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新能源之沼气的探究学习

时间:2016-01-29  作者:陈飞莽

摘要:新能源之沼气的探究学习
论文关键词:沼气,微生物发酵,产气量

我们研究的主要内容有通过微生物作用生成沼气。这些内容是在参阅有关图书资料、网上查询、动手实验后得出的,在调查研究的过程中我们很重视从这几方面出发搜集资料,因而结题报告的成果部分也将按这样的分类展开。

二、调查方式:

1、调查方式

综述:主要采用实地访问,走访专家,网上信息查询,图书查阅的方式,各有禅益,综合运用使课题研究取得不错的进展。

实地访问:岳阳市湖滨镇

走访专家: 北京富平学校环境与发展研究所项目官员张蕙莲

资料搜集

2、研究过程:

第一阶段:选定课题,人员组合;

第二阶段:明确沼气概念,缩小对比研究范围 ;

第三阶段:正式开题阶段 ;

第四阶段:实际考察阶段 ;

第五阶段:实验验证阶段 ;

第六阶段:整理资料,预备结题

三、结论篇

(一)我们从网上、走访专家、实地调查了解到:

沼气发酵原理及条件

1、沼气发酵的原理。沼气发酵原理是指各种有机物在厌氧条件下,被各类沼气发酵微生物分解转化,最终生成沼气的过程。沼气是有机物经厌氧微生物发酵作用产生的可燃性气体,由于最初发现 于沼泽中,故名沼气。实际上,在腐烂有机质含量丰富的池塘和粪坑中,也 经常产生沼气。

沼气中含有甲烷、二氧化碳、氢气、硫化氢和一氧化碳等多种气体。其中,甲烷的 含量为 60%~75%。甲烷是一种可燃性的气体,燃烧的最高温度可达 1400℃左右。因此沼气是一种理想的优质燃料,沼气发酵后的泥渣,除含有氮磷钾以外,还含有许多腐殖质,是一种很好的肥料。有机物经发酵作用产生沼气的过程,是在无氧条件下经多种微生物综合作用的结果。参与发酵作用的微生物,按其作用不同可分为 2 大类:不产甲烷菌和产甲烷菌,其发酵过程也分为产酸和产甲烷阶段。

发酵过程的第一阶段是产酸阶段,复杂有机物纤维素、果胶质等,被各 种不产甲烷菌如纤维分解菌,果胶分解菌等分解,产生丁酸、乙酸、乙醇、甲醇等简单有机物以及 CO2、H2 等气体。含氮有机物分解后除产生有机酸和醇外还生成 NH3 和 H2S。

第二阶段为产甲烷阶段,产甲烷菌利用第一阶段的分解产物乙酸、甲酸、 乙醇等做为碳源,NH3 做为氮源进行生长繁殖,甲烷则是产甲烷的一种代谢产 物。以上过程,也就是沼气池中发生生化反应的过程。

产甲烷菌都是专性厌氧细菌,只在完全无氧的环境中生活,繁殖速度较慢,产甲烷菌几天才分裂一次,而大多数细菌在适宜条件下,20 分钟左右即可分裂。

已知的产甲烷菌只有十几种,主要有产甲烷杆菌,甲烷八叠球菌,产甲烷螺菌和瘤胃甲烷杆菌等。

产甲烷菌在自然界中常见于沼泽,池塘中的污泥中,食草动物的盲肠、 瘤胃中也有大量的产甲烷菌,常随粪便排出,因此在制沼气时,可用塘泥及 牲畜粪便接种。也可不专门接种沼气细菌(不过,为了提高产沼气量,新池 投产前还是人工接种沼气细菌的好)。

2、沼气发酵的条件。(1)沼气发酵原料。我州多数农户主要是利用人畜(猪、牛、羊、马)和家禽粪便为发酵原料,极少农户利用部分农作物秸秆。不论是采用人、畜和禽粪便和作物秸秆,经过腐熟一周后供使用效果更好。

