农村的沼气主要原料:
农村中可以用来作沼气发酵原料的有很多,最常用的是人、畜(猪、牛、马、羊、鸡、鸭)粪便,各种作物秸秆(稻草、麦草、玉米秸)、青杂草、烂菜叶、水葫芦、废渣废水(酒糟、制豆腐的废渣水、屠宰场废水)等都是很好的沼气发酵原料。
沼气产生的基本原理:
沼气是有机物质在隔绝空气和保持一定水分、温度、酸碱度等条件下,经过多种微生物(统称沼气细菌)的分解而产生的。沼气细菌分解有机物质产生沼气的过程,叫沼气发酵。这是沼气产生的基本原理,即厌氧机理,其发酵的生物化学过程,大致可分为3个阶段:
第一阶段(液化阶段):发酵性细菌群利用它所分泌的胞外酶,把禽畜粪便、作物秸秆、豆制品加工后的废水等大分子有机物分解成能溶于水的单糖、氨基酸、甘油和脂肪酸等小分子化合物。
第二阶段(产酸阶段):这个阶段是发酵性细菌将小分子化合物将其分解为乙酸、丙酸、丁酸、氢和二氧化碳等,再由产氢产乙酸菌把其转化为产甲烷菌可利用的乙酸、氢和二氧化碳。
第三阶段(产甲烷阶段):产甲烷细菌群,利用以上不产甲烷的三种菌群所分解转化的甲酸、乙酸、氢和二氧化碳小分子化合物等生成甲烷。
沼气发酵的3个阶段是相互依赖和连续进行的,并保持动态平衡。在沼气发酵初期,以第一、二阶段的作用为主,也有第三阶段的作用。在沼气发酵后期,则是3个阶段的作用同时进行,一定时间后,保持一定的动态平衡持续正常的产气。
沼气是指利用人畜粪便、秸秆、污泥、工业有机废水等各种有机物在密闭的沼气池内,在厌氧(没有氧气)条件下,被种类繁多的沼气发酵微生物分解转化,最终产生沼气的过程。沼气是一种高效、清洁燃料,是各种有机物质在适宜的温度、湿度下,经过微生物的发酵作用产生的一种可燃气体。其主要成分是甲烷和二氧化碳,通常情况下甲烷(CH₄ )约占所产生的各种气体的50%~70%,二氧化碳(CO₂;)约占30 % ~40%,此外还有少量氢气(H₂)、氮气(N₂)、一氧化碳(CO)、硫化氢(H₂S)和氨(NH₃)等。
在构成生物体的物质中,除了矿物质和木质素外,几乎所有的生物质都可以用来产生沼气,包括动物和人的排泄物、污水污泥、农作物秸秆、含碳工业废物等,所以沼气的成本相当低廉。沼气的生产工艺比较简单,一个农村家庭就可以建造自己的沼气池。沼气的用途也很广泛,它不仅能用于燃烧和照明,还可以作为燃料用于发电。沼气这种来源丰富、成本低廉的优质气体燃料,无论在发达国家还是在发展中国家均得到高度重视。发达国家主要从保护环境出发,建立了很多沼气工程,以处理城乡有机废弃物,并获得煤气替代品。在发展中国家,沼气是解决农村能源的一项重要途径,印度和中国是最早大力开发沼气的国家,并且取得了巨大的成就。沼气是一种高热值、高品位的能源,它是最合理利用、多次利用和综合利用生物质能的最有效形式,可以将植物机体的肥料、饲料、热能3种机能充分发挥出来。在广大农村牧区普及沼气,可以把人畜粪便和杂草、秸秆、枯叶等一起投入沼气池发酵,制取沼气作燃料。沼气池中的水和沉渣,保存了植物和粪便中的绝大部分氮、磷、钾元素,是优质的有机肥料,可以使生物质能利用3次至4次,使生物体内的能量和各种成份都能得到充分的利用。在城镇利用工业生产中的废物和生活污水来生产沼气也正在迅速发展,造纸厂、酿酒厂、屠宰厂的废水和生活污水中均有大量的有机物,这些废物都可以作为沼气生产的原料,变废为宝,从而减少城市污染,造福市民。
不是自然资源。是能源的一种。能源中只有一次能源是属于自然资源的,一次能源是人类直接从自然界获取的而不改变其基本形态的能源,如煤,石油,天然气等等。二次能源不属于自然资源,它是一次能源经过加工转换成另一种形态的能源。沼气是属于二次能源的,它是由秸秆柴草等转化来的!
沼气是一些有机物质(如秸秆、杂草、树叶、人畜粪便等废弃物)在一定的温度、湿度、酸度条件下,隔绝空气(如用沼气池),经微生物作用(发酵)而产生的可燃性气体。沼气是气体的混合物,其中含甲烷60~70%,此外还含有二氧化碳、硫化氢、氮气和一氧化碳等。它含有少量硫化氢,所以略带臭味。发酵是复杂的生物化学变化,有许多微生物参与。反应大致分两个阶段:(1)微生物把复杂的有机物质中的糖类、脂肪、蛋白质降解成简单的物质,如低级脂肪酸、醇、醛、二氧化碳、氨、氢气和硫化氢等。(2)由甲烷菌种的作用,使一些简单的物质变成甲烷。
要正常地产生沼气,必须为微生物创造良好的条件,使它能生存、繁殖。沼气池必须符合多种条件。首先,沼气池要密闭。有机物质发酵成沼气,是多种厌氧菌活动的结果,因此要造成一个厌氧菌活动的缺氧环境。在建造沼气池时要注意隔绝空气,不透气、不渗水。其次,沼气池里要维持20~40℃,因为通常在这种温度下产气率最高。第三,沼气池要有充足的养分。微生物要生存、繁殖,必须从发酵物质中吸取养分。在沼气池的发酵原料中,人畜粪便能提供氮元素,农作物的秸杆等纤维素能提供碳元素。第四,发酵原料要含适量水,一般要求沼气池的发酵原料中含水80%左右,过多或过少都对产气不利。第五,沼气池的pH值一般控制在7~85。
主要成分是:甲烷
简介:
甲烷是结构最简单的碳氢化合物。广泛存在于天然气、沼气、煤矿坑井气之中,是优质气体燃料,也是制造合成气和许多化工产品的重要原料。从分子的层面上来说,甲烷是一种比二氧化碳更加活跃的温室气体,但它在大气中数量较少。
基本信息:
甲烷,化学式CH4,是最简单的烃,由一个碳和四个氢原子通过sp3杂化的方式组成,因此甲烷分子的结构为分子结构图正四面体结构,四个键的键长相同键角相等。在标准状态下甲烷是一无色无味气体。一些有机物在缺氧情况下分解时所产生的沼气其实就是甲烷。从理论上说,甲烷的键线式可以表示为一个点“·”,但实际并没有看到过有这种用法,可能原因是“·”号同时可以表示电子。所以在中学阶段把甲烷视为没有键线式。
人、畜粪便,各种农作物秸秆,以及大型酒厂、味精厂,柠檬酸厂、屠宰场排出的有机废水,前者是户用沼气池使用的原料,后者是大型沼气工程使用的原料。沼气发酵又称为厌氧消化、厌氧发酵和甲烷发酵,是指有机物质(如人畜家禽粪便、秸秆、杂草等)在一定的水分、温度和厌氧条件下,通过种类繁多、数量巨大、且功能不同的各类微生物的分解代谢,最终形成甲烷和二氧化碳等混合性气体(沼气)的复杂的生物化学过程。
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