畜牧兽医生物沼气.pptx
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会计学但由于技术不成熟,没有专业施工队,多数沼气池质量问题突出,只能使用1—3年,出现了边建设边报废的情况;到80年代中期,土法建设的沼气池基本上全部报废。20世纪80年代以后,我国开展了大量有关沼气发酵的理论和应用技术的研究,并取得了可喜的研究成果,沼气建设开始稳步发展。从20世纪90年代开始,大中型沼气工程的建设重视工程的环境效应并通过开展综合利用来增加工程的经济效益,把沼气工程作为一个有多种作用的系统工程进行设计和管理,通过高质量的设计、建造和优质配套设备来实现沼气工程的综合效益。目前,沼气技术的目标已从“能源回收”转移到“环境保护”,沼气的利用不仅仅局限于点灯、做饭,已经发展到乡村集中供气和沼气发电,并且开展了沼渣、沼液的综合利用,形成了以沼气为纽带的生态家园富民工程,引导农民改变传统的生活和生产方式,提高了农民生活质量。3.1.1沼气的主要成分及其特性甲烷是一种热值相当高的优质气体燃料。与空气相比,甲烷的相对密度为,标准沼气的相对密度为0.94.甲烷在水中的溶解度很小。气体从气态变成液态时,所需要的温度和压力分别称为临界温度和临界压力。标准沼气的平均临界温度为-37℃,平均临界压力为×105Pa(个大气压)。这说明沼气液化的条件是相当苛刻的,也是沼气只能以管道输气,不能液化装罐作为商品能源交易的原因。甲烷的分子结构是一个碳原子和四个氢原子构成的等边三角四面体,相对分子质量为。其分子直径为×10-10m。甲烷是一种优质气体燃料,一个体积的甲烷需要两个体积的氧气才能完全燃烧。氧气约占空气的1/5,而沼气中甲烷含量为60%—70%,所以,1个体积的沼气需要6—7个体积的空气才能充分燃烧。在常压下,标准沼气与空气混合的爆炸极限是8.80%—24.4%;沼气与空气按1:10的比例混合,在封闭条件下,遇到火会迅速燃烧、膨胀,产生很大的推动力,因此,沼气除了可以用于炊事、照明外,还可以用做动力燃料。3.1.2沼气的成分对其燃烧特性的影响3.2沼气发酵原理(1)水解阶段。又称液化阶段。复杂的有机物质结构比较简单的化合物氧气和二氧化碳3.2.2沼气发酵的微生物学复杂有机物3.2.2.1水解阶段与发酵前期细菌菌群活性污泥是研究产酸菌的很好材料,其中的微生物菌群主要由细菌、放线菌、真菌以及原生动物和后生动物等构成。经典纯培养方法培养的细菌数量只占活性污泥微生物总数的1%—15%,20世纪80年代后期,随着细菌分子分类学的发展,活性污泥中起关键作用的微生物群被陆续发现。——产甲烷细菌在沼气生产过程中起着决定性作用。——迄今为止,已经分离鉴定的产甲烷细菌有70中左右,有人根据它们的形态和代谢特征划分为3目、7科、19属,见表。——此外,还有一些不属于这三个目的产甲烷细菌。——产甲烷杆菌的细胞呈细长弯曲的杆状、链状或丝状,两端钝圆,细胞大小为(0.4—0.8)μm×(3—15)μm;——甲烷短杆菌的细菌呈短杆或球杆状,两端锥形,细胞大小为μm×()μm;——甲烷球菌的细胞为不规则球形,直径为μm;——甲烷螺菌细胞呈对称弯杆状,常结合在一起成为长度几十到几百微米的波浪丝状;——甲烷八叠球菌的菌体呈球状,而且常常有很多菌体不规则地聚集在一起,形成直径可达几百微米的球体;——甲烷丝菌细胞呈杆状,两端扁平,能形成很长的丝状体。——从产甲烷菌的营养需求看,它们能利用的碳源和能源非常有限。——常见的底物有:H2/CO2、甲酸、甲醇、甲胺和乙酸等。——它们中的有些种能利用CO作为碳源,但生长很差;——有些种则能利用异丙醇和CO2;——也有一些种能以甲硫醇或二甲基硫化物为底物合成甲烷。产甲烷菌的共同特征:——生长非常缓慢,如甲烷八叠球菌在乙酸上生长时,其倍增时间为1—2天,甲烷菌丝倍增时间为4—9天;——严格厌氧,对氧气和氧化剂非常敏感,在有空气的条件下就不能生存;——只能利用少数简单的化合物作为营养;——它们要求在中性偏碱和适宜环境条件;——代谢活动主要终产物是以甲烷和二氧化碳为主要成分的沼气。表3.4产甲烷细菌的分类3.2.3沼气发酵的条件3.2.3.2发酵温度——高温发酵区46—65℃,在这个温度条件下,池容产气率可为3/(m3·d)。40—50℃是沼气微生物高温菌和中温菌活动的过渡区间,它们在这个温度范围内都不太适应,因而此时产气速率会下降。当温度提高到53—55℃时,沼气微生物中的高温菌活跃,产沼气的速率最快。概括地讲,产气的一个高峰在35℃左右,另一个更高的高峰在54℃左右。这是因为在这两个最适宜的发酵温度中,由两个不同的微生物群参与作用。3.2.3.3沼气发酵原料原料2)适宜的料液浓度料液中干物质含量的百分比为料液浓度。对沼气池内发酵料液浓度要求随季节的变化而不同。发酵液浓度的范围是2%—30