沼气及其产生过程
沼气是有机物质在厌氧环境中，在一定的温度、湿度、酸碱度的条件下，通过微生物发酵作用，产生的一种可燃气体。由于这种气体最初是在沼泽、湖泊、池塘中发现的，所以人们叫它沼气。沼气含有多种气体，主要成分是甲烷(CH4)。沼气细菌分解有机物，产生沼气的过程，叫沼气发酵。根据沼气发酵过程中各类细菌的作用，沼气细菌可以分为两大类。第一类细菌叫做分解菌，它的作用是将复杂的有机物分解成简单的有机物和二氧化碳(CO2)等。它们当中有专门分解纤维素的，叫纤维分解菌；有专门分解蛋白质的，叫蛋白分解菌；有专门分解脂肪的，叫脂肪分解菌；第二类细菌叫含甲烷细菌，通常叫甲烷菌，它的作用是把简单的有机物及二氧化碳氧化或还原成甲烷。因此，有机物变成沼气的过程，就好比工厂里生产一种产品的两道工序：首先是分解细菌将粪便、秸秆、杂草等复杂的有机物加工成半成品——结构简单的化合物；再就是在甲烷细菌的作用下，将简单的化合物加工成产品——即生成甲烷。
沼气系统由哪几部分组成？
我国户用沼气系统多属于地下水压式沼气发酵系统，可分为两大类，即静态沼气发酵系统和动态沼气发酵系统。静态沼气发酵系统的代表性池型是标准水压沼气池，动态沼气发酵系统以北方地区的旋流布料自动循环太阳能沼气池为代表。标准水压式沼气池主要有进料间、发酵间、出料间、水压间、导气管、天窗盖等构成。旋流布料自动循环太阳能沼气池，在旧池构成的基础上增值了旋流布料墙、水压酸化间、抽渣管、单向阀太阳能增温装置等构件。
怎样安全使用沼气
沼气是一种取之不尽、用之不竭且清洁、卫生、投资少，能给人类造福的生物能源。但是它和水、电、天然气一样，当人们没有掌握它的安全使用知识和技术的时候，也会给人类带来灾害。使用沼气容易发生的事故，主要是窒息中毒、烧伤和火灾等。
一、“安全第一、预防为主”。这是生产和利用沼气中仍须遵循的基本方针。过去一些地方因对沼气特性和安全使用的科学知识宣传不够，曾经发生多起因沼气用户缺乏安全使用沼气知识而引起的中毒、窒息、火灾、淹溺等严重安全事故，造成生命和财产的重大损失。因此，宣传和普及安全使用沼气的科学知识是发展沼气建设必须高度重视和认真抓好的工作。
二、安全使用沼气知识教育。主要针对沼气生产工，包括一般生产技术知识教育、一般安全使用沼气科学知识教育和专业安全技术知识教育。沼气生产工通过沼气安全使用教育，提高技能，防止误操作；
通过沼气生产工建一口沼气池就把安全使用沼气和科学知识传授给
沼气用户。安全教育应利用各种教育形式和教育手段，以生动活泼的方式来实现安全生产这一严肃的课题。
1、广告式：包括安全广告、标语、标志、展览、黑板报等形式，以精炼的语言、醒目的方式，在醒目的地方展示，提醒用户注意安全和怎样才能安全。
2、可以以村、组、院落为轴点找产气好、安全管理使用有经验的用户，作经验介绍和相互交流等形式提高用户安全使用沼气知识。减少或杜绝安全事故的发生。
三、沼气的安全使用
1、为了保证安全发酵，各种剧毒农药、刚喷洒过的茎叶、刚消毒过的禽畜粪便、中毒死亡的畜禽尸体都不能进入池；不准把油枯、骨粉、棉籽饼和含磷较高的物质加入沼气内。
2、沼气池出料和搅拌后，进出料口应立即加盖。
3、沼气压力太高时，要及时用气，压力太低时，应尽快检查漏气原因；及时维修，出料量较多时，应打开输气开关。
4、不准在沼气池导气管口点火试气，更不准用明火检查各处接头、开关是否漏气；输气管道漏气检查应用肥皂水涂刷，发现气泡，要及时处理。
5、室内发现有臭皮蛋昧时，不准使用明火，应迅速打开门窗、采取扇风、鼓风等方法，将气体排出室外，直至异味消失，才可入室使用灯、炉具。
6、沼气灯、炉具应安置在安全、方便、远离易燃物1米以外的地方。
7、安全出料、检修
①已投料的沼气池，不管是否产气运行，均不准下池进行出料或检修。
②凡是需要人员下池出料或检修，必须遵守下列程序：
a打开活动盖板，排尽池内可燃气体；无活动盖板的沼气池，应抽掉导气管上的输气管。
b操作人员应站在池外，用出料工具将料尽量除净，使各口畅通，便于池内外形成空气对流。
c采用人工或机械方法向池内鼓风，更新池内空气。
d把小动物（鸡、鸭、兔、猫等）放入池内，观察15—30分钟，如动物活动正常，人员方可下池。
e下池人员，腋下系上结实的安全绳，池外要有专人看护，入池人员稍感不适，看护人员应立即将其拉出池外到通风阴凉处休息。
f下池前，不得在池口点明火，下池人员在池内不得用明火照明或抽烟。如果确需要照明，只能用手电筒或镜子反光照明。
g若沼气池使用正常，可不出料和检修，以减少发生事故的机会。
8、事故的一般抢救方法
①沼气窒息中毒的抢救
a一旦发生池内人员窒息昏倒，而又不能迅速救出时，应立即采用人工办法向池内送风，输入新鲜空气，切不可盲目入池抢救，以免
造成连续发生窒息中毒事故。更新空气后下池人员要遵照“下池人员，腋下系上结实的安全绳，池外要有专人看护，入池人员稍感不适，看护人员应立即将其拉出池外到通风阴凉处休息”。
b将窒息人员抬到地面阴凉避风处，解开上衣和裤带并注意保暖；较重的病人应送往就近的医院抢救。
②沼气烧伤的急救措施：
a灭火。被沼气烧伤的人员，应迅速脱掉着火的衣服，或由他人采取泼水等各种办法进行灭火；切不可用手扑打；更不能仓惶奔跑，助长火势；如在池内着火，要从上往下泼水灭火，并尽快将人员救出池外。
b保护创面。灭火后，先剪开被燃烂的衣服，用清水冲洗身上的脏物，并用清洁衣服或被单保护创面或全身，寒冷季节应注意保暖，尽快送医院治疗。
沼气知识知多少
一、认识沼气
（一）什么是沼气？
沼气是一种可燃气体，由于这种气体最先是在沼泽中发现的，所以称为沼气。
（二）沼气是怎样产生的?
沼气是有机物在隔绝空气和一定的温度、湿度、酸碱度等的条件下，经过沼气细菌的作用产生的一种可燃气体。
（三）沼气含有哪些成分?
沼气是一种混合气体，主要成分是甲烷(ch4)、其余为二氧化碳(co2)、氧气(02)、氮气(n2)和硫化氢(h2s)。其中甲烷含量约为55％一70％，二氧化碳含量约为30％——45％。
（四）沼气的物理、化学性质怎样?
