣(如用沼氣池),經(jīng)微生物作用(發(fā)酵)而產(chǎn)生的可燃性氣體。沼氣是氣體的混合物,其中含甲烷60~70%,此外還含有二氧化碳、硫化氫、氮氣和一氧化碳等。它含有少量硫化氫,所以略帶臭味。發(fā)酵是復(fù)雜的生物化學變化,有許多微生物參與。反應(yīng)大致分兩個階段:(1)微生物把復(fù)雜的有機物質(zhì)中的糖類、脂肪、蛋白質(zhì)降解成簡單的物質(zhì),如低級脂肪酸、醇、醛、二氧化碳、氨、氫氣和硫化氫等。(2)由甲烷菌種的作用,使一些簡單的物質(zhì)變成甲烷。
要正常地產(chǎn)生沼氣,必須為微生物創(chuàng)造良好的條件,使它能生存、繁殖。沼氣池必須符合多種條件。首先,沼氣池要密閉。有機物質(zhì)發(fā)酵成沼氣,是多種厭氧菌活動的結(jié)果,因此要造成一個厭氧菌活動的缺氧環(huán)境。在建造沼氣池時要注意隔絕空氣,不透氣、不滲水。其次,沼氣池里要維持20~40℃,因為通常在這種溫度下產(chǎn)氣率最高。第三,沼氣池要有充足的養(yǎng)分。微生物要生存、繁殖,必須從發(fā)酵物質(zhì)中吸取養(yǎng)分。在沼氣池的發(fā)酵原料中,人畜糞便能提供氮元素,農(nóng)作物的秸稈等纖維素能提供碳元素。第四,發(fā)酵原料要含適量水,一般要求沼氣池的發(fā)酵原料中含水80%左右,過多或過少都對產(chǎn)氣不利。第五,沼氣池的pH值一般控制在7~8.5。
【發(fā)展概況】
沼氣是由意大利物理學家A.沃爾塔于1776年在沼澤地發(fā)現(xiàn)的。1916年俄國人Β.П.奧梅良斯基分離出了第一株甲烷菌(但不是純種)。目前世界上已分離出的甲烷菌種近20株,中國于1980年首次分離甲烷八疊球菌成功。
世界上第一個沼氣發(fā)生器(又稱自動凈化器)是由法國L.穆拉于1860年將簡易沉淀池改進而成的。1925年在德國、1926年在美國分別建造了備有加熱設(shè)施及集氣裝置的消化池,這是現(xiàn)代大、中型沼氣發(fā)生裝置的原型。第二次世界大戰(zhàn)后,沼氣發(fā)酵技術(shù)曾在西歐一些國家得到發(fā)展,但由于廉價的石油大量涌入市場而受到影響。后隨著世界性能源危機的出現(xiàn),沼氣又重新引起人們重視。1955年新的沼氣發(fā)酵工藝流程——高速率厭氧消化工藝產(chǎn)生。它突破了傳統(tǒng)的工藝流程,使單位池容積產(chǎn)氣量(即產(chǎn)氣率)在中溫下由每天1立方米容積產(chǎn)生0.7~1.5立方米沼氣,提高到4~8立方米沼氣,滯留時間由15天或更長的時間縮短到幾天甚至幾個小時。中國于20世紀20年代初期由羅國瑞在廣東省潮梅地區(qū)建成了第一個沼氣池,隨之成立了中華國瑞瓦斯總行,以推廣沼氣技術(shù)。1985年中國農(nóng)村戶用沼氣池的數(shù)量達500萬個。目前中國高速率厭氧消化工藝生產(chǎn)性試驗裝置已在糖廠和酒廠正常運行。
【主要成分】
沼氣是一種混合氣體,主要成分是甲烷(CH4)和二氧化碳(C02)。甲烷占60%一70%,二氧化碳占30%一40%,還有少量氫、一氧化碳、硫化氫、氧和氮等氣體。由于含有可燃氣體甲烷,故沼氣可做燃料。沼氣是細菌在厭氧條件下分解有機物的一種產(chǎn)物。城市有機垃圾、污水處理廠的污泥、農(nóng)村的人畜糞便、作物秸稈等,皆可做產(chǎn)生沼氣的原料。細菌分解有機物的過程,大體分為兩個階段:第一階段,將復(fù)雜的高分子有機物質(zhì)轉(zhuǎn)化為低分子的有機物,例如乙酸、丙酸、丁酸等;第二階段,將第一階段的產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為甲烷和二氧化碳。
在上述過程中,起發(fā)酵分解作用的是多種細菌共同作用的結(jié)果。為了使沼氣發(fā)酵持續(xù)進行,必須提供和保持沼氣發(fā)酵中各種微生物所需的生活條件。產(chǎn)生甲烷的細菌是厭氧的,少量的氧也會嚴重影響其生長繁殖。這就需要一個能隔絕氧的密閉消化池。溫度在厭氧消化過程中是一個重要因素,甲烷菌能在0一80℃的溫度范圍內(nèi)生存,有分別適應(yīng)低溫(20℃)、中溫(30℃)、高溫(50℃)的各類細菌,最適宜的繁殖溫度分別為15℃、35℃、53℃左右。甲烷菌生長繁殖最適宜的pH值約為7.0一7.5,超出此范圍,厭氧消化的效率就會降低。在厭氧消化過程中擔負廢棄物發(fā)酵作用的細菌,還需要氮、磷和其他營養(yǎng)物質(zhì)。投入沼氣池的原料比例,大體上要按照碳氮比等于20:1一25:1。此外,還應(yīng)控制影響沼氣發(fā)酵的有害物質(zhì)濃度。
【前景】
在千姿百態(tài)的生物世界中,存在一種我們?nèi)庋劭床灰?、摸不著的微生物,能為人類提供能源。提起微生物,往往會使人們想起它會使食物腐爛變質(zhì),也會使人感染上各種疾病。因此,對它們又害怕、又憎惡。但是,在微生物的家族中,因為種類不同,它們的作用也不盡相同,有的會給人類帶來災(zāi)難,有的會給人類帶來幸福。微生物中,能為人類提供能量的甲烷細菌和酵母菌,它們可以生產(chǎn)出沼氣和酒精,為人類作出貢獻。
說到沼氣,顧名思義就是沼澤里的氣體。人們經(jīng)常看到,在沼澤地、污水溝或糞池里,有氣泡冒出來,如果我們劃著火柴,可把它點燃,這就是自然界天然發(fā)生的沼氣。沼氣,是各種有機物質(zhì),在隔絕空氣(還原條件),并必適宜的溫度、濕度下,經(jīng)過微生物的發(fā)酵作用產(chǎn)生的一種可燃燒氣體。沼氣的主要成分是甲烷,約占所產(chǎn)生的各種氣體的60%一80%。甲烷是一種理想的氣體燃料,它無色無味,與適量空氣混合后即對燃燒。每立方米純甲烷的發(fā)熱最為34000焦耳,每立方米沼氣的發(fā)熱量約為20800-23600焦耳。即1立方米沼氣完全燃燒后,能產(chǎn)生相當于0.7千克無煙煤提供的熱量。
關(guān)于沼氣發(fā)生的基本原理,目前尚在探索之中。沼氣的形成過程大致可分為兩個階段,首先將各種復(fù)雜的有機物轉(zhuǎn)化為低級脂肪酸,例如丁酸、丙酸、乙酸;然后把上述各類產(chǎn)物繼續(xù)轉(zhuǎn)化為甲烷和二氧化碳等。
目前,世界各國已經(jīng)開始將沼氣用作燃料和用于照明。用沼氣代替汽油、柴油,發(fā)動機器的效果也很好。將它作為農(nóng)村的能源,具有許多優(yōu)點。例如,修建一個平均每人l-1.5平方米的發(fā)酵池,就可以基本解決一年四季的燃柴和照明問題;人、畜的糞便以及各種作物秸稈、雜草等,通過發(fā)酵后,既產(chǎn)生了沼氣,還可作為肥料,而且由于腐熟程度高使肥效更高,糞便等沼氣原料經(jīng)過發(fā)酵后,絕大部分寄生蟲卵被殺死,可以改善農(nóng)村衛(wèi)生條件,減少疾病的傳染?,F(xiàn)在,沼氣的應(yīng)用正在各國廣大農(nóng)村推廣,沼氣能源的開發(fā)利用的普及等方面,已經(jīng)取得了較好的成績。
世界上一些發(fā)達國家,也正在進行利用微生物厭氧消化農(nóng)場廢物、生產(chǎn)甲烷的較大規(guī)模試驗。英國建立了甲烷的自動化工廠。在厭氧消化器中有三個基本過程:
第一階段的水解把不溶解的有機化合物和聚合物,通過酶法轉(zhuǎn)化為可溶解的有機物。
第二階段再將上一步轉(zhuǎn)化成的產(chǎn)物如碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪類、醇等發(fā)酵為有機酸。
第三階段由有機酸發(fā)酵產(chǎn)生甲烷。
據(jù)估計,在英國,利用人和動物的各種有機廢物,通過微生物厭氧消化所產(chǎn)生的甲烷,可以替代整個英國25%的煤氣消耗量。蘇格蘭已設(shè)計出一種小型甲烷發(fā)動機,可供村莊、農(nóng)場或家庭使用。
