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基于产甲烷潜力和基质降解动力学的沼气发酵物料评估_李超

基于产甲烷潜力和基质降解动力学的沼气发酵物料评估_李超
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沼气池的构造原理

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

第一章概论 1.1引言 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。 沼气是一种可持续利用的生态资源。利用沼气,可以节省大量的秸秆、干草等物料,有助于发酵出更多动物饲料和制作更多的纸张;沼气还可以用来做饭、照明、发电等,大大的节省了农民家庭的开支,减少了生活负担;沼气剩下的沼渣和沼液可以当作有机肥料,用于农作物和田地的施肥,增强农作物的抵抗力,减少农作物的病虫发生率,促进营养成分的吸收,改善土壤的板结,持续的保肥保水。 沼气工程技术,是一项以开发利用养殖场粪污为对象,以获取能源和治理环境污染为目的,实现农业生态良性循环的农村能源工程技术。它包括厌氧发酵主体及配套工程技术,主要是通过厌氧发酵及相关处理降低粪水有机质含量,达到或接近排放标准并按设计工艺要求获取能源—沼气:沼气利用产品与设备技术,主要是利用沼气或直接用于生活用能,或发电、或烧锅炉、或直接用于生产供暖、或作为化工原料等:沼肥制成液肥和复合肥技术,则主要是通过固液分离,添加必

要元素和成份,使沼肥制成液肥或复合肥,供自身使用或销售。 1.2我国沼气工程发展现状 随着城镇工业和农村集约化养殖业的发展, 生产过程中排出的各种有机废弃物的污染治理及其资源的综合利用, 已成为当今国际社会普遍关注的问题。在过去20 多年里, 我国利用厌氧消化技术处理工农业有机废弃物取得了较好的能源、环保和经济效益, 并逐步形成了沼气一能源环保工程规模。据报道, 全国现有大中型沼气工程60 0 多处, 总池容21 万多立方米, 年产沼气3 6 7 8万立方米, 年处工业废水和禽畜粪便能力达50 0 多万吨。我们自19 9 2年开始收集大中型沼气工程资料, 并对近百座工程进行了书面调查或实地考察。调查结果表明: “我国大中型沼气工程技术日趋成熟, 工程的整体技术水平和资源利用率近些年提高幅度较大, 各类的沼气工程, 都已从过去单纯追求能源效益, 转入注重发挥沼气技术多功能优势, 为配合菜篮子工程和改善农业生态环境, 为发展农村经济服务, 广泛地开展了沼气及发酵残余物在种植业和养殖业等生产方面的综合利用, “八五”期间建设的沼气工程与“六五”、“七五”期间作比较其工程运行稳定率提高了20 % 一3 0 %, 工程投资回收年限缩短了10 %一20 %。 当前, 大中型沼气工程存在的主要问题是: 有的工程处理技术不完善, 设备匹配不尽合理, 工程运转故障较多; 有的工程采用的厌氧消化工艺及装置与所处理的原料不相适应, 工程处理能力低, 经济效益差; 还有的工程由于原料不足, 造成设备利用率低。认真分

正确发酵、正确管理及安全使用沼气参考文本

正确发酵、正确管理及安全使用沼气参考文本 In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of Each Link To Achieve Risk Control And Planning 某某管理中心 XX年XX月

正确发酵、正确管理及安全使用沼气参 考文本 使用指引:此安全管理资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进,同时考虑各个环节之间的关系,每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划,并将危害降低到最小,文档经过下载可进行自定义修改,请根据实际需求进行调整与使用。 沼气是由有机物质如人畜粪便、秸秆、杂草、污泥、 工业有机废水等,在厌氧条件下,通过各类厌氧微生物的 分解代谢作用而产生的。沼气是一种多成分混合气体,主 要成分为甲烷和二氧化碳,并含有少量的一氧化碳、氢、 氧、硫化氢和氮等。 沼气是一种清洁、便捷、便宜的能源,特别适合农村 地区使用。但是,如果使用沼气的方法不当,不仅不能获 得充足、稳定的气源,反而可能危及使用者的安全。例 如,当空气中沼气含量过高,遇明火就可能发生爆炸;沼 气燃烧不完全会产生一氧化碳气体,人吸入后将导致中

