沼气产生的基本原理
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沼气的原理与应用一、沼气的原理沼气是一种由有机废弃物分解产生的混合气体,主要由甲烷(CH4)和二氧化碳(CO2)组成。
它的产生是通过沼气发酵过程中的微生物代谢作用实现的。
下面是沼气产生的原理:1.有机废弃物投入:将有机废弃物例如农业废弃物、生活垃圾等投入到沼气池中。
2.厌氧发酵:沼气池是封闭的环境,投入的有机废弃物在缺氧条件下进行发酵。
3.微生物代谢:有机废弃物中的碳水化合物被微生物分解为有机酸,再被其他微生物转化为甲烷和二氧化碳。
4.产气及贮存:沼气产生后会升腾至沼气池顶部,可通过管道输送至使用地点。
二、沼气的应用沼气具有可再生、清洁和高效利用等特点,被广泛应用于以下领域:1. 农业能源利用•供炉煮饭:沼气可以被用作农村家庭的燃料,用于烹饪和供暖,替代传统的柴草和煤炭。
•温室供热:沼气可以用于温室的加热,提供适宜的环境温度,促进植物生长。
•发电:沼气可用于发电机组发电,为农村地区提供电力,满足基本用电需求。
2. 工业能源利用•汽车燃料:沼气经过净化处理后可以作为替代汽油和柴油的燃料,减少对化石燃料的依赖,降低环境污染。
•工业用气:沼气可用于工业生产过程中的加热、蒸汽产生等,满足工业用气需求。
3. 环境保护应用•替代化肥:沼气废渣是优质的有机肥料,可用于农田的施肥,减少对化学合成肥料的使用,降低土壤污染。
•替代化石燃料:沼气的使用可以减少化石燃料的消耗,降低温室气体排放,减少对气候变化的负面影响。
4. 清洁能源推广•乡村能源示范:沼气的利用可以为农村地区提供可持续的能源解决方案,推动乡村能源结构的转型升级。
•能源教育宣传:沼气的应用可以被用作能源教育和宣传的实例,推广可再生能源的概念和意识。
三、沼气的优势和挑战优势•可再生能源:沼气是由有机废弃物产生的,具有循环再生的特点,不会造成能源资源的枯竭。
•清洁环保:沼气燃烧产生的二氧化碳和水蒸气等排放物较少,对环境污染较小。
•资源利用:沼气产生过程中产生的废渣可用作有机肥料,实现废物资源化利用。
沼气是怎样形成的沼气就是指沼泽里的气体。
沼气的泛指包括粪肥、污水、都市固体废物及其他生物可降解的有机物质,对于沼气的形成,很多人都不太了解。
下面由店铺为你详细介绍的沼气的相关知识。
沼气的形成原因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。
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,即被种类繁多的沼气发酵微生物分解转化,从而产生沼气。
沼气是一种混合气体,可以燃烧。
沼气是有机物经微生物厌氧消化而产生的可燃性气体。
沼气是多种气体的混合物,一般含甲烷50~70%,其余为二氧化碳和少量的氮、氢和硫化氢等。
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。
沼气是一些有机物质,在一定的温度、湿度、酸度条件下,隔绝空气(如用沼气池),经微生物作用(发酵)而产生的可燃性气体。
它含有少量硫化氢,所以略带臭味。
发酵是复杂的生物化学变化,有许多微生物参与。
反应大致分两个阶段:(1)微生物把复杂的有机物质中的糖类、脂肪、蛋白质降解成简单的物质,如低级脂肪酸、醇、醛、二氧化碳、氨、氢气和硫化氢等。
