沼气的利用与发展
沼气的利用和发展
The use and development of biogas
摘要沼气是可再生的清洁能源，既可替代秸秆、薪柴等传统生物质能源，也可替代煤炭等商品能源，而且能源效率明显高于秸秆、薪柴、煤炭等。
Abstract Biogas is a renewable and clean energy, can replace the straw, firewood and other traditional biomass energy sources, and can also replace coal and commodities such as energy and energy efficiency is significantly higher than the straw, firewood, coal.
关键词沼气新能源利用发展
Keywords biogas, new energy, energy use, development
1．沼气的简介
1.1沼气的概念
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。在沼气池的发酵原料中，人畜粪便能提供氮元素，农作物的秸秆等纤维素能提供碳元素。第四，发酵原料要含适量水，一般要求沼气池的发酵原料中含水80%左右，过多或过少都对产气不利。第五，沼气池的pH值一般控制在7～8.5。
1.2沼气的组成成分
沼气的主要成分甲烷是一种理想的气体燃料，它无色无味，与适量空气混合后即对燃烧。每立方米纯甲烷的发热最为34000千焦，每立方米沼气的发热量约为20800－23600千焦。即1立方米沼气完全燃烧后，能产生相当于0.7千克无烟煤提供的热量。与其它燃气相比，其抗爆性能较好，是一种很好的清洁燃料。
2．沼气发现与沼气发酵的发展
沼气是由意大利物理学家A.沃尔塔于1776年在沼泽地发现的。1916年俄国人Β.П.奥梅良斯基分离出了第一株甲烷菌（但不是纯种）。中国于1980年首次分离甲烷八叠球菌成功。目前世界上已分离出的甲烷菌种近20株。
世界上第一个沼气发生器（又称自动净化器）是由法国L.穆拉于1860年将简易沉淀池改进而成的。1925年在德国、1926年在美国分别建造了备有加热设施及集气装置的消化池，这是现代大、中型沼气发生装置的原型。第二次世界大战后，沼气发酵技术曾在西欧一些国家得到发展，但由于廉价的石油大量涌入市场而受到影响。后随着世界性能源危机的出现，沼气又重新引起人们重视。1955年新的沼气发酵工艺流程──高速率厌氧消化工艺产生。它突破了传统的工艺流程，使单位池容积产气量(即产气率)在中温下由每天1立方米容积产生0.7～1.5立方米沼气,提高到4～8立方米沼气，滞留时间由15天或更长的时间缩短到几天甚至几个小时。
中国于20世纪20年代初期由罗国瑞在广东省潮梅地区建成了第一个沼气池,随之成立了中华国瑞瓦斯总行,以推广沼气技术。目前中国农村户用沼气池的数量达1300万座。而高速率厌氧消化工艺生产性试验装置已在糖厂和酒厂正常运行。
3．沼气的利用沼气传统利用和综合利用技术
沼气作为能源利用已有很长的历史。我国的沼气最初主要为农村户用沼气池，20世纪70年代初，为解决的秸秆焚烧和燃料供应．不足的问题，我国政府在农村推广沼气事业，沼气池产生的沼气用于农村家庭的炊事来逐渐发展到照明和取暖。目前，户用沼气在我国农村仍在广泛使用。我国的大中型沼气工程始于1936年，此后，大中型废水、养殖业污水、村镇生物质废弃物、城市垃圾沼气的建立拓宽了沼气的生产和使用范围。随着我国经济发人民生活水平的提高，工业、农业、养殖业的发展，大废弃物发酵沼气工程仍将是我国可再生能源利用和环护的切实有效的方法。
自80年代以来建立起的沼气发酵综合利用技术沼气为纽带，物质多层次利用、能量合理流动的高效农产模式，巳逐渐成为我国农村地区利用沼气技术促进可持续发展的有效方法。通过沼气发酵综合利用技术沼气用于农户生活用能和农副产品生产、加工，沼液用料、饲料、生物农药、培养料液的生产，沼渣用于肥料、的生产，我国北方推广的塑料大棚、沼气池、禽畜舍和相结合的“四位一体”沼气生态农业模式、中部地区的以沼气为纽带的生态果园模式、南方建立的“猪一果”模式、以及其他地区因地制宜建立的“养殖一沼气植”、“猪一沼一鱼”和“草一牛一沼” 等模式都是以业为龙头，以沼气为纽带，对沼气、沼液、沼渣的多层次利用的生态农业模式，沼气发酵综合利用生态农业模建立使农村沼气和农业生态紧密结合起来，是改善农村环境卫生的有效措施，是发展绿色种植业、养殖业的有效途径，已成为农村经济新的增长点。
3.1沼气发电技术
沼气燃烧发电是随着大型沼气池建设和沼气综合利用的不断发展而出现的一项沼气利用技术，它将厌氧发酵处理产生的沼气用于发动机上，并装有综合发电装置，以产生电能和热能。沼气发电具有创效、节能、安全和环保等特点，是一种分布广泛且价廉的分布式能源。
沼气发电在发达国家已受到广泛重视和积极推广。生物质能发电并网在西欧一些国家占能源总量的10%左右。
我国沼气发电有30多年的历史，在“十五”期间研制出20～600kW纯燃沼气发电机组系列产品，气耗率0．6～0．8m0/kw h(沼气热值~>21MJ/m0)。但国内沼气发电研究和应用市场都还处于不完善阶段，特别是适用于我国广大农村地区小型沼气发电技术研究更少，我国农村偏远地区还有许多地方严重缺电，如牧区、海岛、偏僻山区等高压输电较为困难，
而这些地区却有着丰富的生物质原料。如能因地制宜地发展小沼电站，则可取长补短就地供电。
3.2沼气燃料电池技术
燃料电池是一种将储存在燃料和氧化剂中的化学能，直接转化为电能的装置。当源源不断地从外部向
燃料电池供给燃料和氧化剂时，它可以连续发电。依据电解质的不同，燃料电池分为碱性燃料电池(AFC)等。
燃料电池不受卡诺循环限制，能量转换效率高，洁净、无污染、噪声低，模块结构、积木性强、比功率高，既可以集中供电，也适合分散供电。燃料电池将是21世纪最有竞争力的高效、清洁的发电方式，它将在洁净煤燃料电站、电动汽车、移动电源、不间断电源、潜艇及空间电源等方面，有着广泛的应用前景和巨大的潜在市场。
沼气燃料电池是最新出现的一种清洁、高效、低噪音的电装置，与沼气发电机发电相比，不仅出电效率和能量利用率高，而且振动和噪音小，排出的氮氧化物和硫化物浓度低，因此是很有发展前途的沼气利用工艺，将沼气用于燃料电池发电，是有效利用沼气资源的一条重要途。我国的燃料电池研究始于1958年。但是，由于多年来在燃料电池研究方面投入资金数量很少，就燃料电池技术的总体水平来看，与发达国家尚有较大差距。燃料电池的出现与发展，将会给便携式电子设备带来一场深刻的革命，并且还会波及到汽车业、住宅以及社会各方面的集中供电系统。污染治理