美國一牧場興建了一座工廠,主體是一個寬30米、長213米的密封池組成的中烷發(fā)酵結(jié)構(gòu),它的任務(wù)是把牧場廄肥和其他有機廢物,由微生物轉(zhuǎn)變成甲烷、二氧化碳和干燥肥料。這座工廠每天可處理1650噸廄肥,每日可為牧場提供11.3萬立方米的甲烷,足夠1萬戶家庭使用。目前美國已擁有24處利用微生物發(fā)酵的能量轉(zhuǎn)化工程。從世界范圍看,利用各種微生物協(xié)同作用生產(chǎn)甲烷的研究和應(yīng)用,正處于方興未艾的階段。
近年來,我國沼氣事業(yè)獲得了迅速的發(fā)展,沼氣池總數(shù)已達到1000多萬個。在四川、浙江、江蘇、廣東、上海等省市農(nóng)村,有些地方除用沼氣煮飯、點燈外,還辦起了小型沼氣發(fā)電站,利用沼氣能源作動力進行脫粒、加工食料、飼料和制茶等,闖出了用“土”辦法解決農(nóng)村電力問題的新路子。
專家們認為,21世紀沼氣在農(nóng)村之所以能夠成為主要能源之一,是因為它具有不可比擬的特點,特別是在我國的廣大農(nóng)村,這些特點就更為顯著了。
首先,沼氣能源在我國農(nóng)村分布廣泛,潛力很大,凡是有生物的地方都有可能獲得制取沼氣的原料,所以沼氣是一種取之不盡,用之不竭的再生能源。其次,可以就地取材,節(jié)省開支。沼氣電站建在農(nóng)村,發(fā)酵原料一般不必外求。興辦一個小型沼氣動力站和發(fā)電站,設(shè)備和技術(shù)都比較簡單,管理和維修也很方便,大多數(shù)農(nóng)村都能辦到。據(jù)調(diào)查對比,小型沼氣電站每千瓦投資只要400元左右,僅為小型水力電站的1/2-1/3,比風力、潮汐和太陽能發(fā)電低得多。小型沼氣電站的建設(shè)周期短,只要幾個月時問就能投產(chǎn)使用,基本上不受自然條件變化的影響。采用沼氣與柴油混合燃燒,還可以節(jié)省17%的柴油。
我國地廣人多,生物能資源豐富。研究表明,在21世紀無論在農(nóng)村還是城鎮(zhèn),都可以根據(jù)本地的實際情況,就地利用糞便、秸稈、雜草、廢渣、廢料等生產(chǎn)的沼氣來發(fā)電。
【沼氣發(fā)酵原理與條件】利用微生物代謝作用來生產(chǎn)各種產(chǎn)品的工藝過程稱為發(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(zhì)(如人畜家禽糞便、秸稈、雜草等)在一定的水分、溫度和厭氧條件下,通過種類繁多、數(shù)量巨大、且功能不同的各類微生物的分解代謝,最終形成甲烷和二氧化碳等混合性氣體(沼氣)的復(fù)雜的生物化學過程。
沼氣發(fā)酵是一個復(fù)雜的微生物學過程,了解這一過程中各類微生物的作用及其活動規(guī)律,才能把沼氣發(fā)酵建立在科學的基礎(chǔ)之上。只有有了大量的沼氣微生物,并使各種類群的微生物得到最佳的生長條件,各種有機物原料才會在微生物的作用下轉(zhuǎn)化為沼氣。
【沼氣發(fā)酵微生物的種類】沼氣發(fā)酵微生物是一個統(tǒng)稱,包括發(fā)酵性細菌、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌、耗氫產(chǎn)乙酸菌、食氫產(chǎn)甲烷菌、食乙酸產(chǎn)甲烷菌五大類群。這些微生物按照各自的營養(yǎng)需要,起著不同的物質(zhì)轉(zhuǎn)化作用。從復(fù)雜有機物的降解,到甲烷的形成,就是由它們分工合作和相互作用而完成的。
在沼氣發(fā)酵過程中,五大類群細菌構(gòu)成一條食物鏈,從各群細菌的生理代謝產(chǎn)物或它們的活動對發(fā)酵液pH值的影響來看,沼氣發(fā)酵過程可分為水解、產(chǎn)酸和產(chǎn)甲烷階段。前三類群細菌的活動可使有機物形成各種有機酸,因此,將其統(tǒng)稱為不產(chǎn)甲烷菌。后二類群細菌的活動可使各種有機酸轉(zhuǎn)化成甲烷,因此,將其統(tǒng)稱為產(chǎn)甲烷菌。
1.不產(chǎn)甲烷菌
不產(chǎn)甲烷菌能將復(fù)雜的大分子有機物變成簡單的小分子量的物質(zhì)。它們的種類繁多,根據(jù)作用基質(zhì)來分,有纖維分解菌、半纖維分解菌、淀粉分解菌、蛋白質(zhì)分解菌、脂肪分解菌和一些特殊的細菌,如產(chǎn)氫菌、產(chǎn)乙酸菌等。
2.產(chǎn)甲烷菌
產(chǎn)甲烷菌是沼氣發(fā)酵的主要成分--甲烷的產(chǎn)生者。是沼氣發(fā)酵微生物的核心,它們嚴格厭氧,對氧和氧化劑非常敏感,最適宜的pH值范圍為中性或微堿性。它們依靠二氧化碳和氫生長,并以廢物的形式排出甲烷,是要求生長物質(zhì)最簡單的微生物。
【沼氣微生物的生長規(guī)律】
生物和生命活動以新陳代謝為基礎(chǔ),沼氣發(fā)酵微生物的生長和代謝過程可分適應(yīng)期、對數(shù)生長期、平衡期、衰亡期四個時期。
1.適應(yīng)期
菌種剛剛接入新鮮培養(yǎng)液中,細菌的各種生理機能需要有一個適應(yīng)過程,細胞內(nèi)各種酶系統(tǒng)要經(jīng)過一番調(diào)整,這一時期細菌并不馬上進行繁殖。適應(yīng)期的長短與細菌的種類及環(huán)境變化條件有關(guān)。例如,繁殖速度快的酸化菌,一般適應(yīng)期較短,繁殖速度慢的產(chǎn)甲烷菌適應(yīng)期就較長。此外接種量的多少,接種物所處的生長發(fā)育階段及其前后生活條件都對適應(yīng)期的長短有所影響。
2.對數(shù)生長期
細胞經(jīng)過一段適應(yīng)后,逐步以最快速度進行繁殖,即按1、2、4、8、16......的級數(shù)上升。這一段時間內(nèi)發(fā)酵產(chǎn)物的增長速度隨細胞數(shù)量的增加而上升。如果微生物所處的環(huán)境條件能夠不斷得到更新,所需的營養(yǎng)物質(zhì)能夠及時得到供應(yīng)和保障,這種增長速度可以一直保持下去。這就是連續(xù)投料發(fā)酵可以獲得高產(chǎn)氣率的理論根據(jù)。
3.平衡期
微生物細胞經(jīng)過一定時期高速繁殖后,由于養(yǎng)料的消耗和代謝產(chǎn)物的積累,以及其環(huán)境條件(如酸堿度,氧化還原勢等)的變化使得細胞繁殖速度減慢,少數(shù)細胞開始死亡,因此表現(xiàn)在一定時期內(nèi)繁殖速度與死亡速度相對平衡。這一時期發(fā)酵液內(nèi)細胞總數(shù)達到最高水平,是積累代謝產(chǎn)物的重要時期。
4.衰亡期
由于培養(yǎng)基中營養(yǎng)物質(zhì)的顯著減少,環(huán)境條件越來越不適宜微生物的生長繁殖,細胞死亡速度加快,以至細胞死亡數(shù)目大大超過新生數(shù)目,活菌總數(shù)明顯下降。
通過以上對微生物生長規(guī)律的分析,微生物在旺盛生長期內(nèi)生長的速度高,生理活性也最強,如采用這一時期的微生物進行接種就可以縮短適應(yīng)期。在發(fā)酵工藝上,采用連續(xù)投料發(fā)酵的方法,可以保證微生物始終在適應(yīng)條件下旺盛生長,從而獲到較高的產(chǎn)氣量。
【沼氣的用途】
農(nóng)村戶用沼氣池生產(chǎn)的沼氣主要用來做生活燃料。修建一個容積為10立方米的沼氣池,每天投入相當于4頭豬的糞便發(fā)酵原料,它所產(chǎn)的沼氣就能解決一家3―4口人點燈、做飯的燃料問題。沼氣還可以用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,如溫室保溫、烘烤農(nóng)產(chǎn)品、儲備糧食、水果保鮮等。沼氣也可發(fā)電做農(nóng)機動力,大、中型沼氣工程生產(chǎn)的沼氣可用來發(fā)電、燒鍋爐、加工食品、采暖或供給城市居民使用。
【沼氣的產(chǎn)生和正確使用】
沼氣池怎樣正常啟動?