(2)由甲烷菌种的作用,使一些简单的物质变成甲烷。
要正常地产生沼气,必须为微生物创造良好的条件,使它能生存、繁殖。
沼气池必须符合多种条件。
首先,沼气池要密闭。
有机物质发酵成沼气,是多种厌氧菌活动的结果,因此要造成一个厌氧菌活动的缺氧环境。
在建造沼气池时要注意隔绝空气,不透气、不渗水。
其次,沼气池里要维持20~40℃,因为通常在这种温度下产气率最高。
第三,沼气池要有充足的养分。
微生物要生存、繁殖,必须从发酵物质中吸取养分。
沼气发酵的原理
沼气发酵是一种利用生物分解有机废弃物产生可燃气体的过程。
其主要原理是通过一系列微生物的作用,将有机废弃物中的可分解有机物转化为沼气,同时产生有机肥料。
沼气发酵过程可以分为四个阶段:水解、酸化、乙酸酸化和甲烷生成。
在水解阶段,酶的作用下,有机废弃物中的复杂有机物质转化为简单的可溶解有机物。
这些有机物被一些酸性细菌进一步分解,产生乙酸、氢气、二氧化碳和少量的乙醇等物质。
在酸化阶段,乙酸细菌将乙酸氧化为乙酸盐,同时产生更多的氢气和二氧化碳。
而在乙酸酸化阶段,甲烷细菌将乙酸盐转化为甲烷和二氧化碳。
最后,在甲烷生成阶段,甲烷细菌将乙醇和氢气产生的二氧化碳与已经生成的乙酸酸盐继续进行反应,产生更多的甲烷和二氧化碳。
最终,产生的甲烷被收集起来,用作燃料,而剩余的废料则可用于制成有机肥料。
需要注意的是,沼气发酵过程需要一定的温度和湿度条件,并且要保持适当的pH值。
适宜的微生物群落结构和有机物的供
应量也是影响沼气发酵效果的重要因素之一。
总之,沼气发酵是利用微生物的作用将有机废弃物转化为可燃气体的过程,具有环保和可再生的特点。
这一过程通过多个阶段的微生物反应,将有机废弃物转化为沼气和有机肥料,有效地实现了能源和资源的回收利用。
产生沼气的基本原理1?沼气定义?沼气是指利用人畜粪便、秸秆、污泥、工业有机废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,被种类繁多的沼气发酵微生物分解转化,最终产生沼气的过程。
沼气是一种高效、清洁燃料,是各种有机物质在适宜的温度、湿度下,经过微生物的发酵作用产生的一种可燃气体。
其主要成分是甲烷和二氧化碳,通常情况下甲烷(CH4?)约占所产生的各种气体的50~70%,二氧化碳(CO2)约占30~40%,此外还有少量氢(H2)、氮气(N2)、一氧化碳(CO)、硫化氢(H2S)和氨(NH3)等。
?在构成生物体的物质中,除了矿物质和木质素外,几乎所有的生物质都可以用来产生沼气,包括动物和人的排泄物、污水污泥、农作物秸秆、含碳工业废物等,所以沼气的成本相当低廉。
沼气的生产工艺比较简单,一个农村家庭就可以建造自己的沼气池。
沼气的用途也很广泛,它不仅能用于燃烧和照明,还可以作为燃料用于发电。
沼气这种来源丰富、成本低廉的优质气体燃料,无论在发达国家还是在发展中国家均得到高度重视。
发达国家主要从保护环境出发,建立了很多沼气工程,以处理城乡有机废弃物,并获得煤气替代品。
在发展中国家,沼气是解决农村能源的一项重要途径,印度和中国是最早大力开发沼气的国家,并且取得了巨大的成就。
沼气是一种高热值、高品位的能源,它是最合理利用、多次利用和综合利用生物质能的最有效形式,可以将植物机体的肥料、饲料、热能3种机能充分发挥出来。
