沼气及其应用.ppt

Marsh Gas Marsh Gas Marsh Gas Marsh Gas 新能源技术沼气及其应用 主讲 总览 认识及概念 产生原理 沼气的特性 利用形式 一、 二、 三、 四、 五、 研究意义 一、认识及理念 早期人们发现湖泊或沼泽中，常常可以看到有气泡从水底污泥里冒出，将这些气体收集起来可以点燃，所以人们给它起名叫“沼气”。 沼气是有机物在无氧（厌氧）的条件下，经微生物分解所产生的一种可燃性混合气体，其主要成份是甲烷（CH4）和二氧化碳（CO2）。 沼气可分为天然沼气（分布于自然界中）和人工沼气两大类，人工沼气属可再生能源，就是以多种有机物质，比如人畜粪便、农作物秸杆、杂草、有机废水、有机垃圾等作为原料，在密封沼气池中发酵而获得，用于煮饭、点灯、发电等。 什么是沼气？ 一、认识及理念 很久以前，人们就发现了沼气，但对沼气微生物的研究仅有两百多年时间。 1776年，意大利科学家沃尔塔通过分析，测定沼气的主要成分为甲烷和二氧化碳。 1860年，法国科学家穆拉将简易沉淀池改进成人工沼气发生器（又称自动净化器）， 是世界上第一个沼气发生器由。之后，沼气逐渐被人们所利用。 1925年在德国、1926年在美国分别建造了备有加热设施及集气装置的消化池，这是现代大、中型沼气发生装置的原型。 第二次世界大战后，沼气发酵技术曾在西欧一些国家得到发展，但由于廉价的石油大量涌入市场而受到影响。后随着世界性能源危机的出现，沼气又重新引起人们重视。 沼气的发展历史 1955年新的沼气发酵工艺流程──高速率厌氧消化工艺产生。 八十年代中后期，随着沼气生产使用技术的日趋完善，沼气生产发展较快。 目前世界约有农村家用沼气池530万个，一些大型沼气工程也有了迅速发展。 一、认识及理念 我国虽然很早就发现了沼气，但是真正开始推广应用是在20世纪20年代后期。一位叫罗国瑞的人，在广东的潮梅地区建成了我国第一个有实际使用价值的混凝土沼气池，并成立了“中国国瑞瓦斯总行”（当时称“沼气”为“瓦斯”），专门建造沼气池和生产沼气灯具等，推广沼气实用技术。到了30年代，我国许多地方都建造了这种类型的沼气池。解放后，我国政府曾多次组织推广沼气技术。 20世纪60年代未到70年代初，我国出现了兴建沼气的热潮，全国建起了600多万个沼气池，基本上都是农村家用沼气池及少量大中型人、畜粪便沼气池。 目前中国农村户用沼气池的数量达 1300万座。而高速率厌氧消化工艺生产性试验装置已在糖厂和酒厂正常运行。 沼气在中国的发展 二、产生原理 沼气是有机物质在隔绝空气和保持一定水分、温度、酸碱度等条件下，经过多种微生物(统称沼气细菌)的分解而产生的。沼气细菌分解有机物质产生沼气的过程，叫沼气发酵。这是沼气产生的基本原理，即厌氧机理，其发酵的生物化学过程，大致可分为3个阶段： 沼气发酵的基本原理 第一阶段（液化阶段）：发酵性细菌群利用它所分泌的胞外酶，把禽畜粪便、作物秸秆、豆制品加工后的废水等大分子有机物分解成能溶于水的单糖、氨基酸、甘油和脂肪酸等小分子化合物。 第二阶段（产酸阶段）：这个阶段是发酵性细菌将小分子化合物将其分解为乙酸、丙酸、丁酸、氢和二氧化碳等，再由产氢产乙酸菌把其转化为产甲烷菌可利用的乙酸、氢和二氧化碳。 第三阶段（产甲烷阶段）：产甲烷细菌群，利用以上不产甲烷的三种菌群所分解转化的甲酸、乙酸、氢和二氧化碳小分子化合物等生成甲烷。 二、产生原理 沼气发酵的基本原理图 水解发酵性细菌 产氢产酸菌 耗氢产酸菌 食氢产甲烷菌 食酸产甲烷菌 不产甲烷菌群 产甲烷菌群 复杂有机物 （多糖、脂肪、蛋白质等） 可溶性物质 （单糖、脂肪酸、氨基酸等） 丙酸、丁酸、长链脂肪酸 H2+CO2 CH3COOH CH4+H2O CH4+H2O 第一阶段：消化阶段（发酵、液化） 第二阶段：产氢、产酸阶段 第三阶段：产甲烷阶段 ① ① ① ① ② ② ③ ④ ⑤ 有机物 沼气 微生物 三、沼气的特性 沼气中的甲烷、二氧化碳、一氧化碳、氢气、氮气都是无色无味的气体；沼气中的硫化氢、有时含极少量的氨气（NH4）是无色、略带臭味的气体；沼气中少量的硫化氢、一氧化碳是无色有毒气体。 所以沼气是一种无色、有毒、略带臭味的气体。经燃烧后都会变成无毒、无臭味的气体，对人类的健康和环境没有影响，所以沼气是一种卫生的生活燃料。 物理性质 三、沼气的特性 使用沼气主要是利用甲烷，甲烷是一种简单的饱和烃类碳氢化合物，化学性质极为稳定。在水中的溶解度很低，可以用水密封的方式来贮存沼气。 在一个大气压的条件下，溶点是-182.5℃，沸点是-161.5℃，着火点是537.2℃。 液化甲烷需要在-82.5℃、约45个大气压条件下才能液化，常温常压下，甲烷只能以气体存在。 若沼