要使沼氣池正常啟動,首先,要選擇好投料的時間,然后準備好配比合適的發(fā)酵原料,入池后原料攪拌要均勻,水封蓋板要密封嚴密。一般沼氣池投料后第二天,便可觀察到氣壓表上升,表明沼氣池已有氣體產(chǎn)生。最初,要將產(chǎn)生的氣體放掉(直至氣壓表降至零),待氣壓表再次上升時,在灶具上點火,如果能點燃,表明沼氣池已經(jīng)正常啟動。如果還不能點燃,照上述方法再重試一次,還不行,則要檢查沼氣的料液是否酸化或其它原因。
沼氣發(fā)酵怎樣投料?
經(jīng)檢查沼氣池的密封性能符合要求即可投料。沼氣池投料時,先應(yīng)按第25條的要求根據(jù)發(fā)酵液濃度計算出水量,向池內(nèi)注入定量的清水,將準備的原料先倒一半,攪拌均勻,再倒一半接種物與原料混合均勻,照此方法,將原料和菌種在池內(nèi)充分攪拌均勻,凈沼氣池密封。
沼氣發(fā)酵投料宜在什么時間進行?
農(nóng)村沼氣發(fā)酵的適宜溫度為15℃—25℃。因而,在投料時宜選取氣溫較高的時候進行,北方宜在3月份準備原料,4—5月份投料,等到7—8月份溫度升高后,有利于沼氣發(fā)酵的完全進行,充分利用原料;南方隊5月份可以投料外,下年宜在9月份準備原料,10月投料,超過11月份,沼氣池的啟動緩慢,同時,使沼氣發(fā)酵的周期延長。在具體某一天什么時間投料,則宜選取中午進行投料。
怎樣配制沼氣發(fā)酵原料?
農(nóng)村沼氣發(fā)酵種類根據(jù)原料和進料方式,常采用以秸稈為主的一次性投料和以禽畜糞便為主的連續(xù)進料兩種發(fā)酵方式。現(xiàn)以后一種方式舉例說明。
我國農(nóng)村一般的家庭宜修建6立方米水壓式沼氣池,發(fā)酵有效容積約5立方米。由于不同種類畜禽糞便的干物質(zhì)含量不同,現(xiàn)以豬糞為例計算如何配制沼氣發(fā)酵原料。
豬糞的干物質(zhì)含量為18%左右,南方發(fā)酵濃度宜為6%左右,則需要豬糞1200公斤,制備的接種物500公斤(視接種物干物質(zhì)含量與豬糞一樣),添加清水3300公斤;北方發(fā)酵濃度宜在8%左右,則需豬糞約1700公斤左右,制備的接種物500公斤,添加清水2800公斤,在發(fā)酵過程中由于沼氣池與豬圈、廁所修在一起,可自行補料。
如何制備沼氣發(fā)酵接種物?
農(nóng)村沼氣發(fā)酵接種物一般采用老沼氣池的發(fā)酵液添加一定數(shù)量的人畜糞便。比如,要制備500公斤發(fā)酵接種物,一般添加200公斤的沼氣發(fā)酵液和300公斤的人畜糞便混合,堆漚在不滲水的坑里并用塑料薄膜密閉封口,1周后即可作為接種物。如果沒有沼氣發(fā)酵液,可以用農(nóng)村較為肥沃的陰溝污泥250公斤,添加250公斤人畜糞便堆漚1周左右即可;如果沒有污泥,可直接用人畜糞便500公斤進行密閉堆漚,10天后便可作沼氣發(fā)酵接種物。
【修建沼氣池的好處】
興辦沼氣的好處很多,綜合起來主要有以下幾個方面:
(一)興辦沼氣有利于解決農(nóng)村能源問題。一戶3―4口人的家庭,修建一個10立方米的沼氣池,只要發(fā)酵原料充足,并管理得好,就能解決點燈、煮飯的燃料問題。
(二)興辦沼氣有利于促進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展。興辦起沼氣后,大量畜禽糞便加入沼氣池發(fā)酵,即可生產(chǎn)沼氣,又可漚制出大量優(yōu)質(zhì)有機肥料,擴大了有機肥料的來源。凡是施用沼肥的作物不僅增強了抗旱防凍的能力,而且提高秧苗的成活率。施用沼肥不但節(jié)省化肥、農(nóng)藥的噴施量,也有利于生產(chǎn)綠色無公害食品。
(三)興辦沼氣有利于促進畜牧業(yè)的發(fā)展。辦起沼氣后,有利于解決“三料”(燃料、飼料和肥料)的矛盾,促進畜牧業(yè)的發(fā)展。
(四)興辦沼氣有利于改善衛(wèi)生條件。凡是建了沼氣池的農(nóng)民都體會到,利用沼氣當燃料,無煙無塵,清潔方便。一些糞便、垃圾、生活污水等都是沼氣發(fā)酵的好原料,隨著這些原料進入沼氣池的病菌、寄生蟲卵等,在沼氣池中密閉發(fā)酵而被殺死。從而改善了農(nóng)村的環(huán)境衛(wèi)生條件,對人畜健康都有好處。
(五)興辦沼氣有利于保護生態(tài)環(huán)境。興辦沼氣解決了農(nóng)民的燃料問題,減少森林砍伐和牛羊?qū)ι綀龅钠茐?,有利于保護林草資源,促進植樹造林的發(fā)展,減少水土流失,改善農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境。
(六)興辦沼氣有利于解放勞動力。辦起沼氣后,過去農(nóng)民揀柴、運煤花費的大量勞動力就能節(jié)約下來,可以投入到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)第一線上去。廣大農(nóng)村婦女通過使用沼氣,從煙熏火燎的傳統(tǒng)炊事方式中解脫出來,節(jié)約了生火做飯的時間,減輕了家務(wù)勞動。沼氣是一種清潔能源,所以各國都在農(nóng)村推廣。
【淺談農(nóng)村沼氣推廣應(yīng)用中存在的問題】
一、農(nóng)村戶用沼氣推廣應(yīng)用的現(xiàn)狀、意義
1.農(nóng)村戶用沼氣推廣、應(yīng)用的現(xiàn)狀
目前,我國沼氣池的推廣應(yīng)用規(guī)模居世界首位,國家計劃到2010年,要達到2600萬口。由此,建池數(shù)量將占到全國適宜沼氣發(fā)展農(nóng)戶的20%。然而,如此巨大的建池量和驚人的發(fā)展速度,帶來的管理壓力可想而知。技術(shù)干部不但要負責新建池的規(guī)劃、放線、施工,還要負責舊池管護使用中出現(xiàn)的各種故障的排除和綜合利用技術(shù)的指導(dǎo)、培訓等工作。
2.推廣應(yīng)用戶用沼氣的意義
(1)沼氣不僅能解決農(nóng)村能源問題,而且能增加有機肥料資源,提高質(zhì)量和增加肥效,從而提高農(nóng)作物產(chǎn)量,改良土壤;(2)使用沼氣,能大量節(jié)省秸稈、干草等有機物,以便用來生產(chǎn)牲畜飼料和作為造紙原料及手工業(yè)原材料;(3)興辦沼氣可以減少亂砍樹木和亂鏟草皮的現(xiàn)象,保護植被,使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)逐步向良性循環(huán)發(fā)展;(4)興辦沼氣,有利于凈化環(huán)境和減少疾病的發(fā)生。這是因為在沼氣池發(fā)酵處理過程中,人畜糞便中的病菌大量死亡,使環(huán)境衛(wèi)生條件得到改善;(5)用沼氣煮飯照明,既節(jié)約家庭經(jīng)濟開支,又節(jié)約家庭主婦的勞作時間,降低勞動強度;(6)使用沼肥,提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量和品質(zhì),增加經(jīng)濟收入,降低農(nóng)業(yè)污染,為無公害農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。常用的物質(zhì)循環(huán)利用型生態(tài)系統(tǒng)主要有種植業(yè)—養(yǎng)殖業(yè)—沼氣工程三結(jié)合、養(yǎng)殖業(yè)—漁業(yè)—種植業(yè)三結(jié)合及養(yǎng)殖業(yè)—漁業(yè)—林業(yè)三結(jié)合的生態(tài)工程等類型。其中種植業(yè)—養(yǎng)殖業(yè)—沼氣工程三結(jié)合的物質(zhì)循環(huán)利用型生態(tài)工程應(yīng)用最為普遍,效果最好。