沼气的主要成分是甲烷。甲烷是无色、无臭的气体，分子式ch4，分子量为16．04，在0 0c、101325pa标准状态下，甲烷对空气的相对密度为0.5548，沼气约为0.94；甲烷的热值为35.9mj/m3，沼气低热值20-25mj/m3。
二、沼气用途
农村家用沼气池生产的沼气主要用来做生活燃料。修建一个容积为6立方米的沼气池，每天投入相当于4头猪的粪便发酵，它所产的沼气能解决4口人家庭点灯、做饭的燃料问题。
沼气还可以用于农业生产中，如温室保温、烘烤农产品、沼气防蛀、储备粮食、水果保鲜等。沼气也可发电做农机动力，大、中型沼气工程生产的沼气可用来发电、烧锅炉、加工食品、采暖或供给城市居民使用。例如，河南南阳市从20世纪70年代开始至今，有3万户城市居民使用沼气。
修建沼气池有哪些好处？
多年来的实践证明，农村办沼气是一举多得的好事。它能给国家、集体和农民带来许多好处，是我国农村建设的一件大事。农村办沼气的好处，概括起来主要有以下几个方面。
第一、农村办沼气是解决农村燃料问题的重要途径之一。一户3～4口人的家庭，修建一口容积为6立方米左右的沼气池，只要发酵原料充足，并管理得好，就能解决点灯、煮饭的燃料问题。凡是沼气办得好的地方，农户的卫生状况及居住环境大有改观，尤其是广大农妇通过使用沼气，从烟熏火燎的传统炊事方式中解脱出来。办沼气也有利于保护林草资源，促进植树造林的发展，减少水土流失，改善农业生态环境
第二，农村办沼气可以改变农业生产条件，促进农业生产发展。
（1）增加肥料办起沼气后，过去被烧掉的大量农作物秸杆和畜禽粪便加入沼气池密闭发酵，即能产气，又沤制成了优质的有机肥料，扩大了有机肥料的来源。同时，人畜粪便、秸杆等经过沼气池密闭发酵，提高了肥效，消灭寄生虫卵等危害人们健康的病原菌。沼气办得好，有机肥料能成倍增加，粮食、蔬菜、瓜果连年增产，同时产品的质量也大大提高，生产成本下降。
（2）增强作物抗旱、防冻能力，生产绿色食品凡是施用沼肥的作物均增强了抗旱防冻的能力，提高秧苗的成活率。由于人畜粪便及秸秆经过密闭发酵后，在产生沼气的同时，还产生一定量的沼肥，沼肥中因存留丰富的氨基酸b族维生素、各种水解酶、某些植物激素和对病虫害有明显抑制作用的物质，所以是各类农作物、花卉、果树、蔬菜等的优良有机肥料，对各类作物均具有促进生产、增产、抗寒、抗病虫之功能。施用沼肥不但节省化肥、农药的喷施量，也有利于生产绿色食品。
（3）有利于发展畜禽养殖办起沼气后，有利于解决“三料”（燃料、饲料和肥料）的矛盾，促进畜牧业的发展。
（4）节省劳动力和资金办起沼气后，过去农民拣柴、运煤花费的大量劳动力就能节约下来，投入到农业生产第一线上去。同时节省了买柴、买煤、买农药、化肥的资金，使办沼气的农户减少了日常的经济开支，得到实惠。
第三，农村办沼气，有利于保护生态环境，加快实现农业现代化。用沼气作动力燃料，开动柴油机（或汽油机）用于抽水、发电、打米、磨面、粉碎饲料等，效益十分显著，深受农民欢迎。柴油机使用沼气的节油率一般为70％～80％。用沼气作动力燃料，清洁无污染，制取方便，成本又低，既能为国家节省石油制品，又能降低作业成本，为实现农业现代化开辟了新的动力资源，是农村一项重要的能源建设。
第四，农村办沼气是卫生工作的一贡重大变革。消灭血吸虫病、钩虫病等寄生虫病的一项关键措施，就是搞好人畜粪便管理。办起沼气后，人、畜粪便都投入到沼气池密闭发酵，粪便中寄生虫卵可以减少95％左右，农民居住的环境卫生大有改观，控制和消灭寄生虫病，为搞好农村除害灭菌工作找到了一条新的途径。
第五，农村办沼气，推动了农村科学技术普及工作的发展，生动地显示出科学技术对提高生产力的巨大作用。
沼气起源
西北农林科技大学农业部沼气西北工作站邱凌
在气温较高的夏、秋季，经常可以看到，从沼泽、阴沟、污水塘或粪坑的底部不断地冒出许多小气泡，收集这些小气泡，用火去点便可产生蓝色火苗，这就是沼气。由于这种可燃气体最初是从沼泽、池塘中发现的，所以叫做沼气。从实质上讲，沼气是生物质在厌氧条件下，经微生物分解作用而产生出来的一种气体，因此，学名叫生物气。沼气分为天然沼气和人工沼气两大类。天然沼气是在自然环境条件下，有机质被微生物厌氧分解产生的，是自发的厌氧发酵产物。人工沼气是在人为创造厌氧微生物所需要的营养条件和环境条件下，在特定的装置里，积累高浓度厌氧微生物，分解发酵配制好的有机质而产生的。
沼气在自然界中分布极广，不仅池沼中有，其他许多地方，象沼泽、粪窖、阴沟、水田、海洋深处，以及人和动物的消化道中都有存在。譬如，牛的瘤胃就相当于一个沼气池，每天吃进去的饲料，经瘤胃中微生物的作用，产生出大量的气体，其中就含有甲烷成分，并在嗝气时逸出。总之，在自然界各种厌氧生态系统中，都普遍存在微生物产生甲烷的作用，都可能产生沼气。
沼气生产工艺流程 图7-1工艺流程简图二、工艺流程简述
厌氧消化的主要粪源为项目所在地周边的养殖场的猪粪、秸秆、餐厨垃圾和园区及周边的蔬菜残余，猪粪有干清猪粪和水冲猪粪。干清猪粪、秸秆和蔬菜残余这三种原料采用固体进料系统进料，水冲猪粪和餐厨垃圾采用液体进料系统进料。 秸秆经过X-Ripper破碎机破碎后，通过铲车输送至预混池中，预混池中装有潜水搅拌机，可将破碎的秸秆和水充分混匀（TS为7.5%），混匀后的物料采用螺杆进料泵泵送至生物预处理发酵罐，生物预处理后的秸秆溢流至出料池后用螺杆泵泵送至快速混合系统。 蔬菜残余经X-Ripper破碎机破碎后，用铲车输送至固体进料系统，干清猪粪也被加到固体进料系统中，然后通过无轴螺旋输送机输送至快速混合系统，从厌氧反应器泵出的出料也被输送到快速混合系统。经预处理的秸秆、破碎的蔬菜残余、猪粪、工艺水和反应罐的出料在快速混合系统中混合并最终被输送到厌氧反应罐中。 水冲猪粪、破碎后的餐厨垃圾在混料池中混合均匀后经螺杆泵泵入厌氧反应罐中。 厌氧反应罐内设中轴搅拌装置，罐内物料呈全混状态，在适宜的碱度、温度条件下确保厌氧反应充分进行。厌氧反应产生的沼气经净化系统净化后部分供居民用气，其余部分经由净化提纯、高压储气柜储存后运送至加气站；消化罐内出来的残渣由螺杆泵输送至换热器经热交换后流入缓冲池，再由污泥泵输送入卧螺式离心分离机进行固液分离，分离后的沼渣沼液作为有机肥厂的原料，根据市场需求生产有机肥。出于安全因素的考虑，需要在变压吸附系统前设置一个沼气火炬。 设置换热器回收出料热量，进行余热利用，减少外加热量，进而减少能源消耗。设置燃煤锅炉以补充余热回收热量的不足，在厌氧消化罐内设置加热盘管，维持厌氧反应稳定运行的温度。 1、预处理工艺 秸秆单独收集，收集后先进行粉碎，然后采用生物预处理。 蔬菜残余单独收集，收集后进行破碎。 猪粪经过格栅，去除石块、塑料等大的无机物质。
