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沼气发酵说明
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沼气工程
 
 
沼气发酵说明

沼气发酵的定义:

有机物质(如人畜粪便、污泥等)在厌氧条件下,通过种类敏多、数量巨大、且功能不同的各类微生物的分解代谢,最终产生沼气的过程。
沼气发酵原理与条件:

沼气发酵是指有机物质在一定的水分、温度和厌氧条件下通过 不同的各类微生物分解代谢,最终形成沼气的生物化过程。

一、沼气发酵微生物的种类

1、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。他们的种类繁多,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。

2、产甲烷菌 产甲烷菌是沼气发酵的主要成分--甲烷的生产者,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。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。 二、沼气微生物的生长规律 生物和生命活动以新陈代谢为基础,沼气发酵微生物的生长和代谢过程可分适应期,对数生长期、平衡期、衰亡期四个时期。

三、原料分类:

1、富氮原料:人、畜和家禽粪便

2、富碳原料:农作物秸杆

3、其他:城市有机废物、水生植物等

四、接种物 接种物也叫沼气细菌,沼气了酵启动必须有足够数量含优良沼气菌种的接种物,而且接种量与发酵产气有直接的关系。

五、适当的酸碱度 当酸过碱都会影响产气,一个启动正常的沼气池一般自动调PH值达到平衡。

六、严格的厌氧环境 沼气发酵中起主要作用的微生物都是严格厌氧的。必须在隔绝空气的条件下,才能进行正常的生命活动,空气中的氧气会使其生命活动受到抑制,甚至死亡。

七、适宜的温度

常温发酵10-25度 农村传统沼气发酵一般采用常温发酵(沼气池结构简单,造价低);

中温发酵28-38度 世界各国的大、中型沼气工程普遍采用这种工艺;

高温发酵46-60度 微生物特别活跃,有机的分解消化快、产气率高。

八、投料运转方式

1、连续发酵 2、批量投料发酵 3、半连续发酵(传统方式,不可取)

九、发酵级差

1、单级发酵,特点是发酵在一个发酵池里进行,池子构造简单,操作较方便,造价低。
2、两级和多级了酵,滞留期长,有机物分解较彻底,本公司采用的是此发酵方式。

沼气发酵的过程:

沼气发酵过程,实际上是微生物的物质代谢和能量转换过程。

一、液化阶段:即水落石出溶阶段。一些微生物的胞外酶对有机物质进行体外酶解,把固体有机物转变成可溶于水的物质。

二、产酸阶段:各种可溶性物质继续分解转化成低分子物(有机酸),同时也有无机物的释放,在沼气发酵过程中将此类活动的细菌称为不产甲烷菌。
这个阶段是在产甲烷细菌的作用下,将不产甲烷阶段所产生的合成甲烷基质转变成甲烷。

沼气发酵原料的配备及产气原理:

1、原料配备:农村中可用作沼气发酵的原料很多,最常用的是人畜(猪、牛、羊、马、鸡、鸭)粪便及各种农作物秸杆(稻草、麦草、玉米秸、油菜、大豆、花生秸),各类青杂草、烂菜吐、水葫芦、废渣、废水(酒糟、制豆腐的废渣水)等都是很好的发酵原料。

2、沼气发酵原料的类型及特性:根据沼气发酵原料的化学性质和来源可分为以下几类:

A、富氮原料:富氮原料主要指人畜粪便,这类原料含有较多的低分子化合物,氮素的含量也较高,其碳、氮比一般都小于25:1,因此不需预处理,分解和产气速度也比较快,是目前农村沼气的主要原料,这类原料的特点是发酵周期短,产气速度快。

B、其它类型原料:有机废物:包括各种废渣废水。如酒糟、制豆腐的废水、生活污水和有机垃圾:各类秸杆、青草、杂草及水生植物;由于它们的组织较软及易被微生物分解利用,也是沼气发酵的好原料。

C、沼气常用原料产气特征与温度的影响:原料产气特性是沼气发酵的一个重要技术参数。所谓沼气发酵是指有机物质在厌氧条件下,通过种类繁多、数量巨大且功能不同的各类微生物的分解代谢,最终产生沼气的过程。沼气发酵原料的种类很多,由于各自的化学成分不同, 每种原料都有自己的产气特性,包括原料的产气率和产气速度。原料的产气率是指原料单位总固体(Ts)或挥发性固体(VS)在发酵过程中的产气量。在实际生产中,原料产气率用(m2/kgTs)来表示。各种发酵原料在不同的温度条件的产气量有所不同,详见下表

原料名称  中温15-25C   常温6-16C
猪粪    0.45-0.76       0.24-0.30
牛粪     0.30-0.68       0.20-0.25
人粪    0.43-0.71       0.25-0.30
青杂草   0.44-0.73       0.20-0.25

上表可以得出,沼气发酵与温度有直接关系,由此可见,太阳能在沼气发酵反应中所起的重要作用。


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