沼氣是怎樣形成的
沼氣是怎樣形成的
沼氣就是指沼澤里的氣體。沼氣的泛指包括糞肥、污水、都市固體廢物及其他生物可降解的有機(jī)物質(zhì)，對(duì)于沼氣的形成，很多人都不太了解。下面由學(xué)習(xí)啦小編為你詳細(xì)介紹的沼氣的相關(guān)知識(shí)。
沼氣的形成原因
沼氣是有機(jī)物質(zhì)在厭氧條件下，經(jīng)過(guò)微生物的發(fā)酵作用而生成的一種可燃?xì)怏w。由于這種氣體最先是在沼澤中發(fā)現(xiàn)的，所以稱(chēng)為沼氣。人畜糞便、秸稈、污水等各種有機(jī)物在密閉的沼氣池內(nèi)，在厭氧(沒(méi)有氧氣)條件下發(fā)酵，即被種類(lèi)繁多的沼氣發(fā)酵微生物分解轉(zhuǎn)化，從而產(chǎn)生沼氣。沼氣是一種混合氣體，可以燃燒。沼氣是有機(jī)物經(jīng)微生物厭氧消化而產(chǎn)生的可燃性氣體。
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(jì))的沼氣時(shí)，就會(huì)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(jī)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(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，可用作肥料和飼料。
沼氣是一些有機(jī)物質(zhì)，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。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(xué)變化，有許多微生物參與。反應(yīng)大致分兩個(gè)階段：
(1)微生物把復(fù)雜的有機(jī)物質(zhì)中的糖類(lèi)、脂肪、蛋白質(zhì)降解成簡(jiǎn)單的物質(zhì)，如低級(jí)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(jiǎn)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(jī)物質(zhì)發(fā)酵成沼氣，是多種厭氧菌活動(dòng)的結(jié)果，因此要造成一個(gè)厭氧菌活動(dòng)的缺氧環(huán)境。在建造沼氣池時(shí)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?yàn)橥ǔＴ谶@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(guò)多或過(guò)少都對(duì)產(chǎn)氣不利。第五，沼氣池的pH值一般控制在7～8.5。
沼氣的成分
沼氣的用途沼氣的主要成分是甲烷。沼氣由50%～80%甲烷(CH4)、20%～40%二氧化碳(CO2)、0%～5%氮?dú)?N2)、小于1%的氫氣(H2)、小于0.4%的氧氣(O2)與0.1%～3%硫化氫(H2S)等氣體組成。由于沼氣含有少量硫化氫，所以略帶臭味。其特性與天然氣相似。空氣中如含有8.6～20.8%(按體積計(jì))的沼氣時(shí)，就會(huì)形成爆炸性的混合氣體。
沼氣的主要成分甲烷是一種理想的氣體燃料，它無(wú)色無(wú)味，與適量空氣混合后即對(duì)燃燒。每立方米純甲烷的發(fā)熱最為34000千焦，每立方米沼氣的發(fā)熱量約為20800-23600千焦。即1立方米沼氣完全燃燒后，能產(chǎn)生相當(dāng)于0.7千克無(wú)煙煤提供的熱量。與其它燃?xì)庀啾龋淇贡阅茌^好，是一種很好的清潔燃料。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(jī)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(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，可用作肥料和飼料。
沼氣的發(fā)展
修建沼氣池沼氣是由意大利物理學(xué)家A.沃爾塔于1776年在沼澤地發(fā)現(xiàn)的。1916年俄國(guó)人Β.П.奧梅良斯基分離出了第一株甲烷菌(但不是純種)。中國(guó)于1980年首次分離甲烷八疊球菌成功。目前世界上已分離出的甲烷菌種近20株。
世界上第一個(gè)沼氣發(fā)生器(又稱(chēng)自動(dòng)凈化器)是由法國(guó)L.穆拉于1860年將簡(jiǎn)易沉淀池改進(jìn)而成的。1925年在德國(guó)、1926年在美國(guó)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(guó)家得到發(fā)展，但由于廉價(jià)的石油大量涌入市場(chǎng)而受到影響。后隨著世界性能源危機(jī)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(shí)間由15天或更長(zhǎng)的時(shí)間縮短到幾天甚至幾個(gè)小時(shí)。