2 沼气池的建造技术 2.1 沼气的基本知识 2.1.1 沼气及其产生过程 沼气是有机物质在厌氧环境中，在一定的温度、湿度、酸碱度的条件下，通过微生物发酵作用，产生的一种可燃气体。由于这种气体最初是在沼泽、湖泊、池塘中发现的，所以人们叫它沼气。沼气含有多种气体，主要成分是甲烷(CH4)。沼气细菌分解有机物，产生沼气的过程，叫沼气发酵。根据沼气发酵过程中各类细菌的作用，沼气细菌可以分为两大类。第一类细菌叫做分解菌，它的作用是将复杂的有机物分解成简单的有机物和二氧化碳(CO2)等。它们当中有专门分解纤维素的，叫纤维分解菌；有专门分解蛋白质的，叫蛋白分解菌；有专门分解脂肪的，叫脂肪分解菌；第二类细菌叫含甲烷细菌，通常叫甲烷菌，它的作用是把简单的有机物及二氧化碳氧化或还原成甲烷。因此，有机物变成沼气的过程，就好比工厂里生产一种产品的两道工序：首先是分解细菌将粪便、秸秆、杂草等复杂的有机物加工成半成品——结构简单的化合物；再就是在甲烷细菌的作用下，将简单的化合物加工成产品——即生成甲烷。 2.1.2 沼气的成分 沼气是一种混合气体，它的主要成分是甲烷，其次有二氧化碳、硫化氢(H2S)、氮及其他一些成分。沼气的组成中，可燃成分包括甲烷、硫化氢、一氧化碳和重烃等气体；不可燃成分包括二氧化碳、氮和氨等气体。在沼气成分中甲烷含量为55%～70%、二氧化碳含量为28%～44%、硫化氢平均含量为0.034%。 2.1.3 沼气的理化性质 沼气是一种无色、有味、有毒、有臭的气体，它的主要成分甲烷在常温下是一种无色、无味、无臭、无毒的气体。甲烷分子式是CH4，是一个碳原子与四个氢原子所结合的简单碳氢化合物。甲烷对空气的重量比是0.54，比空气约轻一半。甲烷溶解度很少，在20℃、0.1千帕时，100单位体积的水，只能溶解3个单位体积的甲烷。 甲烷是简单的有机化合物，是优质的气体燃料。燃烧时呈蓝色火焰，最高温度可达 1?400? ℃左右。纯甲烷每立方米发热量为36.8千焦。沼气每立方米的发热量约23.4千焦，相当于0.55千克柴油或0.8千克煤炭充分燃烧后放出的热量。从热效率分析，每立方米沼气所能利用的热量，相当于燃烧3.03千克煤所能利用的热量。 2.2 家用沼气池的类型 随着我国沼气科学技术的发展和农村家用沼气的推广，根据当地使用要求和气温、地质等条件，家用沼气池有固定拱盖的水压式池、大揭盖水压式池、吊管式水压式池、曲流布料水压式池、顶返水水压式池、分离浮罩式池、半塑式池、全塑式池和罐式池。形式虽然多种多样，但是归总起来大体由水压式沼气池、浮罩式沼气池、半塑式沼气池和罐式沼气池四种基本类型变化形成的。与四位一体生态型大棚模式配套的沼气池一般为水压式沼气池，它又有几种不同形式。 2.2.1 固定拱盖水压式沼气池 固定拱盖水压式沼气池有圆筒形(见图2.1)、球形(见图2.2)和椭球形(见图2.3) 三种池型。这种池型的池体上部气室完全封闭，随着沼气的不断产生，沼气压力相应提高。这个不断增高的气压，迫使沼气池内的一部分料液进到与池体相通的水压间内，使得水压间内的液面升高。这样一来，水压间的液面跟沼气池体内的液面就产生了一个水位差，这个水位差就叫做“水压”(也就是U形管沼气压力表显示的数值)。用气时，沼气开关打开，沼气在水压下排出；当沼气减少时，水压间的料液又返回池体内，使得水位差不断下降，导致沼气压力也随之相应降低。这种利用部分料液来回串动，引起水压反复变化来贮存和排放沼气的池型，就称之为水压式沼气池。
2 沼气池的建造技术 沼气的基本知识 2.1.1 沼气及其产生过程 沼气是有机物质在厌氧环境中，在一定的温度、湿度、酸碱度的条件下，通过微生物发酵作用，产生的一种可燃气体。由于这种气体最初是在沼泽、湖泊、池塘中发现的，所以人们叫它沼气。沼气含有多种气体，主要成分是甲烷(CH4)。沼气细菌分解有机物，产生沼气的过程，叫沼气发酵。根据沼气发酵过程中各类细菌的作用，沼气细菌可以分为两大类。第一类细菌叫做分解菌，它的作用是将复杂的有机物分解成简单的有机物和二氧化碳(CO2)等。它们当中有专门分解纤维素的，叫纤维分解菌；有专门分解蛋白质的，叫蛋白分解菌；有专门分解脂肪的，叫脂肪分解菌；第二类细菌叫含甲烷细菌，通常叫甲烷菌，它的作用是把简单的有机物及二氧化碳氧化或还原成甲烷。因此，有机物变成沼气的过程，就好比工厂里生产一种产品的两道工序：首先是分解细菌将粪便、秸秆、杂草等复杂的有机物加工成半成品——结构简单的化合物；再就是在甲烷细菌的作用下，将简单的化合物加工成产品——即生成甲烷。 ? 2.1.2 沼气的成分 沼气是一种混合气体，它的主要成分是甲烷，其次有二氧化碳、硫化氢(H2S)、氮及其他一些成分。沼气的组成中，可燃成分包括甲烷、硫化氢、一氧化碳和重烃等气体；不可燃成分包括二氧化碳、氮和氨等气体。在沼气成分中甲烷含量为55%～70%、二氧化碳含量为28%～44%、硫化氢平均含量为%。 ? 2.1.3 沼气的理化性质 沼气是一种无色、有味、有毒、有臭的气体，它的主要成分甲烷在常温下是一种无色、无味、无臭、无毒的气体。甲烷分子式是CH4，是一个碳原子与四个氢原子所结合的简单碳氢化合物。甲烷对空气的重量比是，比空气约轻一半。甲烷溶解度很少，在20℃、千帕时，100单位体积的水，只能溶解3个单位体积的甲烷。 甲烷是简单的有机化合物，是优质的气体燃料。燃烧时呈蓝色火焰，最高温度可达1400 ℃左右。纯甲烷每立方米发热量为千焦。沼气每立方米的发热量约千焦，相当于千克柴油或千克煤炭充分燃烧后放出的热量。从热效率分析，每立方米沼气所能利用的热量，相当于燃烧千克煤所能利用的热量。 ? 家用沼气池的类型 随着我国沼气科学技术的发展和农村家用沼气的推广，根据当地使用要求和气温、地质等条件，家用沼气池有固定拱盖的水压式池、大揭盖水压式池、吊管式水压式池、曲流布料水压式池、顶返水水压式池、分离浮罩式池、半塑式池、全塑式池和罐式池。形式虽然多种多样，但是归总起来大体由水压式沼气池、浮罩式沼气池、半塑式沼气池和罐式沼气池四种基本类型变化形成的。与四位一体生态型大棚模式配套的沼气池一般为水压式沼气池，它又有几种不同形式。 ? 2.2.1 固定拱盖水压式沼气池 固定拱盖水压式沼气池有圆筒形(见图、球形(见图和椭球形(见图三种池型。这种池型的池体上部气室完全封闭，随着沼气的不断产生，沼气压力相应提高。这个不断增高的气压，迫使沼气池内的一部分料液进到与池体相通的水压间内，使得水压间内的液面升高。这样一来，水压间的液面跟沼气池体内的液面就产生了一个水位差，这个水位差就叫做“水压”(也就是U形管沼气压力表显示的数值)。用气时，沼气开关打开，沼气在水压下排出；当沼气减少时，水压间的料液又返回池体内，使得水位差不断下降，导致沼气压力也随之相应降低。这种利用部分料液来回串动，引起水压反复变化来贮存和排放沼气的池型，就称之为水压式沼气池。
