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曾经被大力推广的农村沼气,为何现在基本都不用了

2020-2-13 15:08:50      点击:

沼气的主要成分是甲烷。沼气由50%-80%甲烷(CH4)、20%-40%二氧化碳(CO2)、0%-5%氮气(N2)、小于1%的氢气(H2)、小于0.4%的氧气(O2)与0.1%-3%硫化氢(H2S)等气体组成 。由于沼气含有少量硫化氢,所以略带臭味。其特性与天然气相似。空气中如含有8.6-20.8%(按体积计)的沼气时,就会形成爆炸性的混合气体。

沼气是有机物质在厌氧条件下,经过微生物的发酵作用而生成的一种混合气体。沼气,顾名思义就是沼泽里的气体。人们经常看到,在沼泽地、污水沟或粪池里,有气泡冒出来,如果我们划着火柴,可把它点燃,这就是自然界天然发生的沼气。由于这种气体最先是在沼泽中发现的,所以称为沼气。人畜粪便、秸秆、污水等各种有机物在密闭的沼气池内,在厌氧(没有氧气)条件下发酵,被种类繁多的沼气发酵微生物分解转化,从而产生沼气。 [1] 

沼气是多种气体的混合物,其特性与天然气相似。沼气除直接燃烧用于炊事、烘干农副产品、供暖、照明和气焊等外,还可作内燃机的燃料以及生产甲醇、福尔马林、四氯化碳等化工原料。经沼气装置发酵后排出的料液和沉渣,含有较丰富的营养物质,可用作肥料和饲料。

早在07年的时候,我国就开始大力发展和支持沼气池的构建,尤以农村为重点。并且为了加大推广力度,政府还出台一系列的补贴措施。但是,时隔多年,我们并没有看到推广的成果。也有很多人对于能将动物的粪便和一些有机垃圾废物利用,使其自行分解池内产生的气体,分解出来的沼气能够生火用于做饭,剩下残渣能够当肥料的好技术没有得到其应有的利用,而不理解。那么接下来就来说一说,什么原因导致沼气池计划搁浅。首先一点就是原料问题得不到充分的保证。现如今,农村的家家户户基本很少能看到养猪,养鸡的人家了。首先是养猪不赚钱,在一点就是就算养也不可能大规模的养。没有动物留下的粪便,就没有沼气的原料。就算是可以搞到牛粪的话,一来一回出车拉粪的钱也是够不上成本预算的。再就是,沼气有一个特点就是不稳定。要知道沼气充分燃烧的需要的最理想状态是:甲烷占60%—70%,二氧化碳30%—40%。但是现实情况却是与理想相悖的,正式运行的沼气池情况远不能达到理想条件,往往是二氧化碳体积占比很大,甚至比甲烷还大,这样导致的后果就是很难点燃,或者出气不稳定。和传统的煤炭、木材等燃料相对比的话,它的缺陷就很明显了。如果家里来了很多客人,但是炒菜炒着炒着就没火了,还要等四五个小时才能用,真的很耽误事情。还有就是沼气不卫生,不安全。原料少了很累心,但是如果原料多了的话会更闹心。如果原料填多了的话,不及时使用,不巧有碰到高温天气的话。那么,池子里的沼气会越聚越多,越聚越多,当达到上线的话就会从池头部和尾部溢出来原料。会弄得到处都是,不干净,不卫生。在就是,如果我们碰巧不在家中,池子的体积是有限的,能够承受的压力也是有限的,出门久了,很有可能沼气池内压力爆表,直接导致沼气池爆炸,后果真的不堪设想。虽然说沼气池最后的废料可以作为化肥施肥,但是,由于沼气池特殊的构造来看,这是一项需要很多人力物力财力来完成的事情。并不是每个人都能够随便的清理废料,需要花钱雇请专人来帮忙定时清理。是一件很费时间,很费精力的事。其实,对于费精力耗财力而言,都不是最主要的,最主要的就是由于净化水平普遍偏低,没有达到标准,超出标准的产生了一些有毒有害物质。这些有害物质会直接通过燃烧后的气体直接排放到室内,很有可能危害到老人和孩子的健康,是一个随时都会引爆的定时炸弹。作为新能源沼气是一个很被现代人需要的,但是由于其各种各样的缺点到目前还无法弥补,导致了曾经大力推广的新兴科技项目停滞不前。以时代发展的脚步来看,相信未来专家们还会研究出更好的沼气池项目,弥补不足,更加完美的为广大农民服务!