(2)厌氧活性污泥。其作用起消化分解固体有机物原料的作用,发育好的污泥中细菌很多,特别是甲烷丛菌普遍分布,因而产生甲烷活性较高,产气较好。

(3)温度。一般沼气池温在15℃以上时基本可以保证农户用气,池温在20℃以上产气可达0.4—0.5m3/天,猪粪消化池温一般在25℃为好。

(4)酸碱度。沼气发酵最适PH值为6.8—7.6,低于和高于都对产气有抑制作用。

(5)搅拌。沼气池通过搅拌,使池内上下层间微生物与发酵原料充分接触,使活性层均匀分布在发酵液内,防止产生浮渣层,保证池温均一,促进气液分离等功能。

(二)我们的实验

研究小组利用废油瓶制作的沼气瓶,并进行了一系列的实验,测定了用废菜叶、猪粪等不同的原料在不同的温度条件下产生的沼气量。

我们根据沼气的沼气发酵原理及条件设计的以下对比实验

产气 原料

微生物发酵

状况

温度

废菜叶杂草

生活垃圾

猪粪

废菜叶杂草、生活垃圾、猪粪的混合物

0-100C

无沼气

无沼气

无沼气

无沼气

10-200C

无沼气

量少,产气慢

量少,产气慢

量少,产气慢

20-300C

无沼气

有,量最多

量最多,

量最多

30-400C

无沼气

量多

量多

量多

40-500C

无沼气

量较多

量较多

量较多

50-600C

无沼气

量较多,产气较快

量较多,产气最快

量较多,产气快

60-700C

无沼气

无沼气

无沼气

无沼气

实验表明:

1、沼气细菌产气的速度一般随温度的升高而增大。根据沼气细菌最适产气温度的不同,产气的速度最快的温度为 30~40℃和50~60℃两个温度区间。高温发酵时,能杀死虫卵,产气速度快,但高温发酵要消耗较多的热能,单位有机物的产气量减小。所以,在卫生条件要求不高时,多采用中温25℃左右发酵,此温度产气平稳,产气量高。当温度在 10℃以下或 60℃以上时,沼气细菌的生长繁殖受到抑制,产气很少,甚至不产气。

(三)我们的调查

沼气在我地农村难以普遍推广的原因

我们研究小组的同学对本地湖滨镇246户农户进行了走访调查,共计有13户建有沼气。多数农户没有建沼气的原因有以下几种情况:

1、147户农户收集原料麻烦,建有沼气池的确13户都是养猪专业户,原料来原丰富方便。

2、81户农户不懂沼气生产技术,也不知道国家有补贴费的政策。

3、34户农户资金不足,没钱建沼气。

4、74户农户认为没有必要建沼气。

5、136户农户觉得申请手续麻烦,有的还要找关系。

(四)我们的建议:

我们建议当地政府要做了以下几个方面的工作:

1、开展继续教育和技术培训。

合格的沼气生产工,是沼气建设战线上的主力军,是农村沼气国债项目顺利实施重要保证力量。要举办农村沼气实用技术培训班,培训农民技工

2、普及知识,搞好宣传。

要编辑出版沼气技术产生工培训教材、教学光盘、多媒体软件、宣传画册、沼气用户手册、安全使用须知等等相关沼气材料。通过培训和宣传以通俗易懂,寓教于乐的方法充分发挥各市、县分会的作用,因地制宜编写出台了一些农民群众喜闻乐见的快板书、随口溜、沼气歌等相关宣传材料,并利用图、文、声、画生动贴切的发挥了宣传和普及的目地,增强了农户对沼气的认识,提高了广大群众建池的积极性,主动性。

3、开展学术交流、技术交流,推广先进技术和经验。

举办农业资源环境保护和农村可再生能源技术培训研讨会。通过会议交流了农村沼气项目建设、物资供应、建后管理、技术服务等,并就实际工作中出现的有关沼气池建设标准、管道安装、物资供应、安全发酵、快迅启动、常见故障排除、安全管理使用、专业施工、再生以及沼渣、沼液综合利用等方面的问题、进行了座谈交流,针对问题进行了专题研讨,提出合理化建议和处理方法,使普遍存在的问题得以解决。

4、建立服务体系,搞好后续服务。

由于大多数农户对沼气池的维修、管理缺乏经验,技术指导未跟上,致使沼气池在使用过程中出现诸多问题。因此,建后的管理与服务已成为,项目实施的关键。

附:


参考文献:
《世界科技全景百卷书》

 

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