沼氣是怎樣形成的

時間：2017-08-28 18:34:03 煒杭741由分享

沼氣是怎樣形成的

　　沼氣就是指沼澤里的氣體。沼氣的泛指包括糞肥、污水、都市固體廢物及其他生物可降解的有機物質(zhì)，對于沼氣的形成，很多人都不太了解。下面由學(xué)習(xí)啦小編為你詳細介紹的沼氣的相關(guān)知識。

　　沼氣的形成原因

　　沼氣是有機物質(zhì)在厭氧條件下，經(jīng)過微生物的發(fā)酵作用而生成的一種可燃氣體。由于這種氣體最先是在沼澤中發(fā)現(xiàn)的，所以稱為沼氣。人畜糞便、秸稈、污水等各種有機物在密閉的沼氣池內(nèi)，在厭氧(沒有氧氣)條件下發(fā)酵，即被種類繁多的沼氣發(fā)酵微生物分解轉(zhuǎn)化，從而產(chǎn)生沼氣。沼氣是一種混合氣體，可以燃燒。沼氣是有機物經(jīng)微生物厭氧消化而產(chǎn)生的可燃性氣體。

　　沼氣是多種氣體的混合物，一般含甲烷50～70%，其余為二氧化碳和少量的氮、氫和硫化氫等。其特性與天然氣相似?？諝庵腥绾?.6～20.8%(按體積計)的沼氣時，就會形成爆炸性的混合氣體。沼氣除直接燃燒用于炊事、烘干農(nóng)副產(chǎn)品、供暖、照明和氣焊等外，還可作內(nèi)燃機的燃料以及生產(chǎn)甲醇、福爾馬林、四氯化碳等化工原料。經(jīng)沼氣裝置發(fā)酵后排出的料液和沉渣，含有較豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，可用作肥料和飼料。

　　沼氣是一些有機物質(zhì)，在一定的溫度、濕度、酸度條件下，隔絕空氣(如用沼氣池)，經(jīng)微生物作用(發(fā)酵)而產(chǎn)生的可燃性氣體。它含有少量硫化氫，所以略帶臭味。發(fā)酵是復(fù)雜的生物化學(xué)變化，有許多微生物參與。反應(yīng)大致分兩個階段：

　　(1)微生物把復(fù)雜的有機物質(zhì)中的糖類、脂肪、蛋白質(zhì)降解成簡單的物質(zhì)，如低級脂肪酸、醇、醛、二氧化碳、氨、氫氣和硫化氫等。

　　(2)由甲烷菌種的作用，使一些簡單的物質(zhì)變成甲烷。要正常地產(chǎn)生沼氣，必須為微生物創(chuàng)造良好的條件，使它能生存、繁殖。沼氣池必須符合多種條件。首先，沼氣池要密閉。有機物質(zhì)發(fā)酵成沼氣，是多種厭氧菌活動的結(jié)果，因此要造成一個厭氧菌活動的缺氧環(huán)境。在建造沼氣池時要注意隔絕空氣，不透氣、不滲水。其次，沼氣池里要維持20～40℃，因為通常在這種溫度下產(chǎn)氣率最高。第三，沼氣池要有充足的養(yǎng)分。微生物要生存、繁殖，必須從發(fā)酵物質(zhì)中吸取養(yǎng)分。在沼氣池的發(fā)酵原料中，人畜糞便能提供氮元素，農(nóng)作物的秸稈等纖維素能提供碳元素。第四，發(fā)酵原料要含適量水，一般要求沼氣池的發(fā)酵原料中含水80%左右，過多或過少都對產(chǎn)氣不利。第五，沼氣池的pH值一般控制在7～8.5。

　　沼氣的成分

　　沼氣的用途沼氣的主要成分是甲烷。沼氣由50%～80%甲烷(CH4)、20%～40%二氧化碳(CO2)、0%～5%氮氣(N2)、小于1%的氫氣(H2)、小于0.4%的氧氣(O2)與0.1%～3%硫化氫(H2S)等氣體組成。由于沼氣含有少量硫化氫，所以略帶臭味。其特性與天然氣相似?？諝庵腥绾?.6～20.8%(按體積計)的沼氣時，就會形成爆炸性的混合氣體。

　　沼氣的主要成分甲烷是一種理想的氣體燃料，它無色無味，與適量空氣混合后即對燃燒。每立方米純甲烷的發(fā)熱最為34000千焦，每立方米沼氣的發(fā)熱量約為20800-23600千焦。即1立方米沼氣完全燃燒后，能產(chǎn)生相當于0.7千克無煙煤提供的熱量。與其它燃氣相比，其抗爆性能較好，是一種很好的清潔燃料。沼氣除直接燃燒用于炊事、烘干農(nóng)副產(chǎn)品、供暖、照明和氣焊等外，還可作內(nèi)燃機的燃料以及生產(chǎn)甲醇、福爾馬林、四氯化碳等化工原料。經(jīng)沼氣裝置發(fā)酵后排出的料液和沉渣，含有較豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，可用作肥料和飼料。