沼气发酵 食品院轻化071 肖小根 目录 ?课程感言 ?沼气发酵简介 ?沼气发酵机理 ?沼气发酵工艺 ?沼气发酵工艺条件 ?沼气池的类型 ?沼气的利用与前景 ?中国发展沼气产业的现实意义 课程感言 “发酵工程原理与技术”这门课程内容分为五篇，前三篇从原料到产物阐述了发酵的整个过程后两篇是对发酵工程的延伸。第五篇讲述的“发酵工厂废物处理和清洁生产技术”是目前我们国家及至全世界都在致力于发展的技术，以应对日趋严重的能源、资源和环境危机。 整本书的主要内容侧重于对发酵工程原理的介绍，大部分内容与“工业微生物学”和“生物化工”相类似，可以说是以往学习的相关知识的综合，在学习过程中也是一种巩固。我认为学习这门课程的目的最重要还是要知道如何去运用它。在本教中关于发酵工程的应用内容不多主要集中在第五篇：关于发酵工厂废物处理和清洁生产技术的介绍。这部分内容我也大略地看过，由于全球环境污染日趋严重，节能减排、防污治污技术必然成为全球的聚集点。对于这方面的内容我也比较感兴趣，我希望能找到一种技术，通过查找一些资料来系统地它认识和了解，同时也希望以此作为一根主线用具体的例子来串连起教材的所有内容，最终我选择了沼气发酵。选择它的理由有三点：1、更贴近于实际生活；2、它能够在节能减排、资源循环利用的条件下有效地改善农村居民的生活；3、该技术已经成熟，相关资料比较多，但亟待大力推广，学习它在将来更有可能用得上。 在介绍沼气发酵这一技术中，我主要引用了：《微生物学教程》（第二版高教出版社周德庆主编）和《发酵工程》（科学出版社韦革宏杨祥主编）和百度关于沼气发酵的内容。 我希望能够通过对“沼气发酵”的全面了解，以后自己可以来建造沼气池。
课后作业(十三) [基础巩固] 一、甲烷的结构、存在和用途 1．在我国的南海、东海海底已发现天然气(含甲烷等)的水合物，它易燃烧，外形似冰，被称为“可燃冰”。“可燃冰”的开采，有助于解决人类面临的能源危机。下列说法正确的是( ) ①甲烷属于烃类②在相同条件下甲烷的密度大于空气 ③甲烷难溶于水④可燃冰是一种极具潜力的能源 A．①②③B．②③④ C．①③④D．①②④ [解析]甲烷是最简单的烃，难溶于水，因其相对分子质量为16，故相同条件下密度小于空气，甲烷燃烧放出较多的热量且产物为CO2和H2O，所以可燃冰是一种极具潜力的能源，因此C项正确。 [答案] C 2．能够证明甲烷分子空间结构为正四面体的事实是( ) A．甲烷的四个碳氢键的强度相等 B．甲烷的四个碳氢键的键长相等 C．甲烷的一氯代物只有一种 D．甲烷的二氯代物只有一种 [解析]甲烷无论是正四面体结构，还是正方形的平面结构，CH4中都含有4个相同的C—H，键的强度、键长均相等；且一氯代物均只有一种。所以A、B、C三项错误；CH2Cl2若是正方形的平面结构，则其结构应有两种，即 ，若是正四面体结构，则其结构只有一种；所以D项正确。 [答案] D 3．下列关于甲烷分子结构的说法正确的是( )
A ．甲烷分子的电子式为 ，分子中各原子都达到8电子稳定结构 B ．甲烷分子中的化学键全部为非极性键 C ．CH 4分子比SiH 4分子稳定，说明碳元素的非金属性比硅元素的非金属性强 D ．CH 3Cl 的四个价键的键长和强度相同，夹角相等 [解析] 甲烷分子中H 原子最外层只有2个电子，不是8电子稳定结构，A 项错误；甲烷分子中的化学键均为极性键，B 项错误；元素的非金属性越强，其简单氢化物越稳定，反之也成立，C 项正确；一氯甲烷中C —Cl 键与C —H 键的键长和强度不同，故四个键的键角也不完全相等，D 项错误。 [答案] C 二、甲烷的燃烧及相关计算 4．鉴别甲烷、一氧化碳和氢气等三种无色气体的方法是( ) A ．通入溴水―→通入澄清石灰水 B ．点燃―→罩上涂有澄清石灰水的烧杯 C ．点燃―→罩上干冷烧杯―→罩上涂有澄清石灰水的烧杯 D ．点燃―→罩上涂有澄清石灰水的烧杯―→通入溴水 [解析] 点燃，用干燥的烧杯可以检验出是否生成水，从而确定原气体是否含有氢元素；用涂有澄清石灰水的烧杯可检验出是否生成CO 2，从而确定原气体中是否含有碳元素。 [答案] C 5．将标准状况下11.2 L 甲烷和22.4 L 氧气混合点燃，恢复到原状况后，气体的体积为( ) A ．11.2 L B ．22.4 L C ．33.6 L D ．44.8 L [解析] CH 4＋2O 2――→点燃 CO 2＋2H 2O ，因标准状况下11.2 L 甲烷与22.4 L 氧气恰好完全反应生成11.2 L 的CO 2气体，此时H 2O 不是气体，故选A 。 [答案] A 三、取代反应的理解 6．下列化学反应中不属于取代反应的是( ) A ．CH 2Cl 2＋Br 2――→光照 CHBrCl 2＋HBr
第1课时甲烷的性质 课后篇巩固提升 基础巩固 1.下列有关有机化合物的说法不正确的是( ) A.有机化合物都易燃烧 B.有机化合物中一定含碳元素 C.有机化合物的熔、沸点一般较低 ,如CCl4可做灭火剂。 ,科学家在海底发现了一种冰状物质——可燃冰,其有效成分为甲烷,下列说法正确的是( ) ①甲烷属于烃类②在相同条件下,甲烷的密度大于空气③甲烷难溶于水④可燃冰是一种极具潜力的能源 B.②③④ C.①③④ D.①②④ ,属于正四面体结构的是( ) https://www.doczj.com/doc/e610882747.html,l4 B.CHCl3 2 D.CH3Cl CCl4是正四面体,另外三种物质都只是四面体,但不是正四面体。 ( ) A.CH4C+2H2 B.2HI+Cl22HCl+I2 C.CH4+2O2CO2+2H2O 2CH3Cl+HCl 项属于分解反应;B项属于置换反应;C项属于氧化反应;D项属于取代反应,要从反应实质的 ( ) A.甲烷分子的立体构型是正四面体,所以,CH2Cl2有两种不同构型 B.甲烷可以与氯气发生取代反应,因此,可以使氯水褪色 C.甲烷能够燃烧,在一定条件下会发生爆炸,因此,是矿井安全的重要威胁之一 KMnO4溶液褪色 项,由于甲烷是正四面体结构,四个顶点中任意两个氢原子都是相邻关系,故CH2Cl2只有一种B项,CH4只能跟氯气在光照下反应,与氯水不反应。D项,CH4比较稳定,不能被酸性KMnO4溶液 3种无色气体的方法,是将它们( ) A.先后通入溴水和澄清石灰水 B.点燃后罩上涂有澄清石灰水的烧杯 C.点燃,先后罩上干燥的冷烧杯和涂有澄清石灰水的烧杯 ,通入溴水 4、CO和H2与溴水、澄清石灰水都不反应,A项不可选。CH4和CO燃烧都生成CO2,B、D项不 ,涂有澄清石灰水的烧杯可检验燃烧产物中是否有CO2生成。
