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新能源之沼气的探究学习

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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