对于以农业为主的中国，沼气技术在农业领域正发挥着很大的作用，目前，国家制定法律法规中有许多发展农村沼气的有关政策规定，并在全国各地大力推动大中型沼气工程建设，并且进一步提高设计、工艺和自动控制技术水平。预计到2015年，处理工业有机废水的大中型沼气工程达2500座，形成年生产沼气能力40亿立方米，相当于343万吨标准煤，年处理工业有机废水37500万立方米。农业废弃物沼气工程到2015年累计建成近4100个，形成年生产沼气能力4.5亿立方米，相当于58万吨标准煤，年处理粪便量1．23亿吨，从而解决全国集约化养殖场的污染治理问题，使粪便得到资源化利用。
3.3沼气池
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。
4．农村应用应用意义
4.1农村户用沼气推广、应用的现状
目前，中国沼气池的推广应用规模居世界首位，国家计划到2010年，要达到2600万口。由此，建池数量将占到全国适宜沼气发展农户的20%。然而，如此巨大的建池量和惊人的发展速度，带来的管理压力可想而知。技术干部不但要负责新建池的规划、放线、施工，还要负责旧池管护使用中出现的各种故障的排除和综合利用技术的指导、培训等工作。
4.2推广应用户用沼气的意义
（1）沼气不仅能解决农村能源问题，而且能增加有机肥料资源，提高质量和增加肥效，从而提高农作物产量，改良土壤；（2）使用沼气，能大量节省秸秆、干草等有机物，以便用来生产牲畜饲料和作为造纸原料及手工业原材料；（3）兴办沼气可以减少乱砍树木和乱铲草皮的现象，保护植被，使农业生产系统逐步向良性循环发展；（4）兴办沼气，有利于净化环境和减少疾病的发生。这是因为在沼气池发酵处理过程中，人畜粪便中的病菌大量死亡，使环境卫生条件得到改善；（5）用沼气煮饭照明，既节约家庭经济开支，又节约家庭主妇的劳作时间，降低劳动强度；（6）使用沼肥，提高农产品质量和品质，增加经济收入，降低农业污染，为无公害农产品生产奠定基础。常用的物质循环利用型生态系统主要有种植业—养殖业—沼气工程三结合、养殖业—渔业—种植业三结合及养殖业—渔业—林业三结合的生态工程等类型。其中种植业—
养殖业—沼气工程三结合的物质循环利用型生态工程应用最为普遍，效果最好。
4.3发展前景
在千姿百态的生物世界中，存在一种人们肉眼看不见、摸不着的微生物，能为人类提供能源。提起微生物，往往会使人们想起它会使食物腐烂变质，也会使人感染上各种疾病。因此，对它们又害怕、又憎恶。但是，在微生物的家族中，因为种类不同，它们的作用也不尽相同，有的会给人类带来灾难，有的会给人类带来幸福。微生物中，能为人类提供能量的甲烷细菌和酵母菌，它们可以生产出沼气和酒精，为人类作出贡献。说到沼气，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，如果人们划着火柴，可把它点燃，这就是自然界天然发生的沼气。沼气，是各种有机物质，在隔绝空气（还原条件），并必适宜的温度、湿度下，经过微生物的发酵作用产生的一种可燃烧气体。沼气的主要成分是甲烷，约占所产生的各种气体的60%一80%。甲烷是一种理想的气体燃料，它无色无味，与适量空气混合后即对燃烧。每立方米纯甲烷的发热最为34000焦耳，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0.7千克无烟煤提供的热量。关于沼气发生的基本原理，目前尚在探索之中。沼气的形成过程大致可分为两个阶段，首先将各种复杂的有机物转化为低级脂肪酸，例如丁酸、丙酸、乙酸；然后把上述各类产物继续转化为甲烷和二氧化碳等。目前，世界各国已经开始将沼气用作燃料和用于照明。用沼气代替汽油、柴油，发动机器的效果也很好。将它作为农村的能源，具有许多优点。例如，修建一个平均每人l－1．5平方米的发酵池，就可以基本解决一年四季的燃柴和照明问题；人、畜的粪便以及各种作物秸秆、杂草等，通过发酵后，既产生了沼气，还可作为肥料，而且由于腐熟程度高使肥效更高，粪便等沼气原料经过发酵后，绝大部分寄生虫卵被杀死，可以改善农村卫生条件，减少疾病的传染。现在，沼气的应用正在各国广大农村推广，沼气能源的开发利用的普及等方面，已经取得了较好的成绩。
世界上一些发达国家，也正在进行利用微生物厌氧消化农场废物、生产甲烷的较大规模试验。英国建立了甲烷的自动化工厂。在厌氧消化器中有三个基本过程：第一阶段的水解把不溶解的有机化合物和聚合物，通过酶法转化为可溶解的有机物。
第二阶段再将上一步转化成的产物如碳水化合物、蛋白质、脂肪类、醇等发酵为有机酸。
第三阶段由有机酸发酵产生甲烷。
据估计，在英国，利用人和动物的各种有机废物，通过微生物厌氧消化所产生的甲烷，可以替代整个英国25%的煤气消耗量。苏格兰已设计出一种小型甲烷发动机，可供村庄、农场或家庭使用。美国一牧场兴建了一座工厂，主体是一个宽30米、长213米的密封池组成的中烷发酵结构，它的任务是把牧场厩肥和其他有机废物，由微生物转变成甲烷、二氧化碳和干燥肥料。这座工厂每天可处理1650吨厩肥，每日可为牧场提供11.3万立方米的甲烷，足够1万户家庭使用。目前美国已拥有24处利用微生物发酵的能量转化工程。从世界范围看，利用各种微生物协同作用生产甲烷的研究和应用，正处于方兴未艾的阶段。近年来，中国沼气事业获得了迅速的发展，沼气池总数已达到1000多万个。在四川、浙江、江苏、广东、上海等省市农村，有些地方除用沼气煮饭、点灯外，还办起了小型沼气发电站，利用沼气能源作动力进行脱粒、加工食料、饲料和制茶等，闯出了用“土”办法解决农村电力问题的新路子。专家们认为，21世纪沼气在农村之所以能够成为主要能源之一，是因为它具有不可比拟的特点，特别是在中国的广大农村，这些特点就更为显著了。首先，沼气能源在中国农村分布广泛，潜力很大，凡是有生物的地方都有可能获得制取沼气的原料，所以沼气是一种取之不尽，用之不竭的再生能源。其次，可以就地取材，节省开支。沼气电站建在农村，发酵原料一般不必外求。兴办一个小型沼气动力站和发电站，设备和技术都比较简单，管理和维修也很方便，大多数农村都能办到。据调查对比，小型沼气电站每千瓦投资只要400元左右，仅为小型水力电站的1/2－1/3，比风力、潮汐和太阳能发电低得多。小型沼气电站的建设周期短，只要几个月时问就能投产使用，基本上不受自然条件变化的影响。采用沼气与柴油混合燃烧，还可以节省17%的柴油。中国地广人多，生物能资源丰富。研究表明，在21世纪无论在农村还是城镇，都可以根据本地的实际情况，就地利用粪便、秸秆、杂草、废渣、废料等生产的沼气来发电。
