沼气工程技术讲座_一_沼气工程技术发展现状与展望

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1、第29卷第1期可再生能源Vol.29No.12011年2月RenewableEnergyResourcesFeb.2011沼气工程技术讲座（一）沼气工程技术发展现状与展望1223田晓东，张典，俞松林，崔彦如（1.吉林省能源研究所，吉林长春130012；2.吉林省节能监察中心，吉林长春130012；3.吉林省农业科学院农村能源研究所，吉林长春130000）中图分类号：TK6；S216.4文献标志码：B文章编号：1671-5292（2011）01-0157-031沼气气与空气按1∶10混合，在封闭条件下，

2、遇到明火会迅速燃沼气是一种可燃性气体。这种气体最先是在沼泽中被烧、膨胀，产生很大的推动力，因此，沼气除了用于炊事、照发现的，因此人们称它为沼气。明外，还可以用作动力燃料。沼气广泛存在于自然界中。在含腐烂的有机物质较多2沼气发酵的沼泽、池塘、污水沟、粪坑等处都可能有沼气产生。人们沼气发酵是指动物粪便以及秸秆、杂草或有机废水等有意识地模仿产生沼气的自然条件建造沼气池，将各种有有机物质，在一定的温度、酸碱度、水分和厌氧等条件适宜机物质作为发酵原料制取沼气，即为人工沼气。的情况下，通过种类繁多、数量巨大、且功

3、能不同的微生物沼气是一种混合气体，它的主要成分是甲烷（CH4）和菌群分解代谢，最终形成沼气的过程。沼气发酵又称为厌二氧化碳（CO2），此外还含有少量的硫化氢（H2S）、氢（H2）、氧消化或厌氧发酵。一氧化碳（CO）、氮（N2）等气体。当沼气池处于正常稳定发沼气发酵的微生物统称为有机质分解菌，一般分为不酵阶段时，沼气的体积组成：甲烷50%～70%，二氧化碳产甲烷菌和产甲烷菌两大菌群。25%～45%，其他气体含量较少。沼气中的甲烷、氢气、一氧不产甲烷菌能将复杂的大分子有机物变成简单的小化碳是可以燃烧的气体

4、，沼气利用就是靠这部分气体的燃分子量的物质，作为甲烷菌转化沼气的前体，为产甲烷菌烧来获得能量。提供营养并清除有毒物质。它们的种类繁多，是不产甲烷沼气是一种无色气体。由于它常含有微量硫化氢阶段起主要作用的菌群。（H2S）气体，所以在脱除硫化氢之前，有轻微的臭鸡蛋味，在正常的沼气发酵过程中，产甲烷菌能将小分子量化燃烧后，气味消除了。合物转化成沼气，是沼气发酵微生物菌群的核心。产甲烷1m3纯甲烷，在标准状态下完全燃烧，可以放出菌要求严格的厌氧环境，对氧和氧化剂非常敏感；要求适35822kJ的热量，最高温度可

5、达1400℃。沼气的发热量宜的酸碱度为中性或微碱性。产甲烷菌能及时将不产甲烷为20000～29000kJ/m3，燃烧的最高温度可达1200℃。在菌最终形成的代谢废物———氢、二氧化碳等产物消化掉，人工制取沼气过程中，应创造适宜的发酵条件，以提高沼不致于过多积累氢和酸，使其不产甲烷菌得以正常生长和气中甲烷的含量，即提高沼气的热值。代谢。与空气相比，标准沼气的比重为0.94，在空气中容易产甲烷菌和不产甲烷菌按照各自的营养需要，起着扩散。沼气在水中溶解度很小，能在淹水条件下生成，可用不同的物质转化作用。从复

6、杂有机物的降解到甲烷的排水法收集。形成，是沼气微生物菌群分工合作和相互作用共同完甲烷的分子结构是由1个碳原子和4个氢原子构成的成的。等边三角四面体，分子量为16.04，分子直径为3.76×10-10m，生物的活动以新陈代谢为基础。沼气发酵微生物的生约为水泥砂浆孔隙的1/4，因此，为了提高沼气池（罐）的密长和代谢过程可分为以下4个时期。封性，应使用复合涂料或采取其它措施。①适应期。菌种刚刚接入培养液中，生物菌的生理机标准沼气与空气混合的爆炸极限是8.8%～24.4%。沼能需要有个适应过程，细胞内各种酶系

7、统要经过一番调收稿日期：2010-12-21。作者简介：田晓东（1940-），男，高级工程师，长期从事生物质能工程技术的研究与开发工作。E-mail：ysl1771@163.com·157·可再生能源2011，29（1）整，在这一时期生物菌并不马上进行繁殖。用连续投料发酵方法，可以使微生物始终在适宜的条件下②对数生长期。细胞经过一段时间的适应后，逐步旺盛生长，可提高产气量。以最快速度进行繁殖，即按1，2，4，8，16……的级数上3沼气工程技术升。这段时间内发酵产物的增长速度随细胞数量的增加按应用领域分

8、类，沼气工程可分为工业沼气工程和农而上升。业沼气工程。③平衡期。微生物细胞经过一定时期高速繁殖后，工业沼气工程多数是处理食品工业排放的有机废水，由于营养的消耗、代谢产物的积累，以及酸碱度和氧化还例如酒精醪液、淀粉废水、柠檬酸废水和屠宰废水等。多数原势等诸多环境条件的变化，使得细胞繁殖速度减慢，少工业沼气工程与工厂的污水处理相结合，是采用厌氧-好数细胞开始死亡，在一定时期内繁殖速度与死亡速度相氧生物法处理食品工业有机废水的一部分。厌氧发酵装置对平衡。的容积