在广大农村牧区普及沼气,可以把人畜粪便和杂草、秸秆、枯叶等一起投入沼气池发酵,制取沼气作燃料。
沼气池中的水和沉渣,保存了植物和粪便中的绝大部分氮、磷、钾元素,是优质的有机肥料,可以使生物质能利用3次至4次,使生物体内的能量和各种成份都能得到充分的利用。
在城镇利用工业生产中的废物和生活污水来生产沼气也正在迅速发展,造纸厂、酿酒厂、屠宰厂的废水和生活污水中均有大量的有机物,这些废物都可以作为沼气生产的原料,变废为宝,从而减少城市污染,造福市民。
沼气池的原理
沼气池是一种利用有机废弃物(如农业废弃物、食品废弃物、污水等)产生可燃气体能源的设施,其原理是通过微生物的分解作用将有机物转化为甲烷和二氧化碳,进而生产沼气。
沼气池的工作原理主要包括四个阶段:
1. 填料料区:有机废弃物经过粉碎处理后进入填料区,填料区提供充足的氧气和微生物所需的环境条件。
2. 水分区:填料区下部为水分区,通过加入一定量的水,有机废弃物与水进行充分混合,形成有机废弃物的混合物,并提供良好的湿度和微生物的生长环境。
3. 沼气发酵区:在水分区上部开始,有机废弃物混合物逐渐进入沼气发酵区,微生物在无氧环境下对有机物进行分解,产生甲烷和二氧化碳等气体。
具体反应式为:有机物→ 甲烷 + 二氧化碳。
4. 沼渣区:沼气发酵区的底部是沼渣区,是由未被微生物完全分解的固体有机物、沉淀物和水分等组成。
沼渣可作为有机肥料使用。
沼气池利用微生物的生物化学反应,通过控制温度、湿度和通气等条件,促进有机物的降解过程,提高沼气产量和质量。
通过收集和利用沼气,可以用作烹饪、加热和发电等能源用途,实现有机废弃物的资源化利用和环保效益。
沼气发酵原理
沼气是一种可再生能源,利用沼气发酵技术可以将有机废弃物转化为能源,具有环保、经济、可持续的特点。
沼气发酵是一种复杂的生物化学过程,其原理主要包括底物分解、产气和底物转化三个方面。
首先,底物分解是沼气发酵的第一步。
在发酵罐中,有机废弃物经过细菌和真菌等微生物的作用,分解成有机酸、醇类物质和氨基酸等。
这些物质是沼气发酵的基础,为后续产气提供了充足的底物。
其次,产气是沼气发酵的核心过程。
在底物分解的基础上,产生的有机酸、醇类物质和氨基酸等通过厌氧发酵作用,被厌氧菌分解产生沼气。
沼气主要成分是甲烷和二氧化碳,其中甲烷是一种优质的燃料,可以用于烹饪、取暖和发电等。
最后,底物转化是沼气发酵的终端过程。
在产气过程中,底物中的有机物质被逐渐分解转化,最终形成稳定的有机肥料。
这种有机肥料富含营养物质,对土壤有机质的增加和改良具有重要作用,有利于提高土壤肥力和改善土壤结构。
总的来说,沼气发酵是一种通过微生物作用将有机废弃物转化为能源和有机肥料的环保技术。
其原理主要包括底物分解、产气和底物转化三个方面,通过这些过程,废弃物得以充分利用,既减少了环境污染,又提供了可再生能源和优质有机肥料。
因此,沼气发酵技术在可持续发展和资源循环利用方面具有重要意义。
沼气的来源和组成分析沼气是一种由生物过程产生的混合气体,通常由甲烷和二氧化碳主导。
它是一种可再生能源,广泛应用于农业、工业、能源和环境保护等领域。
在本文中,我们将探讨沼气的来源,组成分析以及其在各个领域的应用。
来源沼气的主要来源是有机废弃物,如畜禽粪便、家庭垃圾、农作物残留物和钢铁制造过程中的废料等。
这些有机物经过微生物分解产生甲烷和二氧化碳。