5．结束语
沼气是可再生的清洁能源，既可替代秸秆、薪柴等传统生物质能源，也可替代煤炭等商品能源，而且能源效率明显高于秸秆、薪柴、煤炭等。
农村户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10立方米的沼气池，每天投入相当于4头猪的粪便发酵原料，它所产的沼气就能解决一家3―4
口人点灯、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、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。沼气还很环保。
中国农业资源和环境的承载力十分有限，发展农业和农村经济，不能以消耗农业资源、牺牲农业环境为代价。农村沼气把能源建设、生态建设、环境建设、农民增收链接起来，促进了生产发展和生活文明。发展农村沼气，优化广大农村地区能源消费结构，是中国能源战略的重要组成部分，对增加优质能源供应、缓解国家能源压力具有重大的现实意义。沼气知识的普及和应用并非纸上谈兵，是一个任重而道远的过程！
参考文献
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沼气的利用与发展
沼气的利用和发展 The use and development of biogas 摘要沼气是可再生的清洁能源，既可替代秸秆、薪柴等传统生物质能源，也可替代煤炭等商品能源，而且能源效率明显高于秸秆、薪柴、煤炭等。 Abstract Biogas is a renewable and clean energy, can replace the straw, firewood and other traditional biomass energy sources, and can also replace coal and commodities such as energy and energy efficiency is significantly higher than the straw, firewood, coal. 关键词沼气新能源利用发展 Keywords biogas, new energy, energy use, development 1．沼气的简介 1.1沼气的概念 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
发展新能源的意义
发展新能源材料的迫切需求 摘要：我国经济的迅速发展使得对能源的需求增加，常规的化石能源供应不足的矛盾日益突出。能源安全成为我国必须解决的战略问题。发展新能源和可再生能源十分紧迫，也是世界各发达国家竞相研究的热点课题之一。新能源与可再生能源不仅有利于解决和补充我国化石能源供应不足的问题，而且有利于我国改善能源结构，保障能源安全，保护环境，走可持续发展之路。开发利用新能源与可再生能源也是构建资源节约型与环境友好型社。 关键字：化石能源新能源能源结构可持续发展资源节约型环境友好型 一、新能源定义 新能源又称非常规能源。是指传统能源之外的各种能源形式。指刚开始开发利用或正在积极研究、有待推广的能源，如太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核聚变能等。 二、新能源的发展趋势及国内外新能源最新进展 部分可再生能源利用技术已经取得长足的发展，并在世界各地形成了一定规模。表1-34为可再生能源转换技术的分类。目前生物质能，太阳能，风能以及水力发电，地热能等的利用技术已经得到利用。 表1-34 可再生能源转换技术的分类
2001世界一次能源消费总量为Mtoe，其中石油占35%，煤炭占23.4%，天然气占21.2%，可再生能源占13.5%(其中生物质能占10.4%，水力占 2.214%，太阳能等占0.0886%)，核能占6.9%，2000年世界电力生产中可再生能源的贡献率占19%，仅次于煤炭，其中水力发电占17%，生物质占5%，太阳能等不到3%。 在表1-35为2001年世界主要地区可再生能源的消费情况。可以看出，在发达国家，生物质能占总的一次性能源的3%左右，而发展中国家生物质能占总的一次能源大约35%，而且主要是用于炊事。这反映出不同国家和地区的科技水平的差别。1971~2000年30年间可再生能源的平均增长率和总的一次能源平均增长率相当。其中地热能，太阳能，风能和海洋能的发展速度最快，年均增长率达到9.4%，风能和太阳的增长率高达52.1%、32.6%，表明他们在快速发展。 在表1-35的数据表明，在2001年我国的可再生能源站总的一次能源的20.8%，然而其中大部分是燃烧型的生物质能，小部分是水电，而太阳能、地热能、风能等能源的利用率几乎为零。我国的能源统计年鉴等都没有对可再生能源的生产、消费等情况进行统计，表明这些有较高技术含量的可再生能源在我国正处于研究开发之中的起步阶段，利用率还比较低，利用规模和水平与国际相比差距很大。 表1-35 2001年世界主要各地区可再生能源的消费情况 国际能源署（IEA）对2000~2030年国际电力的需求进行了研究，如表1-36所示。其中来自可再生能源的发电量平均增长最快。IEA的研究认为，在未来30年内非水力的可再生能源发电将比其他任何燃料的发电都要增长得快，年增长速度接近6%，在2000~2030年间其总量发电将增加5倍，到2030年买它将提供世界总电力的4.4%，其中风能和生物质能将占其中的80%。 表1-36 2000~2030年世界电力供需平衡
农村沼气发展现状问题及对策措施
农村沼气发展现状问题 及对策措施 集团企业公司编码：（LL3698-KKI1269-TM2483-LUI12689-ITT289-
农村沼气发展现状问题及对策措施本文就当前大力推进户用沼气池建设中存在的实际问题进行了分析与研究，并提出了具体的解决方案。在农村大力推进户用沼气池建设，是一项民心工程，也是解决生态家园建设的突破口，从农村能源不合理的消费角度出发，从解决农民的实际需要出发，发展户用沼气池确属最好的方式，一方面可以上促养殖业，下带种植业；一方面可以改善农村生产和生活环境，是一项投资少，见效快的好方法。但是不容忽视的是农村能源是一项长期工程，沼气池建设、使用、管护更是一项永久性工程，所以重视农村能源机构建设，规范在农村推广小型公益事业就不能从短期项目的实现为目标，而更应该有理性地发展、有规范的管理、有健全的机构。这就是本文的观点，也是一种结合基层实际的探索性文章。一、我县农村沼气建设现状及存在的问题 （一）、农村沼气建设现状 巫溪县地处长江一级支流大宁河上游，是全国生态环境建设重点县。由于自然、历史、人口和发展方式等多种因素的影响，我县生态十