二、戶用沼氣池在管護使用中最常見的問題
1.常見問題包括的三個方面:
農(nóng)戶在使用沼氣或沼氣池運行管理過程中,最常見的問題概括來講,有這樣三個方面:
一是用戶缺乏沼氣池運行管理的知識,無法保證正常、持續(xù)地用上并用好沼氣;
二是用戶對灶具等沼氣配套設(shè)備的自查、保養(yǎng)、維修能力較弱;
三是一些農(nóng)戶對沼氣給生活帶來的變化和好處認識不足。
2.常見問題的具體表現(xiàn)和排除方法
(1)發(fā)酵料液偏酸或偏堿。沼氣池正常產(chǎn)氣,要求的料液酸堿度在ph=6~8之間,均可產(chǎn)氣,以ph=6.8~7.5產(chǎn)氣量最高。辨別的最簡單方法是用眼睛去觀察,當發(fā)現(xiàn)沼氣池中的料液有點兒泛藍色即表明料液偏酸了;如果是料液上泛起一層白色的蒙就說明料液偏堿了。a.當發(fā)現(xiàn)料液偏酸時,就取3~4公斤石灰兌上4~5桶清水,先充分攪勻后再直接從進料口倒入池中并攪拌,使石灰澄清液與池中的料液充分接觸。b.當料液偏堿時,就用事先鍘成2~3公分長的青雜草澆上豬或牛的尿液并在池外堆漚處理2~3天,再從進料口投入池中并攪拌均勻,使新加入的青雜草與池中料液充分接觸,使其盡快恢復(fù)正常。
(2)長期以豬糞作沼氣池的發(fā)酵原料,氣壓高卻點不著火或燃燒時間短。傳統(tǒng)的養(yǎng)豬習慣以糧食喂豬為主,豬糞中的碳氮比的含量為C:N=13:1,而在其它條件都具備的情況下,碳氮比的含量C:N=25~30:1才能保證正常產(chǎn)氣,所以會出現(xiàn)點不著等情況。A.利用每年春秋兩季大出料的時機給沼氣池中加入1方牛糞。B.在平常的入料過程中加入適量的富碳原料,如:麩皮、秕殼、碎秸稈等農(nóng)作物的殘余物。
(3)發(fā)酵原料充足或料液發(fā)酵正常,但產(chǎn)氣量不足。出現(xiàn)這種問題的原因是:發(fā)酵料液在池中形成沉淀或料液表面形成結(jié)殼。解決辦法是:堅持經(jīng)常性地攪拌沼氣池發(fā)酵料液。
(4)沼氣池及輸氣管路等出現(xiàn)漏氣。沼氣出現(xiàn)漏氣有多種情況:a.輸氣管路等不漏氣,但氣壓不上升且人為加壓后又較快降壓1個以上,沼氣池發(fā)酵間漏氣。剔除表面密封劑,重新粉刷2~4遍后,重新刷密封劑。b.水封圈有氣泡或密封膠泥局部變黑,密封蓋漏氣。重新封蓋,水封圈加滿水,長期保證水封圈有水。c.安裝沼氣的房間能聞到臭雞蛋味或硫磺味,輸氣管路、開關(guān)漏氣或凈化器‘U’型壺的密封蓋破裂。用洗衣粉水查找漏氣部位,更換損壞的零部件。d.只在做飯或點燈時能聞到臭雞蛋味,脫硫劑失效。更換凈化器中的脫硫劑。
三、可行性意見和建議
(1)加強對沼氣用戶的專業(yè)知識、技能培訓,特別是應(yīng)盡快培養(yǎng)一批業(yè)余的農(nóng)民沼氣技術(shù)員;
(2)要利用農(nóng)村集會和喇叭、廣播、電視等多種方式、方法,對沼氣推廣、應(yīng)用的意義和作用,沼氣池的修建過程和補助政策等進行廣泛、深入的宣傳;
(3)對沼氣用戶來講,要保證正常用氣,堅持長期養(yǎng)畜是基礎(chǔ)。沼氣池就像小工廠,沒有畜禽糞便等原料,就不能生產(chǎn)出沼氣、沼肥等新產(chǎn)品;
(4)“三分建池,七分管護”,說明使用好沼氣池重在管理,堅持經(jīng)常攪拌是關(guān)鍵;
(5)要堅持對沼氣戶的尋訪,及時發(fā)現(xiàn)不產(chǎn)氣沼氣池,并排除故障。
沼氣(Biogas)是有機物經(jīng)微生物厭氧消化而產(chǎn)生的可燃性氣體。由于這種氣體首先在沼澤地被發(fā)現(xiàn),故名沼氣。沼氣是多種氣體的混合物,一般含甲烷50~70%,其余為二氧化碳和少量的氮、氫和硫化氫等。其特性與天然氣相似。空氣中如含有8.6~20.8%(按體積計)的沼氣時,就會形成爆炸性的混合氣體。沼氣除直接燃燒用于炊事、烘干農(nóng)副產(chǎn)品、供暖、照明和氣焊等外,還可作內(nèi)燃機的燃料以及生產(chǎn)甲醇、福爾馬林、四氯化碳等化工原料。經(jīng)沼氣裝置發(fā)酵后排出的料液和沉渣,含有較豐富的營養(yǎng)物質(zhì),可用作肥料和飼料。
沼氣是一些有機物質(zhì)(如秸稈、雜草、樹葉、人畜糞便等廢棄物)在一定的溫度、濕度、酸度條件下,隔絕空氣(如用沼氣池),經(jīng)微生物作用(發(fā)酵)而產(chǎn)生的可燃性氣體。沼氣是氣體的混合物,其中含甲烷60~70%,此外還含有二氧化碳、硫化氫、氮氣和一氧化碳等。它含有少量硫化氫,所以略帶臭味。發(fā)酵是復(fù)雜的生物化學變化,有許多微生物參與。反應(yīng)大致分兩個階段:(1)微生物把復(fù)雜的有機物質(zhì)中的糖類、脂肪、蛋白質(zhì)降解成簡單的物質(zhì),如低級脂肪酸、醇、醛、二氧化碳、氨、氫氣和硫化氫等。(2)由甲烷菌種的作用,使一些簡單的物質(zhì)變成甲烷。
要正常地產(chǎn)生沼氣,必須為微生物創(chuàng)造良好的條件,使它能生存、繁殖。沼氣池必須符合多種條件。首先,沼氣池要密閉。有機物質(zhì)發(fā)酵成沼氣,是多種厭氧菌活動的結(jié)果,因此要造成一個厭氧菌活動的缺氧環(huán)境。在建造沼氣池時要注意隔絕空氣,不透氣、不滲水。其次,沼氣池里要維持20~40℃,因為通常在這種溫度下產(chǎn)氣率最高。第三,沼氣池要有充足的養(yǎng)分。微生物要生存、繁殖,必須從發(fā)酵物質(zhì)中吸取養(yǎng)分。在沼氣池的發(fā)酵原料中,人畜糞便能提供氮元素,農(nóng)作物的秸稈等纖維素能提供碳元素。第四,發(fā)酵原料要含適量水,一般要求沼氣池的發(fā)酵原料中含水80%左右,過多或過少都對產(chǎn)氣不利。第五,沼氣池的pH值一般控制在7~8.5。
【發(fā)展概況】
沼氣是由意大利物理學家A.沃爾塔于1776年在沼澤地發(fā)現(xiàn)的。1916年俄國人Β.П.奧梅良斯基分離出了第一株甲烷菌(但不是純種)。目前世界上已分離出的甲烷菌種近20株,中國于1980年首次分離甲烷八疊球菌成功。