沼气细菌分解有机物,产生沼气的过程,叫沼气发酵。沼气发酵微生物是一个统称,包括发酵性细菌、产氢产乙酸菌、耗氢产乙酸菌、食氢产甲烷菌、食乙酸产甲烷菌五大类群。五大类群细菌构成一条食物链。前三类群细菌的活动可使有机物形成各种有机酸,因此,将其统称为不产甲烷菌;后二类群细菌的活动可使各种有机酸转化成甲烷,因此,将其统称为产甲烷菌。

不产甲烷菌

不产甲烷菌能将复杂的大分子有机物变成简单的小分子量的物质。它们的种类繁多,根据作用基质来分,有纤维分解菌、半纤维分解菌、淀粉分解菌、蛋白质分解菌、脂肪分解菌和一些特殊的细菌,如产氢菌、产乙酸菌等。

产甲烷菌

产甲烷菌是沼气发酵的主要成分——甲烷的产生者。是沼气发酵微生物的核心,它们严格厌氧,对氧和氧化剂非常敏感,最适宜的pH值范围为中性或微碱性。它们依靠二氧化碳和氢生长,并以废物的形式排出甲烷,是要求生长物质最简单的微生物。

微生物之间的生态关系

在沼气发酵过程中,不产甲烷细菌和产甲烷细菌之间,相互依赖,互为对方创造与维持生命活动所需要的良好环境条件,但它们之间又互相制约,在发酵过程中总处于平衡状态。它们之间的主要关系表现在下列几方面:

1、不产甲烷细菌为产甲烷细菌提供生长和产甲烷所需要的基质;

2、不产甲烷细菌为产甲烷细菌创造了适宜的氧化还原电位条件;

3、不产甲烷细菌为产甲烷细菌清除了有害物质;

4、产甲烷细菌又为不产甲烷细菌的生化反应解除了反馈抑制;

5、不产甲烷细菌和产甲烷细菌共同维持环境中适宜的pH值。 [4] 

基本条件

1、适宜的发酵温度

沼气池的温度条件分为:①常温发酵 (也称为低温发酵)10℃-30℃,在这个温度条件下,产气率可为0.15-0.3 m3/(m3d);② 中温发酵 30℃-45℃,在这个温度条件下,池容产气率可达1m3/(m3d)左右;③高温发酵45℃-60℃,在这个温度条件下,池容产气率可达2~2.5m3/(m3d)左右。沼气发酵最经济的温度条件是35℃ ,即中温发酵。

2、适宜的发酵液浓度

发酵液的浓度范围是2-30% 。浓度愈高产气愈多。发酵液浓度在20%以上称为干发酵。农村户用沼气池的发酵液浓度可根据原料多少和用气需要以及季节变化来调 整。夏季以温补料浓度为5-6%;冬季以料补温10-12%。

3、发酵原料中适宜的碳、氮比例(C:N)

沼气发酵微生物对碳素需要量最多,其次是氮素,我们把微生物对碳素和氮素的需 要量的比值,叫做碳氮比,用 C:N来表示。目前一般采用C:N=25:1。但并不十 分严格,20:1、25:1、30:1都可正常发酵 。

4、适宜的酸碱度(pH值)

沼气发酵适宜的酸碱度为pH=6.5~7.5 。pH值响酶的活性,所以影响发酵速率。

5、足够量的菌种

沼气发酵中菌种数量多少,质量好坏直接影响着沼气的产量和质量。一般要求达到发酵料液总量的10~30%,才能保证正常启动和旺盛产气。

6、较低的氧化还原电位(厌氧环境)

沼气甲烷菌要求在氧化还原电位大于一330mv的条件下才能生长。这个条件即:严格的厌氧环境。所以,沼气池要密封。[7] 

因此农村沼气的应用,主要关键点还是技术的普及,以及设备的研发投入,再有良好的设备作为基础的前提下,普及沼气燃料才有可行性。才有可持续性。最终才能够产生经济效益。

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