分脆弱，环境恶化的趋势还没有得到有效遏制，经济欠发达，社会较落后。农村能源现状令人担忧，发展滞后、燃料结构不合理，生产生活用能主要是以薪柴、秸杆和原煤为主，电能、液化气、沼气的普及利用率较低。薪柴和秸杆作为燃料占农村能源70％以上，因乱砍滥伐，导致水土流失，生态环境遭到破坏。 随着三峡工程的建设运行，库区环境生态日益被提到极其重要的地位，为确保库区的长治久安，实现库区经济社会可持续发展，巫溪县编制了《2001-2030年生态环境保护和生态建设规划》、《巫溪县全面建设小康社会总体发展规划纲要》，将资源开发利用、环境保护和生态建设作为发展农村经济、建设小康巫溪的一项长期的战略任务，全面推进和重点突破相结合，确立了农村能源、农村庭院生态、农业面源污染治理、高效生态农业、环境保护五大重点工程。 全县从七十年开始建沼气池、节柴灶，由于当时干群思想意识落后，技术力量薄弱，建筑材料低劣，所建的沼气池、节柴灶质量差，已基本报废。八十年代至九十年代初，技术上有所提高，材料更新，建设的沼气池、节柴灶使用效果较好，但建设速度十分缓慢。九十年代末在
沼气发展现状报告
沼气发展现状 能源是向自然界提供能量转化的物质，是人类活动的物质基础。在某种意义上讲，人类社会的发展离不开优质能源的出现和先进能源技术的使用。在当今世界，能源的发展，能源和环境，是全世界、全人类共同关心的问题，也是我国社会经济发展的重要问题。当今世界，人类社会发展日益加速，无论是在工业，农业，还是第三产业服务业，高新技术产业，都是处于人类历史上空前发展最快的一个阶段。社会的发展提高了人类的生活水平，大大加强了社会生产力，同时对能源（如煤，石油）的需求和使用也大幅提高，从汽车内燃机到家用电器，无不需要能源去运作。 人类对能源的利用主要有三大转换：第一次是煤炭取代木材等成为主要能源；第二次是石油取代煤炭而居主导地位；而当今世界是在石油逐渐枯竭的状况下向多能源结构的过渡转换。世界能源利用现状主要表现为3个特点：1. 受经济发展和人口增长的影响，世界一次能源消费量不断增加； 2. 世界能源消费呈现不同的增长模式，发达国家增长速率明显低于发展中国家；3. 世界能源消费结构趋向优质化。纵观当今世界能源利用状况，我们仍然以化石燃料作为主要能源，对环境的破坏极大，并且面临着枯竭。从目前新能源发展状况来看，发展力度仍不够大，对多能源结构的转换仅处于过渡或者说是只是开始的阶段。所以加大力度发展新能源是人类目前一项重要并且紧迫的工作。正因如此，整个世界都十分关注新能源的开发。目前人们主要关注的新能源有以下几类：太阳能，风能，生物质能，核能，氢能，地热能，海洋能，小水电。相对于传统能源，新能源普遍具有污染少、储量大的特点，对于解决当今世界严重的环境污染问题和资
源（特别是化石能源）枯竭问题具有重要意义。同时，由于很多新能源分布均匀，对于解决由能源引发的战争也有着重要意义。 沼气，正是新能源之一——生物质能中的一份子。 一.沼气定义： 有机物质在一定温度、湿度、酸碱度和厌氧条件下，经各种微生物发酵及分解作用而产生的一种以甲烷为主要成分的混合可燃气体。 二.沼气发展简史： 沼气发酵是一种古老的有机物发酵方法，广泛存在于自然界。它是各种有机物在兼性厌氧菌和专性厌氧菌等微生物的联合作用下，进行生物降解并生成有机酸、醇、二氧化碳和氢气等物质，并经产甲烷细菌等微生物进一步厌氧消化转化为以甲烷为主要成分的生物气的过程。厌氧发酵主要原料是农林废弃物、工业有机废水、畜禽粪便和城市垃圾等“废弃”资源。厌氧发酵的两个基本功能——降解有机物和产生可燃气体，是生态农业发展的基本推动力。早在1630 年，Vam Helmeuy 就发现生物质厌氧发酵能产生可燃气体。1776 年，意大利无力学家Volta 发现沼泽中有可燃气体产生，他认为这种气体的产生与有机质分解有关。1806 年，Herry 确定这种气体是甲烷。1868 年Becbamp 首次提出甲烷形成过程是一种微生物学过程，1875 年，俄国学者Popoff 也得到了相同的结论。1901～1902 年，巴斯德研究所的Maze 获得了一种产甲烷的微球菌，并将其命名为马氏甲烷球菌（Methanococcus mazei）。1936 年，Barker 发现了能在合成培养基上发酵产乙醇、丙醇和丁醇的有机体，并指出发酵分为产酸和分解酸形成甲烷的两个阶段，同时获得了几个产甲烷细菌的纯培养物，分别命名为甲
沼气池建造原理与好处
一、人工制取沼气必须具有三个基本条件 1、沼气池：是与空气隔绝的厌氧装置，保证沼气微生物生活在严格的厌氧环境中，同时便于收集和贮存沼气。 2、沼气微生物：它们是沼气的生产者。沼气微生物是一些种类繁多、习性各异的专性和兼性的细菌，存在于沼气池、粪坑、池塘的料液残渣、粪便、污泥和牛粪中。对这类物质，我们称之为接种物，是沼气池首次投料的必备原料。 3、发酵原料：能够被沼气微生物分解利用的有机物。农村的沼气发酵原料主要是人、畜、禽粪便，农作物的秸秆、青饲料、杂草等。 二、沼气池选址规划 1、沼气池的建设应与房屋及周围环境相协调，以利于保持环境的优美与卫生； 2、为缩短沼气的输送距离，沼气池应尽量靠近厨房，距离不宜超过30米。 3、沼气池应远离公路与铁路，并避开竹林与树林，以免对沼气池造成震动与损害。 4、尽量选择地基好、地下水位较低和背风向阳的地方建池。 5、沼气池应当与猪栏、厕所连通修建，做到“三结合”，便于粪便自流入池。 6、建池技工应经过沼气技术培训，须持有沼气行政部门颁发的上岗证，并要按国家标准进行施工与验收。 三、建造“模式”中的沼气池，首先要做好设计工作。总结多年来科学实验和生产实践的经验，设计与模式配套的沼气池必须坚持下列原则： (1)必须坚持“四结合”原则“四结合”是指沼气池与畜圈、厕所、日光温室相连，使人畜粪便不断进入沼气池内，保证正常产气、持续产气，并有利于粪便管理，改善环境卫生，沼液可方便地运送到日光温室蔬菜地里作肥料使用。 (2)坚持“圆、小、浅”的原则“圆、小、浅”是指池型以圆柱形为主，池容6～12立方米，池深2米左右，圆形沼气池具有以下优点：第一，根据几何学原理，相同容积的沼气池，圆形比方形或长方形的表面积小，比较省料。第二，密闭性好，且较牢固。圆形池内部结构合理，池壁没有直角，容易解决密闭问题，而且四周受力均匀，池体较牢固。第三，我国北方气温较低，圆形池置于地下，有利于冬季保温和安全越冬。第四，适于推广。无论南方、北方，建造圆形沼气池都有利于保证建池质量，做到建造一个，成功一个，使用一个，巩固一个，积极稳步地普及推广。小，是指主池容积不宜过大。浅，是为了减少挖土深度，也便于避开地下水，同时发酵液的表面积相对扩大，有利于产气，也便于出料。 (3)坚持直管进料，进料口加箅子、出料口加盖的原则直管进料的目的是使进料流畅，也便于搅拌。进料口加箅子是防止猪陷入沼气池进料管中。出料口加盖是为了保持环境卫生，消灭蚊蝇孳生场所和防止人、畜牲掉进池中。 建造沼气池原理图：