沼气及其产生过程 沼气是有机物质在厌氧环境中，在一定的温度、湿度、酸碱度的条件下，通过微生物发酵作用，产生的一种可燃气体。由于这种气体最初是在沼泽、湖泊、池塘中发现的，所以人们叫它沼气。沼气含有多种气体，主要成分是甲烷(CH4)。沼气细菌分解有机物，产生沼气的过程，叫沼气发酵。根据沼气发酵过程中各类细菌的作用，沼气细菌可以分为两大类。第一类细菌叫做分解菌，它的作用是将复杂的有机物分解成简单的有机物和二氧化碳(CO2)等。它们当中有专门分解纤维素的，叫纤维分解菌；有专门分解蛋白质的，叫蛋白分解菌；有专门分解脂肪的，叫脂肪分解菌；第二类细菌叫含甲烷细菌，通常叫甲烷菌，它的作用是把简单的有机物及二氧化碳氧化或还原成甲烷。因此，有机物变成沼气的过程，就好比工厂里生产一种产品的两道工序：首先是分解细菌将粪便、秸秆、杂草等复杂的有机物加工成半成品——结构简单的化合物；再就是在甲烷细菌的作用下，将简单的化合物加工成产品——即生成甲烷。 沼气系统由哪几部分组成？
我国户用沼气系统多属于地下水压式沼气发酵系统，可分为两大类，即静态沼气发酵系统和动态沼气发酵系统。静态沼气发酵系统的代表性池型是标准水压沼气池，动态沼气发酵系统以北方地区的旋流布料自动循环太阳能沼气池为代表。标准水压式沼气池主要有进料间、发酵间、出料间、水压间、导气管、天窗盖等构成。旋流布料自动循环太阳能沼气池，在旧池构成的基础上增值了旋流布料墙、水压酸化间、抽渣管、单向阀太阳能增温装置等构件。 怎样安全使用沼气 沼气是一种取之不尽、用之不竭且清洁、卫生、投资少，能给人类造福的生物能源。但是它和水、电、天然气一样，当人们没有掌握它的安全使用知识和技术的时候，也会给人类带来灾害。使用沼气容易发生的事故，主要是窒息中毒、烧伤和火灾等。 一、“安全第一、预防为主”。这是生产和利用沼气中仍须遵循的基本方针。过去一些地方因对沼气特性和安全使用的科学知识宣传不够，曾经发生多起因沼气用户缺乏安全使用沼气知识而引起的中毒、窒息、火灾、淹溺等严重安全事故，造成生命和财产的重大损失。因此，宣传和普及安全使用沼气的科学知识是发展沼气建设必须高度重视和认真抓好的工作。 二、安全使用沼气知识教育。主要针对沼气生产工，包括一般生产技术知识教育、一般安全使用沼气科学知识教育和专业安全技术知识教育。沼气生产工通过沼气安全使用教育，提高技能，防止误操作；
沼气的起源及发展历史 一、沼气的起源 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，有气泡咕嘟咕嘟往外冒出，气温越高，气泡冒得越多，如果我们把这些小气泡收集起来，用火一点，它就会燃烧。这些气泡内的气体，就是沼气。由于最初人们在沼泽中发现这种气体，所以就给它命名为“沼气”。又因沼气是生物在厌氧条件下产生出来的气体，因此又叫生物气。 根据沼气的来源不同，沼气分为天然沼气和人工沼气两大类。天然沼气是在自然环境条件下有机质被微生物厌氧分解产生的，是自发的厌氧发酵产物。人工沼气是在人为创造厌氧微生物所需要的营养条件和环境条件下，在特定的装置里，积累高浓度厌氧微生物，分解发酵配制好的有机质而产生的。 在自然界中，沼气分布非常广泛。除人工制取沼气外，沼泽、粪窖、阴沟、城市下水道、海洋深处以及人和动物的消化道中都有沼气存在。譬如：反刍动物的瘤胃就是一个典型的沼气发生器，在牛的瘤胃中有大量的沼气发酵细菌，这些细菌通过消化分解纤维，形成甲烷和二氧化碳，当其打嗝时，这些气体释放出来。自然界稻田中有机质在厌氧情况下，经微生物作用也会释放出甲烷。城市生活污水的地下管网，生活垃圾的填埋场都在自然环境下进行着沼气发酵。总之，沼气发酵是自然界普遍存在的厌氧发酵过程，只要存在厌氧生态系统，就普遍产生沼气，每年从这些地方产生释放到大气中的甲烷可达13亿吨之多，约占大气中甲烷来源总量的90%。天然气也是一种生物气，它是远古年代地底下的动植物残体及其它有机物质在厌氧条件下，经微生物的分解产生的高品位气体燃料，其甲烷含量比沼气中甲烷含量高，一般在95%左右。 二、沼气的成份及燃烧特性 沼气是各种有机物质在隔绝空气，并有适宜温、湿度条件下，经过微生物的发酵作用而产生的一种可燃性气体。它不是单一的气体，而是由多种气体组成的混合气体，含有甲烷、二氧化碳、硫化氢、一氧化碳、氢、氧、氮等气体。其中主要成分是甲烷和二氧化碳，甲烷占总体积的55～70%，二氧化碳含量为30～45%。其它几种气体含量较少，一般不超过总体积的2%。 沼气燃烧主要是甲烷的燃烧。甲烷是一种理想的气体燃料，它无色、无味、无毒，分子式为CH4，分子量为16.04，它和适量的空气混合后即可燃烧，每立方米纯甲烷发热量为34000焦耳，燃烧时发出蓝色的火焰，并放出大量热能。 每立方米沼气的发热量约为20800～23600焦耳，即1立方米沼气完全燃烧后，能产生相当于0.7公斤无烟煤提供的能量。由于沼气中含有硫化氢，常会闻到臭鸡蛋的气味，点火
课时分层作业(十一) (建议用时：30分钟) [合格基础练] 1．下列化合物不是有机化合物的是( ) A．CH 4B．CHCl 3 C．CO 2D．CH 3 COOH [答案] C 2．在我国的南海、东海海底已发现天然气(含甲烷等)的水合物，它易燃烧，外形似冰，被称为“可燃冰”。“可燃冰”的开采，有助于解决人类面临的能源危机。下列说法正确的是( ) ①甲烷属于烃类②在相同条件下甲烷的密度大于空气 ③甲烷难溶于水④可燃冰是一种极具潜力的能源 A．①②③B．②③④ C．①③④D．①②④ C [甲烷是最简单的烃，难溶于水，因其相对分子质量为16，故相同条件下 密度小于空气，甲烷燃烧放出较多的热量且产物为CO 2和H 2 O，所以可燃冰是一种 极具潜力的能源，因此C正确。] 3．下列物质分子中，属于正四面体结构的是( ) A．CCl 4B．CHCl 3 C．CH 2Cl 2 D．CH 3 Cl [答案] A 4．取一支硬质大试管，通过排饱和食盐水的方法先后收集半试管甲烷和半试管氯气(如图)，下列对于试管内发生的反应及现象的说法正确的是( ) A．此反应无光照也可发生 B．甲烷和Cl 2反应后的产物只有CH 3 Cl和HCl C．盛放饱和食盐水的水槽底部会有少量晶体析出
D．CH 4和Cl 2 完全反应后液面上升，液体充满试管 C [甲烷与Cl 2在光照条件下发生取代反应生成CH 3 Cl、CH 2 Cl 2 、CHCl 3 、CCl 4 和HCl，其中CH 2Cl 2 、CHCl 3 、CCl 4 是油状液体，CH 3 Cl是气体，故液体不会充满试 管，A、B、D三项错误。甲烷与Cl 2 反应后产物最多的是HCl，HCl溶于饱和食盐水会有少量NaCl晶体析出，C项正确。] 5．下列反应属于取代反应的是( ) A．C 2H 4 ＋3O 2 ――→ 点燃 2CO 2 ＋2H 2 O B．Zn＋CuSO 4===ZnSO 4 ＋Cu C．CH 2Cl 2 ＋Cl 2 ――→ 光 CHCl 3 ＋HCl D．CH 2===CH 2 ＋Br 2 ―→ [答案] C 6．瓦斯爆炸是空气中含甲烷5%～15%(体积分数)时遇火所产生的，发生爆炸最剧烈时，甲烷在空气中的体积分数大约为 ( ) A．10.5% B．9.5% C．8% D．5% B [由CH 4＋2O 2 ――→ 点燃 CO 2 ＋2H 2 O可知，瓦斯爆炸最剧烈时，CH 4 和O 2 的体积比 应为1∶2，因此CH 4与空气的体积比为1∶(2× 100 21 )＝ 21 200 ，那么它在空气中的体 积分数为21 200＋21 ×100%≈9.5%。] 7．如图所示，U形管的左端被水和胶塞封闭，充有甲烷和氯气(体积比为1∶4)的混合气体，假定氯气在水中的溶解可以忽略不计。将封闭有甲烷和氯气的混合气体的装置放置在光亮的地方，让混合气体缓慢反应足够长的时间。 (1)假设甲烷与氯气充分反应，且只生成一种有机物，请写出该反应的化学方程式_________________________________________________________________