世界上第一個沼氣發(fā)生器(又稱自動凈化器)是由法國L.穆拉于1860年將簡易沉淀池改進而成的。1925年在德國、1926年在美國分別建造了備有加熱設(shè)施及集氣裝置的消化池,這是現(xiàn)代大、中型沼氣發(fā)生裝置的原型。第二次世界大戰(zhàn)后,沼氣發(fā)酵技術(shù)曾在西歐一些國家得到發(fā)展,但由于廉價的石油大量涌入市場而受到影響。后隨著世界性能源危機的出現(xiàn),沼氣又重新引起人們重視。1955年新的沼氣發(fā)酵工藝流程——高速率厭氧消化工藝產(chǎn)生。它突破了傳統(tǒng)的工藝流程,使單位池容積產(chǎn)氣量(即產(chǎn)氣率)在中溫下由每天1立方米容積產(chǎn)生0.7~1.5立方米沼氣,提高到4~8立方米沼氣,滯留時間由15天或更長的時間縮短到幾天甚至幾個小時。中國于20世紀20年代初期由羅國瑞在廣東省潮梅地區(qū)建成了第一個沼氣池,隨之成立了中華國瑞瓦斯總行,以推廣沼氣技術(shù)。1985年中國農(nóng)村戶用沼氣池的數(shù)量達500萬個。目前中國高速率厭氧消化工藝生產(chǎn)性試驗裝置已在糖廠和酒廠正常運行。
【主要成分】
沼氣是一種混合氣體,主要成分是甲烷(CH4)和二氧化碳(C02)。甲烷占60%一70%,二氧化碳占30%一40%,還有少量氫、一氧化碳、硫化氫、氧和氮等氣體。由于含有可燃氣體甲烷,故沼氣可做燃料。沼氣是細菌在厭氧條件下分解有機物的一種產(chǎn)物。城市有機垃圾、污水處理廠的污泥、農(nóng)村的人畜糞便、作物秸稈等,皆可做產(chǎn)生沼氣的原料。細菌分解有機物的過程,大體分為兩個階段:第一階段,將復(fù)雜的高分子有機物質(zhì)轉(zhuǎn)化為低分子的有機物,例如乙酸、丙酸、丁酸等;第二階段,將第一階段的產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為甲烷和二氧化碳。
在上述過程中,起發(fā)酵分解作用的是多種細菌共同作用的結(jié)果。為了使沼氣發(fā)酵持續(xù)進行,必須提供和保持沼氣發(fā)酵中各種微生物所需的生活條件。產(chǎn)生甲烷的細菌是厭氧的,少量的氧也會嚴重影響其生長繁殖。這就需要一個能隔絕氧的密閉消化池。溫度在厭氧消化過程中是一個重要因素,甲烷菌能在0一80℃的溫度范圍內(nèi)生存,有分別適應(yīng)低溫(20℃)、中溫(30℃)、高溫(50℃)的各類細菌,最適宜的繁殖溫度分別為15℃、35℃、53℃左右。甲烷菌生長繁殖最適宜的pH值約為7.0一7.5,超出此范圍,厭氧消化的效率就會降低。在厭氧消化過程中擔負廢棄物發(fā)酵作用的細菌,還需要氮、磷和其他營養(yǎng)物質(zhì)。投入沼氣池的原料比例,大體上要按照碳氮比等于20:1一25:1。此外,還應(yīng)控制影響沼氣發(fā)酵的有害物質(zhì)濃度。
【前景】
在千姿百態(tài)的生物世界中,存在一種我們?nèi)庋劭床灰?、摸不著的微生物,能為人類提供能源。提起微生物,往往會使人們想起它會使食物腐爛變質(zhì),也會使人感染上各種疾病。因此,對它們又害怕、又憎惡。但是,在微生物的家族中,因為種類不同,它們的作用也不盡相同,有的會給人類帶來災(zāi)難,有的會給人類帶來幸福。微生物中,能為人類提供能量的甲烷細菌和酵母菌,它們可以生產(chǎn)出沼氣和酒精,為人類作出貢獻。
說到沼氣,顧名思義就是沼澤里的氣體。人們經(jīng)常看到,在沼澤地、污水溝或糞池里,有氣泡冒出來,如果我們劃著火柴,可把它點燃,這就是自然界天然發(fā)生的沼氣。沼氣,是各種有機物質(zhì),在隔絕空氣(還原條件),并必適宜的溫度、濕度下,經(jīng)過微生物的發(fā)酵作用產(chǎn)生的一種可燃燒氣體。沼氣的主要成分是甲烷,約占所產(chǎn)生的各種氣體的60%一80%。甲烷是一種理想的氣體燃料,它無色無味,與適量空氣混合后即對燃燒。每立方米純甲烷的發(fā)熱最為34000焦耳,每立方米沼氣的發(fā)熱量約為20800-23600焦耳。即1立方米沼氣完全燃燒后,能產(chǎn)生相當于0.7千克無煙煤提供的熱量。
關(guān)于沼氣發(fā)生的基本原理,目前尚在探索之中。沼氣的形成過程大致可分為兩個階段,首先將各種復(fù)雜的有機物轉(zhuǎn)化為低級脂肪酸,例如丁酸、丙酸、乙酸;然后把上述各類產(chǎn)物繼續(xù)轉(zhuǎn)化為甲烷和二氧化碳等。
目前,世界各國已經(jīng)開始將沼氣用作燃料和用于照明。用沼氣代替汽油、柴油,發(fā)動機器的效果也很好。將它作為農(nóng)村的能源,具有許多優(yōu)點。例如,修建一個平均每人l-1.5平方米的發(fā)酵池,就可以基本解決一年四季的燃柴和照明問題;人、畜的糞便以及各種作物秸稈、雜草等,通過發(fā)酵后,既產(chǎn)生了沼氣,還可作為肥料,而且由于腐熟程度高使肥效更高,糞便等沼氣原料經(jīng)過發(fā)酵后,絕大部分寄生蟲卵被殺死,可以改善農(nóng)村衛(wèi)生條件,減少疾病的傳染?,F(xiàn)在,沼氣的應(yīng)用正在各國廣大農(nóng)村推廣,沼氣能源的開發(fā)利用的普及等方面,已經(jīng)取得了較好的成績。
世界上一些發(fā)達國家,也正在進行利用微生物厭氧消化農(nóng)場廢物、生產(chǎn)甲烷的較大規(guī)模試驗。英國建立了甲烷的自動化工廠。在厭氧消化器中有三個基本過程:
第一階段的水解把不溶解的有機化合物和聚合物,通過酶法轉(zhuǎn)化為可溶解的有機物。
第二階段再將上一步轉(zhuǎn)化成的產(chǎn)物如碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪類、醇等發(fā)酵為有機酸。
第三階段由有機酸發(fā)酵產(chǎn)生甲烷。
據(jù)估計,在英國,利用人和動物的各種有機廢物,通過微生物厭氧消化所產(chǎn)生的甲烷,可以替代整個英國25%的煤氣消耗量。蘇格蘭已設(shè)計出一種小型甲烷發(fā)動機,可供村莊、農(nóng)場或家庭使用。
美國一牧場興建了一座工廠,主體是一個寬30米、長213米的密封池組成的中烷發(fā)酵結(jié)構(gòu),它的任務(wù)是把牧場廄肥和其他有機廢物,由微生物轉(zhuǎn)變成甲烷、二氧化碳和干燥肥料。這座工廠每天可處理1650噸廄肥,每日可為牧場提供11.3萬立方米的甲烷,足夠1萬戶家庭使用。目前美國已擁有24處利用微生物發(fā)酵的能量轉(zhuǎn)化工程。從世界范圍看,利用各種微生物協(xié)同作用生產(chǎn)甲烷的研究和應(yīng)用,正處于方興未艾的階段。
近年來,我國沼氣事業(yè)獲得了迅速的發(fā)展,沼氣池總數(shù)已達到1000多萬個。在四川、浙江、江蘇、廣東、上海等省市農(nóng)村,有些地方除用沼氣煮飯、點燈外,還辦起了小型沼氣發(fā)電站,利用沼氣能源作動力進行脫粒、加工食料、飼料和制茶等,闖出了用“土”辦法解決農(nóng)村電力問題的新路子。