沼气的起源及发展历史
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
沼气的利用发展 开题报告
开题报告 班级姓名学号指导教师 毕业课题：沼气的利用和发展 一、开题目的： 随着油价的不断攀升，寻找更环保又实惠的替代能源成为一些国家的主攻课题。能源短缺，是一个全球性问题。油荒、煤荒在世界各地此起彼伏，我国也随处可见。石油、煤炭、液化气价格越来越高，使农民生活用能负担越来越大。中央“十一五”规划建议明确提出全面建设社会主义新农村，要求大力普及农村沼气，积极发展适合农村特点的清洁能源。要把街道建设成为一个经济繁荣、环境优美、和谐稳定的新璧城，开发建设农村新型能源，加快“一池三改”建设，是治理农村脏、乱、差，改善村容村貌，创建干净、卫生、文明新农村的最佳切入点。农村沼气建设，可改变农村传统生活方式，使农村向着健康、卫生、整洁的方向发展，有利于改进农民多年来形成的生活观念；可优化农村生活环境，提高农民健康水平。人畜粪便直接入池发酵，既可避免对地下水源的污染，又可消灭蝇蚊的孳生场地，减少有害病菌的传播，有利于农村居民健康；可通过新型能源开发建设技术培训与管理实践，促进农民自身素质和致富能力得到提高，精神面貌得到改善，从而促进农村其他社会事业的发展。 二、课题开展方法、条件极可能存在的问题 1、课题开展方法 任何科学研究除了要应用哲学方法和一般科学方法之外，还要有具体的研究方法、技术手段。课题研究的基本方法主要有：问卷调查法、访谈、个案研究、实验法、观察法、文献研究等 1、行动研究法：制定个性研究方案，通过实践情况进行分析，再研究调整重新进行实践。并将经验总结、记录，形成有价值的文字。 2、资料收集法：深入现状进行调查，利用不同的资源进行收集，找准问题所在，明确研究对象。 3、实验法：立足于自己的所在的环境，通过实验前、后科学对比的变化，找到适合科学研究发展的方案。 5、研究法：结合课题研究目标，从实际出发，制定计划，针对课题发展的需要，进行有效深化研究。 6、文献法：广泛收集整理文献资料，如经典书籍，以及课程标准推荐的书目。 2、条件及可能出现的问题 条件： 1）利用空闲时间去网上搜查有关的资料并整理记录下来； 2）利用空闲时间去图书馆查阅相关的书籍并收集资料； 3）如果有不懂的地方可以去请教老师或者是有相关工作经验的工作者，更
沼气发电技术发展现状
沼气发电技术发展现状 SANY标准化小组 #QS8QHH-HHGX8Q8-GNHHJ8-HHMHGN#
沼气发电技术发展现状2009-07-09 16:27 能源是国民经济发展和社会活动的基础，随着全面建设小康社会步伐的加快，中国对能源生产和消费也提出了更高的要求。可再生能源是中国实现可持续发展的重要能源，沼气发电是可再生能源的主要利用方式，合理有效利用这一新型能源，技术与产业化水平是关键。 1.国内外沼气发电技术现状 沼气技术即厌氧消化技术，主要用于处理畜禽粪便和高浓度工业有机废水。我国经过几十年的研发应用，在全国兴建了大中型沼气工程2000多座；户用农村沼气池1060万户，数量位居世界第一。不论是厌氧消化工艺技术的积累，还是建造、运行管理等方面的经验，整体水平已进入国际先进行列。 沼气发电在发达国家已受到广泛重视和积极推广，如美国的能源农场、德国的可再生能源促进法的颁布、日本的阳光工程、荷兰的绿色能源等。生物质能发电并网在西欧如德国、丹麦、奥地利、芬兰、法国、瑞典等一些国家的能源总量中所占的比例为10左右，并一直在持续增加。 我国沼气发电研发工作有20多年的历史，特别是“九五”、“十五”期间有一批科研单位、院校和企业先后从事了沼气发电技术的研究及沼气发电设备的开发。在这一领域中，逐渐建立起一支科研能力强、水平高的骨干队伍，并建立了相应的科研、生产基地，积累了较多的成功经验，为沼气发电技术的应用研究及沼气发电的设备质量再上台阶奠定了基础。 沼气发电设备方面，德国、丹麦、奥地利、美国的纯燃沼气发电机组比较先进，气耗率≤kWh（沼气热值≥25MJ/m3），价格在300～500美元/kWh。我国在“九五”、“十五”期间研制出20～600kW纯燃沼气发电机组系列产品，气耗率～kWh（沼气热值≥21MJ/m3），价格在200～300美元/kWh，其性价比有较大的优势，适合我国经济发展状况。 2.沼气发电产业将成为朝阳产业 沼气发电是一个系统工程，它包括沼气生产、沼气净化与储存、沼气发电及上网等多项单元技术的优化组合，也涉及到国家对沼气发电的扶持政策和技术法规等。剖析国内已有的沼气发电工程，借鉴发达国家的沼气发电经验，以及国家对可再生能源的政策导向，笔者认为我国沼气发电产业在未来的若干年后会有突破性进展，其依据是： （1）国家相关政策的出台将打通包括沼气发电在内的绿色电力上网的瓶颈当一个国家经济实力达到一定程度后，就会把目光更多地投向环保，会更关注可持续发展问题，就会把资金投向这一领域，出台相关的政策来确保可持续发展战略目标的实现。 以德国为例。战后的德国经过几十年的经济复苏，已经具备经济能力来处理可持续发展问题。为了保护环境，控制全球变暖和促进能源的可持续供应，德国于1990年制定了“输电法”，2000年又出台了“可再生能源法”。“输电法”规定公用电网对沼气发电输送来的电力实行优惠收购价，这一政策促进德国沼气发电技术的提高，促成了随后700多个沼气工程的建立。而“可再生能源法”提高了可再生能源发电上网的收购价，对于装机达到500kW的发电站，输送到电网的电力获得的补贴比1999年增加了37。
发展沼气工程对改善农业生态环境的意义