第一节最简单的有机化合物——甲烷 第1课时甲烷 (时间:40分钟) 知识点题号 有机物判断与计算3,8,11,12 甲烷的结构与性质1,2,4,5,7 综合6,9,10,13,14 基础过关 1.(2016·甘肃庆阳期末)下列关于甲烷分子结构的叙述中,正确的是( D ) A.甲烷分子中C、H原子间是离子键 B.甲烷分子的空间结构是正方体 C.甲烷的结构式为CH4 D.甲烷分子中4个碳氢键完全相同 解析:非金属元素之间形成共价键,甲烷分子中C、H原子间是共价键,A错误;甲烷分子是空 间正四面体结构,结构式为,4个碳氢键完全相同,B、C错误,D正确。 2.(2017·黑龙江哈尔滨六中期中)下列关于甲烷的说法正确的是( B ) A.实验室可用向上排空气法收集甲烷 B.甲烷点燃之前需要验纯 C.甲烷可以与溴水发生取代反应 D.甲烷在空气中燃烧只可能生成CO2和H2O 解析:甲烷的密度比空气的小,不能用向上排空气法收集,A错误;甲烷与溴蒸气能发生取代反应,与溴水不能发生取代反应,C错误;甲烷在空气中若不完全燃烧,会产生CO,D错误。 3.下面列举的是某化合物的组成和性质,能说明该物质肯定是有机物的是( A ) A.仅由碳、氢两种元素组成 B.仅由碳、氢、氧三种元素组成 C.在氧气中燃烧只生成二氧化碳 D.熔点低而且难溶于水 解析:烃都是有机化合物,A正确;碳酸(H2CO3)不属于有机物,B错误;单质碳、一氧化碳在氧气中燃烧只生成二氧化碳,它们均不属于有机物,C错误;Br2、CO等熔点低且难溶于水但不属于有机物,D错误。 4.为验证甲烷分子中含有碳、氢两种元素,可将其燃烧产物通过①浓硫酸;②澄清石灰水;③无水硫酸铜。正确的顺序是( D ) A.①②③ B.②③ C.②③① D.③② 解析:甲烷的燃烧产物是H2O和CO2,先通过无水硫酸铜(变蓝色),证明生成物中有H2O,则证明甲烷中含有氢元素;再通过澄清石灰水(变浑浊),证明生成物中有CO2,则证明甲烷中含有碳元素,D正确。
1.2.2 厌氧处理工艺选择 1、各类厌氧工艺性能概述 （1）完全混合厌氧工艺（CSTR） CSTR是在常规消化器内安装了搅拌装置，使发酵原料和微生物处于完全混合状态，该消化器常采用恒温连续投料或半连续投料运行，适用于高浓度及含有大量悬浮固体原料的处理。在该消化器内，新进入的原料由于搅拌作用很快与发酵期内的发酵液混合，使发酵池底浓度始终保持相对较低的状态。而其排除的料液又与发酵液的底物浓度相等，并且在出料时微生物也一起被排出，所以，出料浓度一般较高。该消化器具有完全混合的状态，其水力停留时间、污泥停留时间、微生物停留时间完全相等，即HRT=SRT=MRT。为了使生长缓慢的产甲烷菌的增殖和冲出速度保持平衡，要求HRT较长，一般要10-15d或更长的时间，进料浓度8%-12%。中温发酵时负荷为3-4kgCOD（m3.d），高温发酵为5-6 kgCOD（m3.d）。 CSTR的优点：1.可以进入高悬浮固体含量的原料；2.消化器内物料的均匀分布，避免了分层状态，增加了底物和微生物接触的机会；3. 消化器内温度分布均匀；4.进入消化器的抑制物质，能够迅速分散，保持较低的浓度水平；5.避免了浮渣、结壳、堵塞、气体逸出不畅和短流现象。 缺点：1.由于消化器无法做到使SRT和MRT在大于HRT的情况下运行，所以需要消化器体积较大；2.要有足够的搅拌，所以能量消耗较高；3.生产用大型消化器难以做到完全混合；4.底物流出该系统时未完全消化，微生物随出料而流失。 （2）厌氧接触工艺反应器 厌氧接触工艺反应器是完全混合式的，是在连续搅拌完全混合式厌氧消化反应器（CSTR）的基础上进行了改进的一种较高效率的厌氧反应器。反应器排出的混合液首先在沉淀池中进行固液分离，污水由沉淀池上部排出，沉淀池下部的污泥被回流至厌氧消化池内。这样的工艺既保证污泥不会流失，又可提高厌氧消化池内的污泥浓度，从而提高了反应器的有机负荷率和处理效率，与普通厌氧消化池相比，可大大缩短水力停留时间。目前，全混合式的厌氧接触反应器已被广泛应用于SS浓度较高的废水处理中。其不足之处在于，厌氧污泥经沉淀池再回流，温度变化较大，影响了厌氧处理效率的提高，同时，厌氧罐内的热能损失也较大。但因受水泵性能的限制，该装置进料的干物质浓度（TS%）为4-6%，故需配兑2.5-3倍于发酵原料重量的配料污水；还需多级“预处理”以去除堵察水泵和管道的秸草等较大固形物。 （3）厌氧滤器（AF） 厌氧滤器是采用填充材料作为微生物载体的一种高速厌氧反应器，厌氧菌在填充材料上附着生长，形成生物膜。生物膜与填充材料一起形成固定的滤床。厌氧滤床可分为上流式厌氧滤床和下流式厌氧滤床二种。污水在流动过程中生长并保持与充满厌氧细菌的填料接触，因为细菌生长在填料上将不随出水流失，在短的水力停留时间下可取得较长的污泥泥龄。厌氧滤器的缺点是填料载体价格较贵，反应器建造费用较高，此外，当污水中SS含量较高时，容易发生短路和堵塞。 （4）上流式厌氧污泥床反应器（UASB） 待处理的废水被引入UASB反应器的底部，向上流过由絮状或颗粒状厌氧污泥的污泥床。随着污水与污泥相接触而发生厌氧反应，产生沼气引起污泥床的扰动。在污泥床产生的沼气有一部分附着在污泥颗粒上，自由气泡和附着在污泥颗粒上的气泡上升至反应器的上部。污泥颗粒上升撞击到三相分离器挡板的下部，这引起附着的气泡释放；脱气的污泥颗粒沉淀回到污泥层的表面。自由状态下的沼气和由污泥颗粒释放的气体被收集在三相分离器锥顶部的集气室内。液体中包含一些剩余的固体物和生物颗粒进入到三相分离器的沉淀区内，剩余固体物和生物颗粒从液体中分离并通过三相分离器的锥板间隙回到污泥层。UASB反应器的特点在于可维持较高的污泥浓度，很长的污泥泥龄（30天以上），较高的进水容积负荷率，