因此,沼气通常是在沼泽和垃圾堆中产生的。
组成分析沼气的组成非常复杂,其中最主要的成分是甲烷和二氧化碳。
甲烷的含量通常在50%到70%,二氧化碳的含量在25%到45%之间。
此外,沼气中还包含少量的硫化氢和氮气。
这些非主要成分的量通常很小,不到1%。
甲烷和二氧化碳是沼气的主要组成成分,其中甲烷可以作为燃料使用。
由于甲烷的比重大于空气,因此沼气在空气中可以聚集成袋子。
这使得沼气变得更容易使用。
应用沼气在农业领域广泛应用,主要用于加热和照明。
在一些农村地区,甚至可以使用沼气作为燃料烹饪食物。
在许多工业领域,沼气也用于加热和运动机械。
沼气的应用还可以帮助减少碳排放。
当废弃物被处理并转化成沼气时,减少了废弃物的分解和产生的温室气体的排放。
此外,在一些国家和地区,沼气的生产和利用也被广泛地认为是一种减贫和促进经济发展的手段。
结论在总体上看,沼气是一种重要的可再生能源。
它是由天然过程产生的,可以在各种领域得到广泛的应用。
通过沼气的生产和利用,不仅可以帮助减少废弃物的分解和因此而导致的排放,还可以在各领域推动社会进步和经济发展。
产生沼气的基本原理是
通过微生物分解有机物产生的一种混合气体。
沼气主要是由甲烷(CH4)和二氧化碳(CO2)组成,还包含少量的硫化氢(H2S)、氮气(N2)和氢气(H2)等成分。
沼气的产生是在缺氧条件下,由厌氧微生物(如甲烷菌、乙酸菌等)分解有机物质产生的。
有机物质主要来自生物废弃物(如人和动物的粪便、农作物残渣等)和有机垃圾。
当这些有机物质进入沼气池或沼气发酵池后,经过一系列微生物作用,先是由酸性细菌将有机物质分解为醋酸等有机酸,再经过甲烷菌的作用,将有机酸分解为甲烷和二氧化碳。
整个反应过程涉及多个步骤,包括水解、酸化、产甲烷和成熟等阶段。
在产甲烷阶段,甲烷菌通过对有机酸的降解,产生甲烷和二氧化碳。
同时,沼气池内的厌氧环境和一定的温度条件也是沼气产生的重要因素。
沼气的产生是一个复杂的微生物过程,需要适宜的温度、pH值、营养物质和水分等条件来维持微生物的生长和代谢活动。
通过合理管理和控制这些条件,可以提高沼气的产量和质量,实现沼气的高效利用。
沼气发酵是一种利用微生物降解有机物产生气体的过程,主要产生的气体是甲烷和二氧化碳。
其原理可以概括为以下几个步骤:
1. 填料阶段:有机废料(如农畜禽粪便、食品废弃物等)被投放进沼气池,与水混合形成废料混合物。
沼气池通常由混合池和发酵池两部分组成,混合池用于预处理废料混合物。
2. 水解与酸化阶段:混合池中的废料经过微生物的作用,发生水解和酸化反应。
此阶段,厌氧菌主要将有机物转化为简单有机酸,如乙酸、丙酸和酒精等。
这些简单有机酸在厌氧的条件下生成。
3. 产甲烷阶段:水解与酸化后的废料混合物流入发酵池,其中的简单有机酸会被产甲烷菌进一步转化为甲烷气体(沼气)。
产甲烷菌是一类厌氧微生物,它们能够利用简单有机酸进行氧化反应,产生甲烷和二氧化碳。
4. 气体收集与利用:在沼气池中产生的沼气会积聚在池顶部,通过管道收集起来。
沼气可用于供应燃气灶、热水器、发电机等能源设备,从而实现能源的利用和再利用。
此外,沼气消耗后的污泥还可以作为有机肥料来施用。
总的来说,沼气发酵利用了特定的微生物来分解有机物,经过一系列的生化反应,产生甲烷和二氧化碳的混合气体。
这一过程不仅能够有效利用有机废料,并减少环境污染,同时还能够提供可再生的清洁能源。