2013年第30期资源与环境科技创新与应用 发展沼气工程对改善农业生态环境的意义 李新伟 （黑龙江农垦玖阳生物质能源开发有限公司，黑龙江哈尔滨150090） 沼气工程是一项建设新农村、发展循环经济的有效途径。它不但能够开发新能源，合理利用各种肥料，而且能够改善土壤结构，改善农村的环境卫生，最主要的是能够发展循环经济，倡导绿色节约的生活理念，明显的提高了农村人民的生活水平。 1我国农业生态环境的现状 1.1水资源短缺并且污染严重 水是生命之源，是农业生产的命脉，一切生产生活都离不开水，农业用水更是直接关系到农业生产的可持续发展，关系到一个国家的粮食储备，进而影响着社会的稳定。尽管我国江河湖海众多，但是可饮用的淡水资源十分有限，并且近年来污染加重，淡水资源更是受到了十分严重的破坏。据有关资料显示，我国农业用水量占整个用水总量的70％左右，而我国人均水资源拥有量仅仅约为2200m3，是世界平均水平的1/4，排名更是到了第110位，被列为人均水资源贫乏的国家之一。而且我国水资源分布极不合理，耕地面积少的地区却拥有着多大部分的水资源，造成华北等耕地面积大的地区严重干旱。与此同时，随着我国经济的发展，各种污染接踵而至，水污染也越来越严重，直接威胁着人们的生命健康。据监测数据显示，我国水质符合和优于Ⅲ类水的河长才占了50%左右，地下水更是连40%都不到。总的来说，我国农业生态环境面临着严峻的挑战。 1.2土地荒漠化严重 一直以来我国都以地大物博，人口众多来描述基本国情，但是我国虽然“地大”，但是能够适合耕种的土地面积却十分贫乏，而且由于人们的乱砍滥伐，我国土地荒漠化十分的严重。我国现在是耕地面积不足、土地荒漠化最严重的国家之一。我国总共有23个省、4个直辖市，但是荒漠化地区却涉及到了其中的18个省、直辖市，包括：内蒙古、辽宁、吉林、北京、天津、河北、陕西、宁夏、山西、甘肃、青海、新疆、西藏，以及山东、河南、四川、云南和海南。尽管有些地区一直在治沙，但是治沙的速度永远赶不上沙漠化的速度，我国每年沙化的土地面积已经超过了2460平方千米，沙尘暴发生的次数也从每10年8次增加到23次，其中，仅2000年一年之内就发生了10次。由于人们的毁林开荒，片面追求粮食生产，很多地区把原本茂盛的天然森林改成了单一的农田，不但毁坏了珍惜的物种，掠夺了野生动物的栖息地，而且严重影响了当地的生态平衡，时间一长就造成了土地沙漠化。造成现在我国的森林覆盖率连世界平均覆盖率的一半儿都不到，并且大片的天然森林在我国已经很难寻觅到了。作为发展中国家，我国要用这极少的耕地养活13亿的人口，其间的困难可想而知，所以说，我国农业生态环境十分恶劣。 1.3生物多样性锐减 生物多样性是指生物及其环境形成的生态复合体以及与此相关的各种生态过程的总和，其中包括动物、植物、微生物所拥有的基因以及它们与其生存环境形成的复杂的生态系统。生物多样性简单的分为物种多样性、基因多样性和生态系统多样性三个部分，不同的地方有不同的划分。生物多样性不但具有利用价值，而且其潜在价值也是十分重要的，它是大自然赠与人类的天然宝贵的资源和财富。生物多样性对于维持和保护自然资源永续利用和发展具有重要意义。但是随着森林的不断砍伐，尤其是热带森林，生物多样性遭到严重破坏。随着原始森林的砍伐，野生动植物的栖息地遭到严重破坏，对于不能适应恶劣的“新”环境的野生动植物都不断地走向灭绝之路，自然基因库受到了严重的挑战。尽管各国政府都在大力保护野生动植物，但由于自然条件的恶化和不法分子的恶劣行径，珍稀物种仍然以每年100～200种的速度急剧减少。据专家估计，在今后的20～30年中，将有1/4的物种消失。生物多样性减少对于农业生态环境的直接危害表现在系统的自我恢复能力和自我稳定能力下降，农作物对于最适宜的生活条件的要求将增高，对于农民来说，农业生产将变得越来越严苛。 2发展沼气工程对于农业生态环境的益处 2.1有利于降低污染，改善环境 用于沼气工程的原材料大多数是人和家禽家畜的粪便以及农作物的秸秆。农村每年产生这些废弃物的量是十分巨大的，据统计，一个小县城一年生产的禽畜粪便就达几百万吨之多。这么多的废料如果不用于沼气生产只会四处堆积，不但影响环境卫生，而且很有可能造成地下水和江河水污染，对于人们的生活有害无利。但是如果用于沼气生产，不但解决了环境问题，降低了污染，而且还能够产生足够的沼气，给农民家庭提供足够的电和热。 2.2有利于经济、社会效益显著 我国目前根据各地的具体情况，分别建立起了不同的沼气工程，包括“厕-沼-菜”模式，“猪厕-沼-菜”模式，“草-羊厕-沼-果”等三种循环生态模式。利用动植物残骸粪便做沼气池的原料，为人们提供生活所需的电和热，最后用沼渣做绿肥，供果蔬生长利用。整个生产过程不但产生的废物垃圾很少，而且利用一定的原料产生了最大的生产效益，既达到了绿色环保，又带来了经济效益。人们不但省去了电费和取暖费用，而且用沼渣做的绿肥对果蔬的生长非常有利，这无疑又是一笔收入。 3我国发展沼气的有利条件 3.1丰富的发酵原料 我国农村人口众多，畜禽粪便、废弃物和秸秆资源数量很大，一般的县年出栏生猪可达60万头、羊可达70万只，家禽也可达上千万羽，一年下来粪便便可达到几百万吨，而且农作物的秸秆一年也能达到100万吨左右，这些原料与其堆肥或者是焚烧，倒不如用来做沼气生产的原料，这样一来不但环保而且能够带来更大的收益。据统计，用30万吨左右的秸秆和废弃物便可以生产80亿立方米的沼气和2000多万吨的沼渣，这些沼气供人们一年的用电和取暖还绰绰有余，沼渣更是上好的绿肥，这样一来便实现了循环利用，而且得到的是清洁能源，普遍提高了农村人民的生活质量。 3.2政府的大力支持 近年来，国家领导一直关注农村建设，一直把农村建设作为重点来抓。当沼气工程的优势显现出来之后，党中央一直高度重视，把农村沼气建设作为全面建设小康社会、改善农村生产生活条件的“六小工程”之一，先后安排了农村小型公益设施建设补助资金、农村能源项目、生态家园富民计划和农村沼气建设国债项目。当社会主义新农村建设在全国各地普遍开展起来之后，沼气工程建设更是遇到了良好的机遇，社会主义新农村建设一定会推动沼气事业向前发展。因为在农村发展沼气有助于农村尽快实现“生产发展、生活宽裕、村容整洁”，为社会主义新农村建设提供了有力的技术手段。在农村发展沼气工程符合社会主义新农村建设的一系列政策措施和要求，如增加对农村和农业的投入、发展循环农业、加快乡村基础设施建设、加快村庄规划等，它终将推动新农村建设的有序进行，为我国社会主义新农村建设贡献一份力量。 4结束语 作为一项惠农政策，在农村建设沼气工程已经推出很快便得到响应，因为就目前来看，很难找到比建设沼气池更适合农村生产生活的发展模式，所以说，在农村建设沼气工程是新农村建设的一项重要举措，它所带来的实效有目共睹，但是真正做到循环经济，真正做到效益最大化，还需要相关领导的高度重视以及正确决策。 参考文献 [1]卞有生.生态农业中废弃物的处理与再生利用[M].北京:化学工业出版社，2001. [2]万晓红，等.太湖流域规模畜禽养殖场污染特性的解析[J].农业环境与发展，2000，17(2):35-38. [3]周莆华，等.集约化猪场废弃物系统处理研究[J].农业环境与发展，2001，18(1):46-47. 摘要：近年来，新农村建设的步伐不断推进，各种科技成果不断进入新农村的建设当中。其中沼气工程作为一项惠农工程，更是不断走进百姓的生活。本文就沼气工程对于改善农业生态环境的意义进行了一定的分析，总结出了发展沼气工程的现实意义。关键词：沼气工程；生态环境；粪便污水 144 --