專家們認為,21世紀沼氣在農(nóng)村之所以能夠成為主要能源之一,是因為它具有不可比擬的特點,特別是在我國的廣大農(nóng)村,這些特點就更為顯著了。
首先,沼氣能源在我國農(nóng)村分布廣泛,潛力很大,凡是有生物的地方都有可能獲得制取沼氣的原料,所以沼氣是一種取之不盡,用之不竭的再生能源。其次,可以就地取材,節(jié)省開支。沼氣電站建在農(nóng)村,發(fā)酵原料一般不必外求。興辦一個小型沼氣動力站和發(fā)電站,設(shè)備和技術(shù)都比較簡單,管理和維修也很方便,大多數(shù)農(nóng)村都能辦到。據(jù)調(diào)查對比,小型沼氣電站每千瓦投資只要400元左右,僅為小型水力電站的1/2-1/3,比風力、潮汐和太陽能發(fā)電低得多。小型沼氣電站的建設(shè)周期短,只要幾個月時問就能投產(chǎn)使用,基本上不受自然條件變化的影響。采用沼氣與柴油混合燃燒,還可以節(jié)省17%的柴油。
我國地廣人多,生物能資源豐富。研究表明,在21世紀無論在農(nóng)村還是城鎮(zhèn),都可以根據(jù)本地的實際情況,就地利用糞便、秸稈、雜草、廢渣、廢料等生產(chǎn)的沼氣來發(fā)電。
【沼氣發(fā)酵原理與條件】利用微生物代謝作用來生產(chǎn)各種產(chǎn)品的工藝過程稱為發(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(zhì)(如人畜家禽糞便、秸稈、雜草等)在一定的水分、溫度和厭氧條件下,通過種類繁多、數(shù)量巨大、且功能不同的各類微生物的分解代謝,最終形成甲烷和二氧化碳等混合性氣體(沼氣)的復(fù)雜的生物化學過程。
沼氣發(fā)酵是一個復(fù)雜的微生物學過程,了解這一過程中各類微生物的作用及其活動規(guī)律,才能把沼氣發(fā)酵建立在科學的基礎(chǔ)之上。只有有了大量的沼氣微生物,并使各種類群的微生物得到最佳的生長條件,各種有機物原料才會在微生物的作用下轉(zhuǎn)化為沼氣。
【沼氣發(fā)酵微生物的種類】沼氣發(fā)酵微生物是一個統(tǒng)稱,包括發(fā)酵性細菌、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌、耗氫產(chǎn)乙酸菌、食氫產(chǎn)甲烷菌、食乙酸產(chǎn)甲烷菌五大類群。這些微生物按照各自的營養(yǎng)需要,起著不同的物質(zhì)轉(zhuǎn)化作用。從復(fù)雜有機物的降解,到甲烷的形成,就是由它們分工合作和相互作用而完成的。
在沼氣發(fā)酵過程中,五大類群細菌構(gòu)成一條食物鏈,從各群細菌的生理代謝產(chǎn)物或它們的活動對發(fā)酵液pH值的影響來看,沼氣發(fā)酵過程可分為水解、產(chǎn)酸和產(chǎn)甲烷階段。前三類群細菌的活動可使有機物形成各種有機酸,因此,將其統(tǒng)稱為不產(chǎn)甲烷菌。后二類群細菌的活動可使各種有機酸轉(zhuǎn)化成甲烷,因此,將其統(tǒng)稱為產(chǎn)甲烷菌。
1.不產(chǎn)甲烷菌
不產(chǎn)甲烷菌能將復(fù)雜的大分子有機物變成簡單的小分子量的物質(zhì)。它們的種類繁多,根據(jù)作用基質(zhì)來分,有纖維分解菌、半纖維分解菌、淀粉分解菌、蛋白質(zhì)分解菌、脂肪分解菌和一些特殊的細菌,如產(chǎn)氫菌、產(chǎn)乙酸菌等。
2.產(chǎn)甲烷菌
產(chǎn)甲烷菌是沼氣發(fā)酵的主要成分--甲烷的產(chǎn)生者。是沼氣發(fā)酵微生物的核心,它們嚴格厭氧,對氧和氧化劑非常敏感,最適宜的pH值范圍為中性或微堿性。它們依靠二氧化碳和氫生長,并以廢物的形式排出甲烷,是要求生長物質(zhì)最簡單的微生物。
【沼氣微生物的生長規(guī)律】
生物和生命活動以新陳代謝為基礎(chǔ),沼氣發(fā)酵微生物的生長和代謝過程可分適應(yīng)期、對數(shù)生長期、平衡期、衰亡期四個時期。
1.適應(yīng)期
菌種剛剛接入新鮮培養(yǎng)液中,細菌的各種生理機能需要有一個適應(yīng)過程,細胞內(nèi)各種酶系統(tǒng)要經(jīng)過一番調(diào)整,這一時期細菌并不馬上進行繁殖。適應(yīng)期的長短與細菌的種類及環(huán)境變化條件有關(guān)。例如,繁殖速度快的酸化菌,一般適應(yīng)期較短,繁殖速度慢的產(chǎn)甲烷菌適應(yīng)期就較長。此外接種量的多少,接種物所處的生長發(fā)育階段及其前后生活條件都對適應(yīng)期的長短有所影響。
2.對數(shù)生長期
細胞經(jīng)過一段適應(yīng)后,逐步以最快速度進行繁殖,即按1、2、4、8、16......的級數(shù)上升。這一段時間內(nèi)發(fā)酵產(chǎn)物的增長速度隨細胞數(shù)量的增加而上升。如果微生物所處的環(huán)境條件能夠不斷得到更新,所需的營養(yǎng)物質(zhì)能夠及時得到供應(yīng)和保障,這種增長速度可以一直保持下去。這就是連續(xù)投料發(fā)酵可以獲得高產(chǎn)氣率的理論根據(jù)。
3.平衡期
微生物細胞經(jīng)過一定時期高速繁殖后,由于養(yǎng)料的消耗和代謝產(chǎn)物的積累,以及其環(huán)境條件(如酸堿度,氧化還原勢等)的變化使得細胞繁殖速度減慢,少數(shù)細胞開始死亡,因此表現(xiàn)在一定時期內(nèi)繁殖速度與死亡速度相對平衡。這一時期發(fā)酵液內(nèi)細胞總數(shù)達到最高水平,是積累代謝產(chǎn)物的重要時期。
4.衰亡期
由于培養(yǎng)基中營養(yǎng)物質(zhì)的顯著減少,環(huán)境條件越來越不適宜微生物的生長繁殖,細胞死亡速度加快,以至細胞死亡數(shù)目大大超過新生數(shù)目,活菌總數(shù)明顯下降。
通過以上對微生物生長規(guī)律的分析,微生物在旺盛生長期內(nèi)生長的速度高,生理活性也最強,如采用這一時期的微生物進行接種就可以縮短適應(yīng)期。在發(fā)酵工藝上,采用連續(xù)投料發(fā)酵的方法,可以保證微生物始終在適應(yīng)條件下旺盛生長,從而獲到較高的產(chǎn)氣量。
【沼氣的用途】
農(nóng)村戶用沼氣池生產(chǎn)的沼氣主要用來做生活燃料。修建一個容積為10立方米的沼氣池,每天投入相當于4頭豬的糞便發(fā)酵原料,它所產(chǎn)的沼氣就能解決一家3―4口人點燈、做飯的燃料問題。沼氣還可以用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,如溫室保溫、烘烤農(nóng)產(chǎn)品、儲備糧食、水果保鮮等。沼氣也可發(fā)電做農(nóng)機動力,大、中型沼氣工程生產(chǎn)的沼氣可用來發(fā)電、燒鍋爐、加工食品、采暖或供給城市居民使用。
【沼氣的產(chǎn)生和正確使用】
沼氣池怎樣正常啟動?