1 沼气定义沼气是指利用人畜粪便、秸秆、污泥、工业有机废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,被种类繁多的沼气发酵微生物分解转化,最终产生沼气的过程。
沼气是一种高效、清洁燃料,是各种有机物质在适宜的温度、湿度下,经过微生物的发酵作用产生的一种可燃气体。
其主要成分是甲烷和二氧化碳,通常情况下甲烷(CH4 )约占所产生的各种气体的50~70%,二氧化碳(CO2)约占30~40%,此外还有少量氢(H2)、氮气(N2)、一氧化碳(CO)、硫化氢(H2S)和氨(NH3)等。
在构成生物体的物质中,除了矿物质和木质素外,几乎所有的生物质都可以用来产生沼气,包括动物和人的排泄物、污水污泥、农作物秸秆、含碳工业废物等,所以沼气的成本相当低廉。
沼气的生产工艺比较简单,一个农村家庭就可以建造自己的沼气池。
沼气的用途也很广泛,它不仅能用于燃烧和照明,还可以作为燃料用于发电。
沼气这种来源丰富、成本低廉的优质气体燃料,无论在发达国家还是在发展中国家均得到高度重视。
发达国家主要从保护环境出发,建立了很多沼气工程,以处理城乡有机废弃物,并获得煤气替代品。
在发展中国家,沼气是解决农村能源的一项重要途径,印度和中国是最早大力开发沼气的国家,并且取得了巨大的成就。
沼气是一种高热值、高品位的能源,它是最合理利用、多次利用和综合利用生物质能的最有效形式,可以将植物机体的肥料、饲料、热能3种机能充分发挥出来。
在广大农村牧区普及沼气,可以把人畜粪便和杂草、秸秆、枯叶等一起投入沼气池发酵,制取沼气作燃料。
沼气池中的水和沉渣,保存了植物和粪便中的绝大部分氮、磷、钾元素,是优质的有机肥料,可以使生物质能利用3次至4次,使生物体内的能量和各种成份都能得到充分的利用。
在城镇利用工业生产中的废物和生活污水来生产沼气也正在迅速发展,造纸厂、酿酒厂、屠宰厂的废水和生活污水中均有大量的有机物,这些废物都可以作为沼气生产的原料,变废为宝,从而减少城市污染,造福市民。
我国是一个农业大国,农业废弃物资源分布广泛,其中农业秸秆年产量超过6亿吨,可作为能源用的秸秆约3.5亿吨,约折合1.5亿吨标准煤;工业废水和禽畜养殖场废弃物理论上可以产生沼气近800亿立方米,相当于5700万吨标准煤。
沼气已成为我国农村能源的重要组成部分,它不仅可解决农村的部分能源问题,而且可以把养殖业、种植业有机的融为一体,形成绿色农业、环保农业,促进农村经济的快速发展。
沼气技术在我国具有巨大的发展潜力。
据专家测算,安装一个6-8m3的沼气罐,能解决5口之家每年的做饭、取暖、照明、洗浴等生活能源。
每年可节约煤约8000块、节电约230度、薪柴和秸秆2吨左右(相当于3.5亩森林植被),折合人民币可节约2500元以上,同时还可减少2吨二氧化碳的排放,保护森林资源和防治水土流失。
一次产生的沼渣相当于300斤氮肥、250斤磷肥、200斤钾肥,含有17种氨基酸和多种微量元素,对40多种农作物病虫害有显著的防治效果。
2 沼气产生的基本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,见图 1.液化阶段产酸阶段产甲烷阶段图 1 沼气产生过程示意图第一阶段(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。