沼气的起源及发展历史
沼气的起源及发展历史 https://www.360docs.net/doc/1f7873836.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，
沼气发展现状3
jiangsu university of science and technology 课题名称：沼气发展现状 姓名：刘启明 专业：冶金工程 学号：1045562112
沼气发展现状 沼气的基本介绍 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。 . 关于沼气发生的基本原理，目前尚在探索之中。沼气的形成过程大致可分为两个阶段，首先将各种复杂的有机物转化为低级脂肪酸，例如丁酸、丙酸、乙酸；然后把上述各类产物继续转化为甲烷和二氧化碳等。 二、中国沼气发展经历的几个阶段 中国沼气建设起步于20 世纪七十年代，已有30多年的发展史，经历了三个阶段，步入了新的发展局面。 中国农户沼气池历年发展态势 1973年--1983 年：仓促发展与回落 1984年--1991 年：调整与重视科技 1992 年--1998 年：回升与效益凸现 1999 年至今：全面提升与快速发展 第一阶段是1973年到1983年的10年间，为高速发展与回落阶段，政府急于为解决农民生活燃料严重短缺而在全国推广沼气，1976年形成了全国性的高潮，当年统计推广256.7 万户。终因仓促上马、急于求成，缺乏坚实成熟的技术基础和支持，以及管理不善等原因，造成数量上的高速发展，而紧跟着的大回落阶段，从1976年的700多万户回落到1982年的400 万户。 第二阶段是1984年到1991 年的8年间，为调整阶段。此阶段注重沼气技术系统的科研，修理病态池，放慢发展速度，8 年间新增池扣去报废池仅累计增加82.7万户，平均每年增加10万多户。 第三阶段是1992年至 1 998年，为回升发展阶段。由于第二阶段科研与示范工作取得重要成果，如户用高效沼气池技术、南方恭城模式、北方“四位一体”模式等沼气与生态建设等有机结合，沼气建设综合效益日益明显，有回升发展，每年建池在50 万户左右。 从1999年起农业部总结了北方“四位一体”、南方“猪一沼一果”、西北“五配套”等卓有成效的沼气能源生态建设经验，提出了“能源环保工程”和“生态家园富民工程”计划， 并于2001年和2002两年争取到小型公益农村沼气项目每年补助1亿元的支持，2002年农 村基建2亿元支持，并于2003年得到农村基础设施国债资金10亿元的支持，使中国沼气建 设进入了一个全新的发展阶段。每年新建沼气池加速发展到2003年的210万户，即2003 年新发展的农户沼气池为上个世纪中期每年新增50万户的四倍多，2003年沼气池保有量为
发展新能源材料的时代意义
发展新能源材料的时代意义 摘要：我国经济的迅速发展使得对能源的需求增加，常规的化石能源供应不足的矛盾日益突出。能源安全成为我国必须解决的战略问题。发展新能源和可再生能源十分紧迫，也是世界各发达国家竞相研究的热点课题之一。新能源与可再生能源不仅有利于解决和补充我国化石能源供应不足的问题，而且有利于我国改善能源结构，保障能源安全，保护环境，走可持续发展之路。开发利用新能源与可再生能源也是构建资源节约型与环境友好型社。 关键字：化石能源新能源能源结构可持续发展资源节约型环境友好型 一、新能源定义 新能源又称非常规能源。是指传统能源之外的各种能源形式。指刚开始开发利用或正在积极研究、有待推广的能源，如太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核聚变能等。 二、新能源的发展趋势及国内外新能源最新进展 部分可再生能源利用技术已经取得长足的发展，并在世界各地形成了一定规模。表1-34为可再生能源转换技术的分类。目前生物质能，太阳能，风能以及水力发电，地热能等的利用技术已经得到利用。 表1-34 可再生能源转换技术的分类
2001世界一次能源消费总量为Mtoe，其中石油占35%，煤炭占23.4%，天然气占21.2%，可再生能源占13.5%(其中生物质能占10.4%，水力占 2.214%，太阳能等占0.0886%)，核能占6.9%，2000年世界电力生产中可再生能源的贡献率占19%，仅次于煤炭，其中水力发电占17%，生物质占5%，太阳能等不到3%。 在表1-35为2001年世界主要地区可再生能源的消费情况。可以看出，在发达国家，生物质能占总的一次性能源的3%左右，而发展中国家生物质能占总的一次能源大约35%，而且主要是用于炊事。这反映出不同国家和地区的科技水平的差别。1971~2000年30年间可再生能源的平均增长率和总的一次能源平均增长率相当。其中地热能，太阳能，风能和海洋能的发展速度最快，年均增长率达到9.4%，风能和太阳的增长率高达52.1%、32.6%，表明他们在快速发展。 在表1-35的数据表明，在2001年我国的可再生能源站总的一次能源的20.8%，然而其中大部分是燃烧型的生物质能，小部分是水电，而太阳能、地热能、风能等能源的利用率几乎为零。我国的能源统计年鉴等都没有对可再生能源的生产、消费等情况进行统计，表明这些有较高技术含量的可再生能源在我国正处于研究开发之中的起步阶段，利用率还比较低，利用规模和水平与国际相比差距很大。 表1-35 2001年世界主要各地区可再生能源的消费情况 国际能源署（IEA）对2000~2030年国际电力的需求进行了研究，如表1-36所示。其中来自可再生能源的发电量平均增长最快。IEA的研究认为，在未来30年内非水力的可再生能源发电将比其他任何燃料的发电都要增长得快，年增长速度接近6%，在2000~2030年间其总量发电将增加5倍，到2030年买它将提供世界总电力的4.4%，其中风能和生物质能将占其中的80%。 表1-36 2000~2030年世界电力供需平衡
生物质能与沼气