中國(guó)作為能源消費(fèi)大國(guó)，新能源的開(kāi)發(fā)利用對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義，隨著農(nóng)村社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，農(nóng)村能源消耗也日益增大，在此背景下，沼氣資源作為一項(xiàng)極具應(yīng)用前景的新能源，其開(kāi)發(fā)利用是解決能源緊張形勢(shì)下農(nóng)村能源供應(yīng)問(wèn)題的有效舉措，其發(fā)展日益受到國(guó)家的重視?！吨袊?guó)沼氣產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)前瞻與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報(bào)告前瞻》[6]數(shù)據(jù)顯示，2000年以后，中央財(cái)政不斷加大對(duì)農(nóng)村沼氣建設(shè)的資金投入，其中，“十一五”以來(lái)，中央累計(jì)投入農(nóng)村沼氣建設(shè)資金212億元。
在中央政策引導(dǎo)及資金投入的支持下，中國(guó)沼氣產(chǎn)業(yè)的規(guī)模呈現(xiàn)逐年遞增的趨勢(shì)，尤其是戶(hù)用沼氣池的數(shù)量增加明顯，已經(jīng)成為沼氣產(chǎn)業(yè)的主力。前瞻網(wǎng)認(rèn)為，中國(guó)農(nóng)村戶(hù)用沼氣池近幾年來(lái)逐年增加，2000年底，農(nóng)村戶(hù)用沼氣池達(dá)到848萬(wàn)戶(hù)，2006年底已達(dá)到2200萬(wàn)戶(hù)，2007年底為2650萬(wàn)戶(hù)，2008年底為2800萬(wàn)戶(hù)，2009年底為3500萬(wàn)戶(hù)，2010年底已經(jīng)超過(guò)4000萬(wàn)戶(hù)，可以看出，戶(hù)用沼氣池?cái)?shù)量一直呈現(xiàn)遞增的發(fā)展趨勢(shì)，并以平均每年約17%的速度增長(zhǎng)。
2012年12月25日至26日，全國(guó)農(nóng)村沼氣工作會(huì)議在四川成都召開(kāi)。農(nóng)業(yè)部副部長(zhǎng)張?zhí)伊终f(shuō)，多年來(lái)，在中央投資帶動(dòng)下，經(jīng)過(guò)各地共同努力，我國(guó)農(nóng)村沼氣發(fā)展進(jìn)入了大發(fā)展、快發(fā)展的新階段。截止到2011年底，全國(guó)戶(hù)用沼氣達(dá)到3996萬(wàn)戶(hù)，占鄉(xiāng)村總戶(hù)數(shù)的23%，受益人口達(dá)1.5億多人;中央支持建成了2.4萬(wàn)處小型沼氣工程和3690多處大中型沼氣工程，多元化發(fā)展的新格局初步形成;全國(guó)鄉(xiāng)村服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)達(dá)到9萬(wàn)個(gè)、縣級(jí)服務(wù)站800多個(gè)，服務(wù)沼氣用戶(hù)3000萬(wàn)戶(hù)左右，覆蓋率達(dá)到75%
據(jù)農(nóng)業(yè)部規(guī)劃，“十二五”期間中央投資優(yōu)先支持向農(nóng)戶(hù)集中供氣的大中型沼氣項(xiàng)目，要在保證“戶(hù)用沼氣”供應(yīng)的情況下，擴(kuò)大“沼氣用戶(hù)”，調(diào)整沼氣發(fā)展的布局，通過(guò)試點(diǎn)工程的示范帶動(dòng)商業(yè)沼氣的發(fā)展;2015年，農(nóng)村戶(hù)用沼氣用戶(hù)達(dá)到5000-5500萬(wàn)戶(hù)。
中國(guó)于20世紀(jì)20年代初期由羅國(guó)瑞在廣東省潮梅地區(qū)建成了第一個(gè)沼氣池，隨之成立了中華國(guó)瑞瓦斯總行，以推廣沼氣技術(shù)。目前中國(guó)農(nóng)村戶(hù)用沼氣池的數(shù)量達(dá)1300萬(wàn)座。而高速率厭氧消化工藝生產(chǎn)性試驗(yàn)裝置已在糖廠和酒廠正常運(yùn)行。
沼氣發(fā)酵的優(yōu)點(diǎn)
1 沼氣發(fā)酵后殘?jiān)杏袡C(jī)物含量減少;
2消化后殘?jiān)且环N氣味很小的固體或流體，不吸引蒼蠅或鼠類(lèi);
3 可產(chǎn)生有用的終產(chǎn)物—甲烷，它是清潔而方便的燃料;
4 在沼氣發(fā)酵過(guò)程中雜草種子和一些病原物被殺滅;
5 發(fā)酵過(guò)程中N、P、K等肥料成分幾乎得到全部保留，一部分有機(jī)氮被水解成氨態(tài)氮，速效性養(yǎng)分增加;
6 發(fā)酵殘?jiān)勺鳛轱暳?
7 沼氣發(fā)酵在處理有機(jī)物可大量地節(jié)省曝氣消化所消耗的能量;
8 厭氧活性污泥可保存數(shù)月而無(wú)需投加營(yíng)養(yǎng)物，當(dāng)再次投料時(shí)可很快啟動(dòng);
看了沼氣是怎樣形成的還看：
2.養(yǎng)牛創(chuàng)業(yè)計(jì)劃書(shū)