沼气发酵的3个阶段是相互依赖和连续进行的,并保持动态平衡。
在沼气发酵初期,以第一、二阶段的作用为主,也有第三阶段的作用。
在沼气发酵后期,则是3个阶段的作用同时进行,一定时间后,保持一定的动态平衡持续正常的产气。
3 沼气产生的条件人工制取沼气必须具备两个条件:第一,必须具备严格的厌氧环境;第二,具备充足的发酵原料和足够的沼气接种物,而且具有适宜的发酵浓度、温度和酸碱度等。
3.1 适宜的温度沼气池内的发酵温度是影响沼气产生和产气率高低的关键因素,在一定范围内,温度高,沼气微生物的生命活动活跃,发酵顺利进行,沼气产生得快,产气率也高;温度低,沼气微生物活动力差,原料的产气速率差,甚至长时间不产气。
根据发酵温度的高低可分为常温发酵、中温发酵、高温发酵三种。
高温发酵,最适宜的温度是50-60℃,每1立方米池容,日产气2立方米以上;中温发酵最适宜的温度是30-35℃,每1立方米池容,日产气0.4-0.9立方米;常温发酵的温度是10-30℃,每1立方米池容,一般日产气量为0.1-0.25立方米[42,43]。
温度虽然对沼气细菌的活动影响很大,但是多数沼气细菌是属于中温型的,一般最适合温度是在25-40℃之间,在此温度范围内,温度越高,发酵越好。
但在普通沼气池中,保持较高温度是有一定困难的,如能经常维持在30℃左右,就很理想了。
由于沼气发酵需要一定的温度,由于冬季寒冷漫长,气温、地温低,原料分解率低,沼气的生产存在产气率低、使用率低、沼气使用综合效益差等问题,图2是温度对产气率的影响,产气量是以每立方米池容中温厌氧消化在35℃时等于100L 换算。
我国农村家用沼气池多建于地下,受地温影响很大,一般池内发酵原料温度基本都保持在10-30℃之间。
寒冷地区冬季气温低,使池内温度随之降低,如果低于10℃以下就不能正常产气,必须采取保温和增温措施,保证沼气微生物的正常活动,以利于正常产气。
温度120100806040605040302010每天产气量(L)图 2 温度对产气率的影响3.2 碳氮比、适宜的发酵原料在沼气发酵过程中,发酵原料既是产生沼气的基质,又是沼气发酵微生物赖以生存的养料来源。
沼气发酵原料十分广泛和丰富,除了矿物油和木质素外,自然界中的有机物质一般都可以作为沼气发酵的原料,例如农作物秸秆,人、畜和家禽粪便,生活污水,工业和生活有机废物等。
根据沼气发酵原料的化学性质和来源,可以分为以下几类:富氮原料通常指富含氮元素的人、畜和家禽粪便,这类原料经过了人和动物肠胃系统的充分消化,一般颗粒细小,含有大量低分子化合物——人和动物未吸收消化的中间产物,含水量较高。
因此,在进行沼气发酵时,它们不必进行预处理,就容易厌氧分解,产气很快,发酵期较短。
富碳原料通常指富含碳元素的秸秆和秕壳等农作物的残余物,这类原料富含纤维素、半纤维、果胶以及难降解的木质素和植物蜡质。
干物质含量比富氮的粪便原料高,且质地疏松,比重小,进沼气池后容易飘浮形成发酵死区——浮壳层,发酵前一般需经预处理。
富碳原料厌氧分解比富氮原料慢,产气周期较长。
氮素是构成沼气微生物躯体细胞质的重要原料,碳素则构成微生物细胞质,而且提供生命活动的能量。
发酵原料的碳氮比不同,其发酵产气情况差异也很大。
从营养学和代谢作用角度看,沼气发酵细菌消耗碳的速度比消耗氮的速度要快25-30倍。
