新能源之沼气的探究学习
发布时间: 2016-08-31
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
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》