***市***牧场沼气发酵工程 设 计 方 案
编制单位：武汉***环保科技有限公司 编制日期：二零一一年四月 目录 第一章概述 (3) 第一节项目概况 (3) 第二节设计原则 (3) 第三节设计范围 (4) 第二章沼气发酵工程总体设计 (5) 第一节主要设计依据 (5) 第二节沼气发酵工程建设规模 (6) 第三节沼气发酵工程位置 (6) 第四节污水水质 (6) 第五节工艺方案的确定 (7) 第六节治理工艺流程 (8) 第七节工艺流程特点 (9) 第三章沼气工程主要处理设施的设计及设备选型 (9) 第四章建筑结构设计 (12) 第一节概述 (12) 第二节结构设计 (12) 第五章电气 (13) 第一节范围 (13)
第二节供电电源 (13) 第三节负荷计算 (13) 第四节照明及接地保护 (13) 第六章消防篇 (15) 第一节防火等级 (15) 第二节防火措施 (15) 第七章机械设备设计 (16) 第一节设计原则 (16) 第二节设备选型 (16) 第八章节能设计 (17) 第九章劳动安全卫生 (18) 第一节主要安全隐患 (18) 第二节设计中采取的主要防范措施 (18) 第十章组织机构 (20) 第十一章工程指标 (21) 第十二章工程技术经济指标 (24) 第十三章施工期限 (25) 第一节施工时间 (25) 第二节保证施工进度的措施 (25) 第十四章中标后在设计及施工期采取的措施 (28) 第十五章调试操作运行管理和人员培训 (29) 第十六章存在的问题与建议 (30)
第一章概述 第一节项目概况 项目名称：奶牛养殖场沼气发酵工程 工程地址：***市大通区九龙岗陈巷村张小集东队 建设单位：***市***牧场 设计单位：武汉***环保科技有限公司 项目概况： ***市***牧场位于***市大通区九龙岗陈巷村张小集东队.常年存栏量为1000头，为社会提供大量优质绿色奶源。由于在养殖过程中会产生大量的负责有机高浓度废水，该废水是发酵产沼气的重要原料；为了响应国家的节能减排、变废为宝计划，***市***牧场的相关领导决定在该牧场建造一套产沼气工程，我司应该***牧场领导的委托，设计本《沼气发酵工程设计方案》，供有关领导参考。 第二节设计原则 1、贯彻执行国家和安徽省关于环保的政策，符合国家有关法规、规范及标准。 2、选择稳定可靠、技术先进、投资省、运行费用低、管理简单、维修费用少、运行灵活的产沼气工程的新工艺，确保产沼气量大且稳定。 3、通过设计中的总体优化，采用先进的节能技术，节约能源，最大限度低降低运行费用。 4、妥善处理和处置发酵过程中产生的各类沼液和沼渣，选用噪声小的设备，避免对环境造成污染。 5、结合建设场地的实际情况，在方便施工安装的前提下，力求各构筑物尽量集中，布置紧凑，节省占地。同时考虑发酵工程的整体建筑风格与养殖场建筑风格
1.4 实验研究目的，技术路线 我国目前的农作物发酵制沼气技术与发达国家相比,起步较晚,大型项目的运行经验相对较少。由于我国幅员辽阔,不同地域的农作物资源种类不同,其物理和化学性质也有较大的差别,加之我国不同地区年平均气温差别较大,使我国农作物厌氧发酵制备沼气的大型项目难有统一的设计参数标准。对于不同的大型沼气项目,必须结合项目实际的农作物种类和物性、气候条件、供热条件、沼液和沼渔的消纳和后续处理工艺、农作物的价格和最大运输半径、原料的储存和供料方式、发电机组的选型等因素进行综合考虑,才能使项目实施后获得最佳的经济和社会效益。 根据我国农作物制备沼气技术的应用现状,结合本文研究的农作物制备沼气项目实际案例,本文的研究目的为:;研究发酵原料的物理化学性质和产气率,提出合理估算农作物（主要是黄瓜藤）和粒径的方法,为项目实例提供工艺选择、系统设计和经济性计算提供可靠依据。 为了实现上述目的,本文研究内容主要集中如下几个方面: （1）研究农作物破碎预处理的特点,为合理计算破碎预处理能耗提供计算方法。 （2）研究了黄瓜藤的鲜活度对发酵产气量和产气速率等因素的影响。 （3）不同投配率对发酵产气量和产气速率等因素的影响；为了厌氧发酵反应的持续反应，同时还研究不同投配率对于pH值的影响。 1.5 论文章节安排 本论文共包括六章内容。 第一章介绍课题的研究背景，国内能源消费和可再生能源利用现状，以及课题的主要研究内容和意义。 第二章厌氧发酵反应制备沼气的基本原理和影响参数。
第三章阐述农作物的破碎原理，从中说明粒度与能耗间的关系，并且从能耗的角度分析不同粒度的颗粒的耗能情况。 第四章针对需要采用实验方法对各个因素进行研究，确定实验的数据测量的方法以及实验进行过程中需要的注意事项，防止实验失败。 第五章实验采用定制CSTR厌氧反应器对黄瓜藤在中温条件下进行厌氧消化反应实验，研究系统的稳定性能和产气性能。 第六章作出对课题的总结和展望，总结本课题的研究成果，并提出不足之处和以后还需进一步研究的方向。
第三章有机化合物 第一节最简单的有机化合物----甲烷（第1课时） 【学习目标】 1、了解甲烷在自然界的存在和用途。 2、掌握甲烷的电子式、结构式和甲烷的正四面体结构。 3、掌握甲烷的重要化学性质，并理解取代反应的涵义。 【本课新知识】 一、有机物 1、有机物的定义：，但为无机物。 2、大多数有机物的特点： (1)结构复杂(2)熔沸点低(3)难溶于水、易溶于有机溶剂( 4)易燃烧、不易导电、导热( 5)绝大多数有机物为非电解质，如乙醇、蔗糖等。 3、烃是指的有机物。其中是最简单的有机物。 二、甲烷的结构与性质 1、甲烷的存在：。 2、甲烷的分子式：，电子式：，结构式：。甲烷的分子分子结构及分子模型： 甲烷分子的结构特点为：①CH4是非极性分子②空间结构，碳原子位于氢原子位于，键角③碳氢单键 【思考】（Ⅰ）下列物质的结构CH3Cl、CH2Cl2 、CHCl3 、CCl4 （Ⅱ）如果甲烷是平面结构，则CH2Cl2有几种结构？ 3、甲烷的物理性质：色，味的气体，溶于水，密度空气。 4、甲烷的化学性质 在通常情况下，甲烷稳定，与、、不反应。但在特定条件下也能发生某些反应。 （1）甲烷的氧化反应
甲烷是一种优良的气体燃料，甲烷燃烧时，火焰呈_______________，生成___________和__________，燃烧的化学方程式为________________。甲烷气体在点燃前需______________。【思考】甲烷燃烧时，若在火焰上方罩一干燥的烧杯，会有何现象？如何证明反应中有二氧化碳生成？ （2）甲烷的取代反应 阅读教材P61【科学探究】，思考下列问题？ ①实验原理： ②实验现象（从试管内的液面、试管壁上的物质、试管中气体的颜色等方面描述） 【说明】 （Ⅰ）有机反应比较复杂，常伴有副反应发生，所以在书写有机反应方程式时一般用 符号而不用等号。 （Ⅱ）认识四种物质：CH3Cl、CH2Cl2 、CHCl3 、CCl4 （名称和状态）（Ⅲ）甲烷的取代反应是逐步进行的，故反应后的生成物成分有、、、四种有机物，其中最多。 （Ⅳ）甲烷取代反应的规律：取代氢原子，消耗氯气 5、取代反应的定义： 取代反应的特点：原子或原子团有上有下 【课堂训练】 1、用一支试管收集一定量的甲烷和氯气倒扣于盛有AgNO3溶液的水槽中，光照时会有怎样 的现象？ 2、（1）甲烷与溴水能发生反应吗？与溴蒸气呢？条件呢？ （2）假设1mol甲烷中的氢原子完全被取代，最多能与多少氯气反应？
