第三讲生物质制沼气导论.ppt

APS系统工艺流程图 阶段固体床(APS)系统 五. 国内外典型的生物质厌氧消化工艺 Feed Valve Gasifier Feed System( Amount Control) Solid-Bed (Hydrolysis Reactors) Sump Gasifier Pump 厌氧消化产沼技术 * * Pilot Projects in CA, USA 六. 国内厌氧消化产沼发展 1970年代末开始在我国推进农村可再生能源建设 20世纪90年代以来，我国沼气建设一直处于稳定发展的势态 1999年当年新建沼气池90万户，年底累计户用沼气池763.5万口 2000年农业沼气853座，池容22万m3，年处理粪便1500万t，年产沼气0.5亿m3 2001年工业沼气600多座，池容150万m3 ，年处理废水1.5亿m3 ，年产沼气10.0亿m3 2002年当年新建户用沼气池达170万口，到2002年底达到1100万口 2003年—2006年，国家共安排55亿元国债资金在4.8万个村建设沼气573万户 到2006年底，全国农村户用沼气达到2260万户左右 到2010年，全国将有4000万农户用沼气，达到适宜农户的30％左右；全国规模化养殖场大中型沼气工程总数达到4700处左右，达到适宜畜禽养殖场总数的39％左右(农业部《全国农村沼气工程建设规划》） * * 户用沼气池（6－15平方米） 小型沼气工程（30－200平方米） 大中型沼气工程（200平方米以上） * * 北方“四位一体”沼气池 日光温室、猪舍、厕所、沼气池 投资少、见效快、经济效益高、社会生态效益好 以农户为基础，把养殖业（猪）、农村能源建设（沼）、种植业（果）有机地结合起来 以沼气为纽带，带动生猪和果业等产业的发展，缓解水土流失区能源紧缺的矛盾，为水土流失治理开发提供优质高效的肥源，加快水土流失治理步伐，促进生态农业建设的一种水土保持模式化工程。 南方“猪-沼-果”生态模式 西北“五配套” 沼气池——太阳能暖圈——厕所——水窖——果园滴灌 模 式 年净效益 户用沼气池 300元 北方“四位一体” 3000元 南方“猪沼果” 2000元 不出屋门保护山 庭院里面赚大钱 促进农民增收 3.5亩薪炭林 国家要生态 农民要生活 8 m 沼气池 3 保护生态环境 改善农民生活条件 The former stove Biogas stove 昔日粪草满庭院砍柴烧饭烟熏眼沼气干净又省事换得生态好家园 六. 国内厌氧消化产沼发展 1? 农村对沼气工程认识尚未到位 2? 推广体系和领导职责的落实不健全 3? 资金投入的不健全 4? 重建轻管，忽视后续服务 * * 虽然取得可喜的发展，但与欧洲国家还有一些差距，主要制约因素有： * * * 挥发性脂肪酸积累到一定数量抑制了产甲烷菌的活性 水解产酸的速率往往远远大于产甲烷的速率，产生的有机酸不能被产甲烷菌及时利用，从而使PH值降低，抑制了水解酸化的继续进行及产甲烷菌的活性。 丙酸的积累抑制了产甲烷菌的活性 由于丙酸的产氢产乙酸的速率很慢，导致丙酸积累，PH值严重降低，抑制了产甲烷菌的活性 厌氧消化产沼技术 3. 厌氧微生物学基本原理 3）厌氧消化中间产物抑止机理 1）温度 厌氧消化产沼技术 4. 厌氧消化反应影响因素 沼气发酵与温度有密切的关系 代谢速度在35～38℃有一个高峰，50～65℃有另一高峰。一般厌氧发酵常控制在这两个温度内，以获得尽可能高的降解速度。前者称为中温发酵，后者称为高温发酵，低于20℃的称为常温发酵。 甲烷菌对温度的急剧变化非常敏感 厌氧发酵过程还要求温度相对稳定，一天内的变化范围在1.5~2℃以内为宜。 厌氧发酵微生物细胞内细胞质的pH一般呈中性反应，但产甲烷菌在偏碱性条件下有更好活性，因此，控制pH值在6.5~7.5比较合适，最佳7.0~7.2。 一般通过控制碱度来控制pH值。通常碱度控制在2500~5000mgCaCO3/L比较合适，碱度可以通过投加石灰或含氮原料的办法来控制。 厌氧发酵原料的C/N比以（20~30）:1为宜。太高，细胞氮量不足，系统的缓冲能力低，pH 值易降低；太低，氮量过多， pH 值可能上升，铵盐容易积累，会抑制消化进程。 2）pH值 3）原料配比（营养比） 重金属离子对甲烷消化会产生抑制：使酶发生变性或者沉淀；与酶结合产生变性；与氢氧化物作用使酶沉淀。 S2-等阴离子对甲烷消化有抑制，氨也有毒害作用，当[NH4+]150mg/L时，消化受抑制。 添加少量的K、Na、Mg、Zn、P等元素有助于提高产气率。 物质浓度 毒域浓度界限/(mol/L) 碱金属和碱