因此,在其他条件都具备的情况下,碳氮比例配成25-30:1可以使沼气发酵在合适的速度下进行。
如果比例失调,就会使产气和微生物的生命活动受到影响。
因此,制取沼气不仅要有充足的原料,还应注意各种发酵原料碳氮比合理搭配。
3.3 严格的厌氧环境沼气微生物的核心菌群——产甲烷菌是一种厌氧性细菌,对氧特别敏感,它们在生长、发育、繁殖、代谢等生命活动中都不需要空气,空气中的氧气会使其生命活动受到抑制,甚至死亡。
产甲烷菌只能在严格厌氧的环境中才能生长。
所以,修建沼气池,要严格密闭,不漏水,不漏气,这不仅是收集沼气和贮存沼气发酵原料的需要,也是保证沼气微生物在厌氧的生态条件下生活得好,使沼气池能正常产气的需要。
3.4 PH值与碱度沼气微生物的生长、繁殖,要求发酵原料的酸碱度保持中性,或者微偏碱性,过酸、过碱都会影响产气。
测定表明,酸碱度在pH=6-8之间,均可产气,以pH=6.5-7.5产气量最高,pH低于6或高于9时均不产气。
农村户用沼气池发酵初期由于产酸菌的活动,池内产生大量的有机酸,导致pH下降。
随着发酵持续进行,氨化作用产生的氨中和一部分有机酸,同时甲烷菌的活动,使大量的挥发酸转化为甲烷和二氧化碳,使pH逐渐回升到正常值。
所以,在正常的发酵过程中,沼气池内的酸碱度变化可以自然进行调解,先由高到低,然后又升高,最后达到恒定的自然平衡(即适宜的pH),一般不需要进行人为调节。
只有在配料和管理不当,使正常发酵过程受到破坏的情况下,才可能出现有机酸大量积累,发酵料液过于偏酸的现象。
此时,可取出部分料液,加入等量的接种物,将积累的有机酸转化为甲烷,或者添加适量的草木灰或石灰澄清液,中和有机酸,使酸碱度恢复正常。
3.5 接种物为加快沼气发酵启动的速度和提高沼气池产气量,要向沼气池加入含有丰富沼气微生物的物质,称为接种物(也叫活性污泥)。
在一般的沼气发酵原料和水中,沼气微生物的含量很少,靠其自己繁殖,很难启动。
所以,在新池装料前,要收集一定量的接种物。
城市下水污泥,湖泊、池塘底部的污泥,粪坑底部沉渣,屠宰场、食品加工厂的污泥,以及污水处理厂厌氧消化池里的活性污泥等都含有大量的沼气微生物,是良好的接种物。
加入接种物的数量要足够,接种物太少,不利于产气;接种物过多,又会占去沼气池的有效容积,影响总产气量。
因此加入接种物的数量一般应占发酵料液的10%-30%。
3.6 搅拌静态发酵沼气池原料加水混合与接种物一起投进沼气池后,按其比重和自然沉降规律,从上到下将明显的逐步分成浮渣层、清液层、活性层和沉渣层。
这样的分层分布,对微生物以及产气是很不利的。
导致原料和微生物分布不均,大量的微生物集聚在底层活动,因为此处接种污泥多,厌氧条件好,但原料缺乏,尤其是用富碳的秸秆做原料时,容易漂浮到料液表层,不易被微生物吸收和分解,同时形成的密实结壳,不利于沼气的释放。
为了改变这种不利状况,就需要采取搅拌措施,变静态发酵为动态发酵。
沼气池的搅拌通常分为机械搅拌、气体搅拌和液体搅拌三种方式。
机械搅拌是通过机械装置运转达到搅拌目的;气体搅拌是将沼气从池底部冲进去,产生较强的气体回流,达到搅拌的目的;液体搅拌是从沼气池的出料间将发酵液抽出,然后从进料管冲入沼气池内,产生较强的液体回流,达到搅拌的目的。
实践证明,适当的搅拌方式和强度,可以使发酵原料分布均匀,增强微生物与原料的接触,使之获取营养物质的机会增加,活性增强,生长繁殖旺盛,从而提高产气量。