　　沼氣的發(fā)展

　　修建沼氣池沼氣是由意大利物理學(xué)家A.沃爾塔于1776年在沼澤地發(fā)現(xiàn)的。1916年俄國人Β.П.奧梅良斯基分離出了第一株甲烷菌(但不是純種)。中國于1980年首次分離甲烷八疊球菌成功。目前世界上已分離出的甲烷菌種近20株。

　　世界上第一個沼氣發(fā)生器(又稱自動凈化器)是由法國L.穆拉于1860年將簡易沉淀池改進而成的。1925年在德國、1926年在美國分別建造了備有加熱設(shè)施及集氣裝置的消化池，這是現(xiàn)代大、中型沼氣發(fā)生裝置的原型。第二次世界大戰(zhàn)后，沼氣發(fā)酵技術(shù)曾在西歐一些國家得到發(fā)展，但由于廉價的石油大量涌入市場而受到影響。后隨著世界性能源危機的出現(xiàn)，沼氣又重新引起人們重視。1955年新的沼氣發(fā)酵工藝流程──高速率厭氧消化工藝產(chǎn)生。它突破了傳統(tǒng)的工藝流程，使單位池容積產(chǎn)氣量(即產(chǎn)氣率)在中溫下由每天1立方米容積產(chǎn)生0.7～1.5立方米沼氣，提高到4～8立方米沼氣，滯留時間由15天或更長的時間縮短到幾天甚至幾個小時。

　　中國作為能源消費大國，新能源的開發(fā)利用對國民經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義，隨著農(nóng)村社會經(jīng)濟的迅速發(fā)展，農(nóng)村能源消耗也日益增大，在此背景下，沼氣資源作為一項極具應(yīng)用前景的新能源，其開發(fā)利用是解決能源緊張形勢下農(nóng)村能源供應(yīng)問題的有效舉措，其發(fā)展日益受到國家的重視?！吨袊託猱a(chǎn)業(yè)市場前瞻與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報告前瞻》[6]數(shù)據(jù)顯示，2000年以后，中央財政不斷加大對農(nóng)村沼氣建設(shè)的資金投入，其中，“十一五”以來，中央累計投入農(nóng)村沼氣建設(shè)資金212億元。

　　在中央政策引導(dǎo)及資金投入的支持下，中國沼氣產(chǎn)業(yè)的規(guī)模呈現(xiàn)逐年遞增的趨勢，尤其是戶用沼氣池的數(shù)量增加明顯，已經(jīng)成為沼氣產(chǎn)業(yè)的主力。前瞻網(wǎng)認為，中國農(nóng)村戶用沼氣池近幾年來逐年增加，2000年底，農(nóng)村戶用沼氣池達到848萬戶，2006年底已達到2200萬戶，2007年底為2650萬戶，2008年底為2800萬戶，2009年底為3500萬戶，2010年底已經(jīng)超過4000萬戶，可以看出，戶用沼氣池數(shù)量一直呈現(xiàn)遞增的發(fā)展趨勢，并以平均每年約17%的速度增長。

　　2012年12月25日至26日，全國農(nóng)村沼氣工作會議在四川成都召開。農(nóng)業(yè)部副部長張?zhí)伊终f，多年來，在中央投資帶動下，經(jīng)過各地共同努力，我國農(nóng)村沼氣發(fā)展進入了大發(fā)展、快發(fā)展的新階段。截止到2011年底，全國戶用沼氣達到3996萬戶，占鄉(xiāng)村總戶數(shù)的23%，受益人口達1.5億多人;中央支持建成了2.4萬處小型沼氣工程和3690多處大中型沼氣工程，多元化發(fā)展的新格局初步形成;全國鄉(xiāng)村服務(wù)網(wǎng)點達到9萬個、縣級服務(wù)站800多個，服務(wù)沼氣用戶3000萬戶左右，覆蓋率達到75%

　　據(jù)農(nóng)業(yè)部規(guī)劃，“十二五”期間中央投資優(yōu)先支持向農(nóng)戶集中供氣的大中型沼氣項目，要在保證“戶用沼氣”供應(yīng)的情況下，擴大“沼氣用戶”，調(diào)整沼氣發(fā)展的布局，通過試點工程的示范帶動商業(yè)沼氣的發(fā)展;2015年，農(nóng)村戶用沼氣用戶達到5000-5500萬戶。

　　中國于20世紀20年代初期由羅國瑞在廣東省潮梅地區(qū)建成了第一個沼氣池，隨之成立了中華國瑞瓦斯總行，以推廣沼氣技術(shù)。目前中國農(nóng)村戶用沼氣池的數(shù)量達1300萬座。而高速率厭氧消化工藝生產(chǎn)性試驗裝置已在糖廠和酒廠正常運行。