生物质能的概述 生物质是指通过光合作用而形成的各种有机体，包括所有的动植物和微生物。而所谓生物质能（biomass energy ），就是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式，即以生物质为载体的能量。它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用，可转化为常规的固态、液态和气态燃料，取之不尽、用之不竭，是一种可再生能源，同时也是唯一一种可再生的碳源。生物质能的原始能量来源于太阳，所以从广义上讲，生物质能是太阳能的一种表现形式。目前，很多国家都在积极研究和开发利用生物质能。生物质能蕴藏在植物、动物和微生物等可以生长的有机物中，它是由太阳能转化而来的。有机物中除矿物燃料以外的所有来源于动植物的能源物质均属于生物质能，通常包括木材、及森林废弃物、农业废弃物、水生植物、油料植物、城市和工业有机废弃物、动物粪便等。地球上的生物质能资源较为丰富，而且是一种无害的能源。地球每年经光合作用产生的物质有1730亿吨，其中蕴含的能量相当于全世界能源消耗总量的10-20倍，但目前的利用率不到3%。 [编辑本段]生物质能的分类 依据来源的不同，可以将适合于能源利用的生物质分为林业资源、农业资源、生活污水和工业有机废水、城市固体废物和畜禽粪便等五大类。 林业资源：林业生物质资源是指森林生长和林业生产过程提供的生物质能源，包括薪炭林、在森林抚育和间伐作业中的零散木材、残留的树枝、树叶和木屑等；木材采运和加工过程中的枝丫、锯末、木屑、梢头、板皮和截头等；林业副产品的废弃物，如果壳和果核等。 农业资源：农业生物质能资源是指农业作物(包括能源作物)；农业生产过程中的废弃物，如农作物收获时残留在农田内的农作物秸秆（玉米秸、高粱秸、麦秸、稻草、豆秸和棉秆等）；农业加工业的废弃物，如农业生产过程中剩余的稻壳等。能源植物泛指各种用以提供能源的植物，通常包括草本能源作物、油料作物、制取碳氢化合物植物和水生植物等几类。 生活污水和工业有机废水：生活污水主要由城镇居民生活、商业和服务业的各种排水组成，如冷却水、洗浴排水、盥洗排水、洗衣排水、厨房排水、粪便污水等。工业有机废水主要是酒精、酿酒、制糖、食品、制药、造纸及屠宰等行业生产过程中排出的废水等，其中都富含有机物。 城市固体废物：城市固体废物主要是由城镇居民生活垃圾，商业、服务业垃圾和少量建筑业垃圾等固体废物构成。其组成成分比较复杂，受当地居民的平均生活水平、能源消费结构、城镇建设、自然条件、传统习惯以及季节变化等因素影响。 畜禽粪便：畜禽粪便是畜禽排泄物的总称，它是其他形态生物质（主要是粮食、农作物秸秆和牧草等）的转化形式，包括畜禽排出的粪便、尿及其与垫草的混合物。 沼气：沼气就是由生物质能转换的一种可燃气体，通常可以供农家用来烧饭、照明。[编辑本段]生物质能的特点 1) 可再生性 生物质属可再生资源,生物质能由于通过植物的光合作用可以再生,与风能、太阳能等同属可再生能源,资源丰富,可保证能源的永续利用； 2) 低污染性 生物质的硫含量、氮含量低、燃烧过程中生成的SOX、NOX较少；生物质作为燃料时，由于它在生长时需要的二氧化碳相当于它排放的二氧化碳的量，因而对大气的二氧化碳净排放量近似于零，可有效地减轻温室效应； 3) 广泛分布性 缺乏煤炭的地域，可充分利用生物质能； 4) 生物质燃料总量十分丰富。
农村沼气对现代农业生产的意义
农村沼气对现代农业生产的意义 沼气发酵是通过厌氧微生物的分解作用，不断变化发酵物——粪便、秸秆等有机物的生物化学过程，不仅可以把能作燃料利用的碳、氢元素和能作肥料利用的N、P、K元素分开利用，而且还能把许多畜类、鱼类难以消化的营养物质转化为他们能够吸收利用的的各种氨基酸和多种维生素，使“三料”(燃料、饲料、肥料)都能各得其所，物尽其用。同时，微生物的分泌物还使沼气渣沼液中增加了许多益于农业但没有完全被认识的新物质，沼气技术的广泛推广和应用，不仅对高效庭院经济发展，甚至对现代农业的发展，均具有重要的意义。具体来讲： 第一、有利于解决农村生活用能。一头猪从小到大可制取沼气80立方米。一头牛一年可制取沼气200立方米，100千克稻草，可以制取沼气21立方米。常年养猪3—4头的农户，办沼气后可以做到全年用沼气做生活用能，其中有8～10个月完全不烧柴和煤，养猪100头的专业户，可以办一个能供20户生活用能的沼气供应站。 第二、有利于缓解部分用能。1立方米沼气的有效热值，相当于薪柴3．5千克，标煤0.71千克。柴油0.45千克。养猪30头的农户，办沼气后每天至少可获沼气6立方米，驱动5马力的柴油机工作3小时。 第三、有利于封山育林。每年每667平方米地薪柴的生产量为500千克左右，一个炊用沼气每年生产的沼气约400～500立方米，能节约薪柴1.2～1.5吨，相当于风扇育林1334～2000米平方米。 第四、有利于保持地力。生产100千克稻谷需从土壤中带走近2千克氮和相应的磷、钾元素，土壤有机质的自然损耗为每667米，每年300千克。1吨稻草，燃烧只能获取12.56兆焦有效热量和含钾8.5千克的灰分；若用来制取沼气，可获28.89兆焦热量与100千克有机质和6.3千克氮、11千克磷、8．5千克钾。667平方米产吨粮的稻草，加上每667平方米1～2头猪的粪便，制取沼气后还田，大体可以保持667平方米产吨粮的地力平衡。 第五，可用于粮食贮存和温室栽培。沼气中二氧化碳含量为35%左右，是仓库厌氧储粮的好材料和温室栽培的好肥料。养20头猪，建20立方米沼气池，可以满足容纳50万千克粮仓沼气贮粮的需要，不仅没有常规贮粮的残药污染，而且可以减少管理费用和粮食损耗4000—5000元，将沼气通向栽培蔬菜的温室，可以增加作物的光合作用，据实验资料表明，1立方米的沼气，能增产黄瓜11.5千克，西红柿9.8千克。 第六，有利于保存和提高有机肥的肥效。人畜粪便等在密闭条件下厌氧发酵，既避免了日晒雨淋和氧化损失，又有使迟效性肥分转变为速效肥，用敞口池沤肥与沼气肥对比。敞口池全氮损失19.4%～30.01%，沼气肥只损失0.5%；敞口池氨态氮只增加41%，而沼气费肥可增加398%。 第七，有利于提高作物抗性。沼渣中腐植酸含量高达20%，其中的羧酸是一种抗生物质，沼肥中还含有较多的赤霉素，大量施用沼肥，具有刺激生物生长，防止烂种烂秧和提高作物抗生的作用。 第八，可增加饲料、饵料来源。沼液中含有19种氨基酸和多种维生素，特别是赖氨酸和亮氨酸，每百毫升沼液中的含量分别达到2.05和3.24毫克，铁、锌、铜、钴、锰、硒等微量元素的含量也很丰富，不含有毒物质、寄生虫卵和病菌，在厌氧发酵过程中大多被杀死。可用沼液养猪、养鱼，且其经济效果比一般常规饲料好。 第九，有利于提高农业的经济效益。传统农业多用秸秆直接燃烧、粪便直接下田，这样一次利用的方法不仅浪费了能源，而且浪费肥料，通过制取沼气，可以变一次利用为多次利用和循环利用，增加一道利用环节就可增加一倍乃至多倍的经济效益。查阅资料，根据鸡粪喂猪、