要使沼氣池正常啟動,首先,要選擇好投料的時間,然后準備好配比合適的發(fā)酵原料,入池后原料攪拌要均勻,水封蓋板要密封嚴密。一般沼氣池投料后第二天,便可觀察到氣壓表上升,表明沼氣池已有氣體產(chǎn)生。最初,要將產(chǎn)生的氣體放掉(直至氣壓表降至零),待氣壓表再次上升時,在灶具上點火,如果能點燃,表明沼氣池已經(jīng)正常啟動。如果還不能點燃,照上述方法再重試一次,還不行,則要檢查沼氣的料液是否酸化或其它原因。
沼氣發(fā)酵怎樣投料?
經(jīng)檢查沼氣池的密封性能符合要求即可投料。沼氣池投料時,先應(yīng)按第25條的要求根據(jù)發(fā)酵液濃度計算出水量,向池內(nèi)注入定量的清水,將準備的原料先倒一半,攪拌均勻,再倒一半接種物與原料混合均勻,照此方法,將原料和菌種在池內(nèi)充分攪拌均勻,凈沼氣池密封。
沼氣發(fā)酵投料宜在什么時間進行?
農(nóng)村沼氣發(fā)酵的適宜溫度為15℃—25℃。因而,在投料時宜選取氣溫較高的時候進行,北方宜在3月份準備原料,4—5月份投料,等到7—8月份溫度升高后,有利于沼氣發(fā)酵的完全進行,充分利用原料;南方隊5月份可以投料外,下年宜在9月份準備原料,10月投料,超過11月份,沼氣池的啟動緩慢,同時,使沼氣發(fā)酵的周期延長。在具體某一天什么時間投料,則宜選取中午進行投料。
怎樣配制沼氣發(fā)酵原料?
農(nóng)村沼氣發(fā)酵種類根據(jù)原料和進料方式,常采用以秸稈為主的一次性投料和以禽畜糞便為主的連續(xù)進料兩種發(fā)酵方式。現(xiàn)以后一種方式舉例說明。
我國農(nóng)村一般的家庭宜修建6立方米水壓式沼氣池,發(fā)酵有效容積約5立方米。由于不同種類畜禽糞便的干物質(zhì)含量不同,現(xiàn)以豬糞為例計算如何配制沼氣發(fā)酵原料。
豬糞的干物質(zhì)含量為18%左右,南方發(fā)酵濃度宜為6%左右,則需要豬糞1200公斤,制備的接種物500公斤(視接種物干物質(zhì)含量與豬糞一樣),添加清水3300公斤;北方發(fā)酵濃度宜在8%左右,則需豬糞約1700公斤左右,制備的接種物500公斤,添加清水2800公斤,在發(fā)酵過程中由于沼氣池與豬圈、廁所修在一起,可自行補料。
如何制備沼氣發(fā)酵接種物?
農(nóng)村沼氣發(fā)酵接種物一般采用老沼氣池的發(fā)酵液添加一定數(shù)量的人畜糞便。比如,要制備500公斤發(fā)酵接種物,一般添加200公斤的沼氣發(fā)酵液和300公斤的人畜糞便混合,堆漚在不滲水的坑里并用塑料薄膜密閉封口,1周后即可作為接種物。如果沒有沼氣發(fā)酵液,可以用農(nóng)村較為肥沃的陰溝污泥250公斤,添加250公斤人畜糞便堆漚1周左右即可;如果沒有污泥,可直接用人畜糞便500公斤進行密閉堆漚,10天后便可作沼氣發(fā)酵接種物。
【修建沼氣池的好處】
興辦沼氣的好處很多,綜合起來主要有以下幾個方面:
(一)興辦沼氣有利于解決農(nóng)村能源問題。一戶3―4口人的家庭,修建一個10立方米的沼氣池,只要發(fā)酵原料充足,并管理得好,就能解決點燈、煮飯的燃料問題。
(二)興辦沼氣有利于促進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展。興辦起沼氣后,大量畜禽糞便加入沼氣池發(fā)酵,即可生產(chǎn)沼氣,又可漚制出大量優(yōu)質(zhì)有機肥料,擴大了有機肥料的來源。凡是施用沼肥的作物不僅增強了抗旱防凍的能力,而且提高秧苗的成活率。施用沼肥不但節(jié)省化肥、農(nóng)藥的噴施量,也有利于生產(chǎn)綠色無公害食品。
(三)興辦沼氣有利于促進畜牧業(yè)的發(fā)展。辦起沼氣后,有利于解決“三料”(燃料、飼料和肥料)的矛盾,促進畜牧業(yè)的發(fā)展。
(四)興辦沼氣有利于改善衛(wèi)生條件。凡是建了沼氣池的農(nóng)民都體會到,利用沼氣當燃料,無煙無塵,清潔方便。一些糞便、垃圾、生活污水等都是沼氣發(fā)酵的好原料,隨著這些原料進入沼氣池的病菌、寄生蟲卵等,在沼氣池中密閉發(fā)酵而被殺死。從而改善了農(nóng)村的環(huán)境衛(wèi)生條件,對人畜健康都有好處。
(五)興辦沼氣有利于保護生態(tài)環(huán)境。興辦沼氣解決了農(nóng)民的燃料問題,減少森林砍伐和牛羊?qū)ι綀龅钠茐?,有利于保護林草資源,促進植樹造林的發(fā)展,減少水土流失,改善農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境。
(六)興辦沼氣有利于解放勞動力。辦起沼氣后,過去農(nóng)民揀柴、運煤花費的大量勞動力就能節(jié)約下來,可以投入到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)第一線上去。廣大農(nóng)村婦女通過使用沼氣,從煙熏火燎的傳統(tǒng)炊事方式中解脫出來,節(jié)約了生火做飯的時間,減輕了家務(wù)勞動。沼氣是一種清潔能源,所以各國都在農(nóng)村推廣。
【淺談農(nóng)村沼氣推廣應(yīng)用中存在的問題】
一、農(nóng)村戶用沼氣推廣應(yīng)用的現(xiàn)狀、意義
1.農(nóng)村戶用沼氣推廣、應(yīng)用的現(xiàn)狀
目前,我國沼氣池的推廣應(yīng)用規(guī)模居世界首位,國家計劃到2010年,要達到2600萬口。由此,建池數(shù)量將占到全國適宜沼氣發(fā)展農(nóng)戶的20%。然而,如此巨大的建池量和驚人的發(fā)展速度,帶來的管理壓力可想而知。技術(shù)干部不但要負責新建池的規(guī)劃、放線、施工,還要負責舊池管護使用中出現(xiàn)的各種故障的排除和綜合利用技術(shù)的指導(dǎo)、培訓等工作。
2.推廣應(yīng)用戶用沼氣的意義