1、沼气量理论计算公式： 沼气产量＝废水浓度（kgCOD/m3）×设备去除率（%）×废水日排放量（m3/d） ×产沼气率 产沼气率： 0.7 m3/kgCOD（理论值） 2、沼气换算燃煤公式 沼气含甲烷率：65%；甲烷热值：6000K/ m3 沼气与热值为4000K燃煤的换算公式： 燃煤量＝沼气产量×沼气含甲烷率×甲烷热值÷4000K 3、有关猪粪转化沼气率 一般来说，鲜猪粪含SS（固形物）20%，1公斤SS可以0.2-0.4 m3的沼气。 去除每千克COD产0.35方沼气，每方沼气相当于一公斤标准煤 实际产气计算去除COD千克数*0.35*0.8 除1公斤COD可产0.4方沼气，每方沼气可以发电1.2-1.6度 根据美国麦卡蒂教授的推算，每去除1kgCOD在理想状态下可产甲烷350L，折合含甲烷60%的沼气583L。每去除1kgBOD产生的沼气稍高，约为1m3左右。 一立方沼气等于0.714公斤标煤；日产1000立方沼气能节约714公斤标准煤.。一立方沼气产热值20514KJ。标准煤热值29306KJ。 20514/29306=0714 追问 可是培训时，老师说一立方沼气要等于3公斤标煤，因为沼气的利用热效率比煤高多了，沼气可达90%以上，而煤低多了。这样的算对吗？ 错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。 回答 能源的种类很多，所含的热量也各不相同，为了便于相互对比和在总量上进行研究，我国把每公斤含热7000大卡（29306千焦）的定为标准煤,也称标煤。另外，我国还经常将各种能源折合成标准煤的吨数来表示，如1吨秸秆的能量相当于0.5吨标准煤，1立方米沼气的能量相当于0.7公斤标准煤。
甲烷对全球气候暖化的影响 姓名：李萍 班级：高2010级04班 学号：20100404 摘要：随着全球人口的增长，人们对物质生活的要求越来越高，使得人类活动加剧，导致大气中温室气体的含量大量增加，全球暖化已经成为全世界所关注的热点。而甲烷作为一种温室气体，对温室效应的作用仅次于二氧化碳。到2005年，世界甲烷排放量达到6607490千吨，所以正确认识甲烷的产热机理和作用尤为重要。 关键词：甲烷全球气候暖化 1.引言 随着全球人口的增加，科学技术的突飞猛进，人们对大自然空间的夺取越来越剧烈，对自然环境的影响不断加大而且影响的范围也越来越大。所以，人类在创造伟大的同时，也在毁灭这份伟大，并付出了沉重的代价：能源危机、大气污染、水土流失、植被退化、厄尔尼诺、赤潮、臭氧层空洞等等全球气候变迁问题出现，使得地球的大气、土壤和水源遭到严重破坏。 近年来，人类活动的加剧，排入大气中的气体也迅速增长，其中二氧化碳、氧化亚氮、甲烷等温室气体，使得大气中温室气体的含量成倍地增加，这些气体影响气候系统，并
通过气候系统控制环境中自然能量的流动，即借助大气的循环运动，改变大气气候，增加全球气候暖化的可能性，从而影响全球气候。 ２.温室效应全球暖化是温室效应所带来的后果,而非温室效应的另一含义,温室效应的含义是温室气体的排放超过一定的平衡值(即地球可正常"消化"的数量单位),而温室效应的产生,其中一个恶果即是全球暖化.全球暖化导致冰川加速溶解,海平面上升,人类可居住地减少等负面反应。所谓温室气体，就是能使温度升高的气体。有二氧化碳、甲烷、氟碳化物、氧化亚氮、六氟化碳等气体。而这些气体具有很强的吸收辐射的能力，它们选择性的吸收地球辐射的长波辐射，并释放一些长波辐射，在一定程度上补偿了地面因长波辐射而失去的热量，结果使大气中的热能积聚，于是造成了地球温度比其辐射平衡时的温度高，形成了温室效应。 自工业革命以来，人类活动使大气中的温室气体含量不断增加，例：甲烷在工业革命前为(0．6～0．8)×10-6，到1992年增加到1．72×10-6，增加了大约145％。温室气体增加结果直接导致了地表增暖和海平面上升。据显示，自19世纪以来，全球平均气温上升了0．3～0．6℃【1】。如果没有措施对此进行控制的话，到2100年全球表面平均温度将上升0．9～3．5℃【2】。而且全球温度升高，海洋热膨胀和冰川、极地冰区的融化，过去150年来地球上的冰川面积一直在缩
沼气的起源及发展历史 https://www.doczj.com/doc/e610882747.html,work Information Technology Company.2020YEAR
沼气的起源及发展历史 一、沼气的起源 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，有气泡咕嘟咕嘟往外冒出，气温越高，气泡冒得越多，如果我们把这些小气泡收集起来，用火一点，它就会燃烧。这些气泡内的气体，就是沼气。由于最初人们在沼泽中发现这种气体，所以就给它命名为“沼气”。又因沼气是生物在厌氧条件下产生出来的气体，因此又叫生物气。 根据沼气的来源不同，沼气分为天然沼气和人工沼气两大类。天然沼气是在自然环境条件下有机质被微生物厌氧分解产生的，是自发的厌氧发酵产物。人工沼气是在人为创造厌氧微生物所需要的营养条件和环境条件下，在特定的装置里，积累高浓度厌氧微生物，分解发酵配制好的有机质而产生的。 在自然界中，沼气分布非常广泛。除人工制取沼气外，沼泽、粪窖、阴沟、城市下水道、海洋深处以及人和动物的消化道中都有沼气存在。譬如：反刍动物的瘤胃就是一个典型的沼气发生器，在牛的瘤胃中有大量的沼气发酵细菌，这些细菌通过消化分解纤维，形成甲烷和二氧化碳，当其打嗝时，这些气体释放出来。自然界稻田中有机质在厌氧情况下，经微生物作用也会释放出甲烷。城市生活污水的地下管网，生活垃圾的填埋场都在自然环境下进行着沼气发酵。总之，沼气发酵是自然界普遍存在的厌氧发酵过程，只要存在厌氧生态系统，就普遍产生沼气，每年从这些地方产生释放到大气中的甲烷可达13亿吨之多，约占大气中甲烷来源总量的90%。天然气也是一种生物气，它是远古年代地底下的动植物残体及其它有机物质在厌氧条件下，经微生物的分解产生的高品位气体燃料，其甲烷含量比沼气中甲烷含量高，一般在95%左右。 二、沼气的成份及燃烧特性 沼气是各种有机物质在隔绝空气，并有适宜温、湿度条件下，经过微生物的发酵作用而产生的一种可燃性气体。它不是单一的气体，而是由多种气体组成的混合气体，含有甲烷、二氧化碳、硫化氢、一氧化碳、氢、氧、氮等气体。其中主要成分是甲烷和二氧化碳，甲烷占总体积的55～70%，二氧化碳含量为30～45%。其它几种气体含量较少，一般不超过总体积的2%。 沼气燃烧主要是甲烷的燃烧。甲烷是一种理想的气体燃料，它无色、无味、无毒，分子式为CH4，分子量为16.04，它和适量的空气混合后即可燃烧，