(1)沼氣不僅能解決農(nóng)村能源問題,而且能增加有機肥料資源,提高質(zhì)量和增加肥效,從而提高農(nóng)作物產(chǎn)量,改良土壤;(2)使用沼氣,能大量節(jié)省秸稈、干草等有機物,以便用來生產(chǎn)牲畜飼料和作為造紙原料及手工業(yè)原材料;(3)興辦沼氣可以減少亂砍樹木和亂鏟草皮的現(xiàn)象,保護植被,使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)逐步向良性循環(huán)發(fā)展;(4)興辦沼氣,有利于凈化環(huán)境和減少疾病的發(fā)生。這是因為在沼氣池發(fā)酵處理過程中,人畜糞便中的病菌大量死亡,使環(huán)境衛(wèi)生條件得到改善;(5)用沼氣煮飯照明,既節(jié)約家庭經(jīng)濟開支,又節(jié)約家庭主婦的勞作時間,降低勞動強度;(6)使用沼肥,提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量和品質(zhì),增加經(jīng)濟收入,降低農(nóng)業(yè)污染,為無公害農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。常用的物質(zhì)循環(huán)利用型生態(tài)系統(tǒng)主要有種植業(yè)—養(yǎng)殖業(yè)—沼氣工程三結(jié)合、養(yǎng)殖業(yè)—漁業(yè)—種植業(yè)三結(jié)合及養(yǎng)殖業(yè)—漁業(yè)—林業(yè)三結(jié)合的生態(tài)工程等類型。其中種植業(yè)—養(yǎng)殖業(yè)—沼氣工程三結(jié)合的物質(zhì)循環(huán)利用型生態(tài)工程應(yīng)用最為普遍,效果最好。
二、戶用沼氣池在管護使用中最常見的問題
1.常見問題包括的三個方面:
農(nóng)戶在使用沼氣或沼氣池運行管理過程中,最常見的問題概括來講,有這樣三個方面:
一是用戶缺乏沼氣池運行管理的知識,無法保證正常、持續(xù)地用上并用好沼氣;
二是用戶對灶具等沼氣配套設(shè)備的自查、保養(yǎng)、維修能力較弱;
三是一些農(nóng)戶對沼氣給生活帶來的變化和好處認識不足。
2.常見問題的具體表現(xiàn)和排除方法
(1)發(fā)酵料液偏酸或偏堿。沼氣池正常產(chǎn)氣,要求的料液酸堿度在ph=6~8之間,均可產(chǎn)氣,以ph=6.8~7.5產(chǎn)氣量最高。辨別的最簡單方法是用眼睛去觀察,當發(fā)現(xiàn)沼氣池中的料液有點兒泛藍色即表明料液偏酸了;如果是料液上泛起一層白色的蒙就說明料液偏堿了。a.當發(fā)現(xiàn)料液偏酸時,就取3~4公斤石灰兌上4~5桶清水,先充分攪勻后再直接從進料口倒入池中并攪拌,使石灰澄清液與池中的料液充分接觸。b.當料液偏堿時,就用事先鍘成2~3公分長的青雜草澆上豬或牛的尿液并在池外堆漚處理2~3天,再從進料口投入池中并攪拌均勻,使新加入的青雜草與池中料液充分接觸,使其盡快恢復(fù)正常。
(2)長期以豬糞作沼氣池的發(fā)酵原料,氣壓高卻點不著火或燃燒時間短。傳統(tǒng)的養(yǎng)豬習慣以糧食喂豬為主,豬糞中的碳氮比的含量為C:N=13:1,而在其它條件都具備的情況下,碳氮比的含量C:N=25~30:1才能保證正常產(chǎn)氣,所以會出現(xiàn)點不著等情況。A.利用每年春秋兩季大出料的時機給沼氣池中加入1方牛糞。B.在平常的入料過程中加入適量的富碳原料,如:麩皮、秕殼、碎秸稈等農(nóng)作物的殘余物。
(3)發(fā)酵原料充足或料液發(fā)酵正常,但產(chǎn)氣量不足。出現(xiàn)這種問題的原因是:發(fā)酵料液在池中形成沉淀或料液表面形成結(jié)殼。解決辦法是:堅持經(jīng)常性地攪拌沼氣池發(fā)酵料液。
(4)沼氣池及輸氣管路等出現(xiàn)漏氣。沼氣出現(xiàn)漏氣有多種情況:a.輸氣管路等不漏氣,但氣壓不上升且人為加壓后又較快降壓1個以上,沼氣池發(fā)酵間漏氣。剔除表面密封劑,重新粉刷2~4遍后,重新刷密封劑。b.水封圈有氣泡或密封膠泥局部變黑,密封蓋漏氣。重新封蓋,水封圈加滿水,長期保證水封圈有水。c.安裝沼氣的房間能聞到臭雞蛋味或硫磺味,輸氣管路、開關(guān)漏氣或凈化器‘U’型壺的密封蓋破裂。用洗衣粉水查找漏氣部位,更換損壞的零部件。d.只在做飯或點燈時能聞到臭雞蛋味,脫硫劑失效。更換凈化器中的脫硫劑。
三、可行性意見和建議
(1)加強對沼氣用戶的專業(yè)知識、技能培訓,特別是應(yīng)盡快培養(yǎng)一批業(yè)余的農(nóng)民沼氣技術(shù)員;
(2)要利用農(nóng)村集會和喇叭、廣播、電視等多種方式、方法,對沼氣推廣、應(yīng)用的意義和作用,沼氣池的修建過程和補助政策等進行廣泛、深入的宣傳;
(3)對沼氣用戶來講,要保證正常用氣,堅持長期養(yǎng)畜是基礎(chǔ)。沼氣池就像小工廠,沒有畜禽糞便等原料,就不能生產(chǎn)出沼氣、沼肥等新產(chǎn)品;
(4)“三分建池,七分管護”,說明使用好沼氣池重在管理,堅持經(jīng)常攪拌是關(guān)鍵;
(5)要堅持對沼氣戶的尋訪,及時發(fā)現(xiàn)不產(chǎn)氣沼氣池,并排除故障。
-
沼氣管道總的安裝原則是什么?2024-08-17
-
沼氣灶具和燈具那有賣的價格多少錢?2024-08-17
-
有沒有河南衛(wèi)輝到山東萊州的貨車 我有個沼氣罐需要運回來2024-08-17
-
怎樣安裝沼氣池2024-08-17
-
沼氣可以發(fā)電嗎?2024-08-17
-
農(nóng)村沼氣池安全嗎?2024-08-17
-
生物質(zhì)顆粒 然料,可以做零售嗎?開店不知道會有人來買嗎?在廣東2024-08-17
-
沼氣中的硫化物過濾不干凈.燃燒時有害么?因為燃燒時有異味.懷疑是硫化物過濾不干凈...2024-08-17
-
在國內(nèi)生物質(zhì)鍋爐哪家做的比較好?2024-08-17
-
重分求助:沼氣發(fā)電機并入國家電網(wǎng)的好處有哪些?具體點的,最好能形成報告的2024-08-17
-
建一個4000立方的沼氣站要投資多少?國家補助多少?2024-08-17
-
想做沼氣灶,不知道怎么做?2024-08-17
-
生物質(zhì)直接燃燒就行干什么壓塊2024-08-17
-
蠶沙怎樣用于沼氣發(fā)酵?2024-08-17
-
沼氣詳細成分及比例2024-08-17