毒、昏迷、甚至死亡。因此,学会正确使用沼气是每一个沼气户必须掌握的技能。下面,我们分三个部分介绍一下正确使用沼气的基本常识。 正确发酵 沼气池建成、并经试水、试压合格后,方可投入有机原料生产运行。我省农村主要的沼气原料为人畜粪便、杂草、秸秆、腐烂变质的瓜果蔬菜等。 在投料时,要注意合理搭配。以人、猪、家禽粪便为主的原料,要配合加入1至1.5倍的牛粪、秸秆、杂草等,产气才会持久、均衡。 首次投料数量要充足。一个6立方米的标准池,首次投料大约需要人畜粪便1500公斤、杂草500公斤,并加入2000公斤的水。首次投料后一般要经过5至7天才能正常产气。

沼气发酵原理和必备条件

<< 沼气发酵原理和必备条件 >> 沼气发酵是一个复杂的微生物学过程,参加发酵的微生物数量巨大,种类繁多,只有了解参加沼气发酵的多种微生物活动规律、生存条件及作用,并按照微生物的生存条件、活动规律要求,去设计沼气池,收集发酵原料,进行正常管理,使参加发酵的各种微生物得到最佳的生长条件,才能获得较多的产气量和沼肥,满足生产、生活需要。我们现在推出的这两种池体就依据沼气发酵的基本原理设计的,所以它的产气量均高于其它类型的沼气池。 1、 什么叫沼气 沼气发酵又叫厌氧消化,是指利用人畜粪便、秸杆、污水等各种有机物在密封的沼气池内,在厌氧条件下(没有氧气),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,在这个过种中微生物是最活跃的因素,它们把各种固体或是溶解状态的复杂有机物,按照各自营养需要,进行分解转化,最终生成沼气。沼气是种混合体,可以燃烧。因为这种气体最先是在沼泽中发现的,所以称为沼气。它的主要成份是甲烷占55%—70%左右,二氧化碳占25%—40%左右。此外,还有少量氢气、硫化氢、一氧化碳、氮和氨等。 2、 沼气发酵微生物 在沼气发酵过程中,有发酵性细菌、产氢产乙酸菌、耗氧产乙酸菌、食氢产甲烷菌等五大类微生物参加沼气发酵。它们在发酵过程中的作用及对生存条件的要求,有以下三个阶段:第一个阶段落:液化 在沼气发酵中首先是发酵性细菌群利用它所分泌的胞外酶,如纤维酶、淀粉酶、蛋白酶和脂肪酶等,对有机物进行体外酶解,也就是把禽畜粪便、作物秸杆、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、甘油和脂肪等小分子化合物这个阶段叫液化阶段。 第二个阶段:产酸 这个阶段是三个细菌群体的联合作用,先由发酵性细菌将液化阶段产生的小分子化合物吸收进细胞内,并将其分解为乙酸、丁酸、氢和二氧化碳等,再由产氢乙酸菌把发酵性细菌产生的丙酸、丁酸转化为甲烷菌可利用的乙酸、氢和二氧化碳。 另外,还有耗氧产乙酸菌群,这种细菌群体利用氧和二氧化碳生产乙酸,还能代谢糖类产生乙酸,它们能转变多种有机物为乙酸。 液化阶段和产酸阶段是一个连续过程,统称不产甲烷阶段。在这个过程中,不产甲烷的细菌种类繁多,数量巨大,它们主要的作用是为产甲烷菌提供营养和为产甲烷菌创造适宜的厌氧条件,消除部分毒物。 第三个阶段:产甲烷 在此阶段中,产甲烷细菌群可以分为食氢产甲烷菌和依乙酸产甲烷菌两面三刀大类群。已研究过的就有70多种产甲烷菌,它们利用以上不产甲烷的三中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。 ① 生长非常缓慢,如甲烷八叠球菌在乙酸上生长时其培增时间为1—2天,甲烷菌丝倍增时间为4—9天;②严格厌氧,对氧气和氧化剂非常敏感,在有空气的条件下就不能生存或死亡; ③只能利用少数简单的化合物作为营养;④它们要求在中性偏碱和适宜温度环境条件;⑤代谢活动主要终产物是甲烷和二氧化碳为主要成分的沼气。

沼气正常发酵的工艺条件

R U RAL EN ER GY No.42000(92Issue i n All)?20? 沼气正常发酵的工艺条件 孙进杰赵丽兰(山东省蓬莱市农业局蓬莱265600) (1)厌养环境在厌氧发酵过程中,大多数不产甲烷微生物为厌氧菌,须要在无氧条件下,将复杂的有机物质分解成简单的有机酸等。产甲烷菌则是专性厌养菌,氧对产甲烷菌不仅不会起促进作用,相反会起到毒害、抑制作用。因此,修建沼气池要确保池壁不渗水、不漏气。 (2)发酵原料在厌氧发酵过程中,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。除了矿物油和木质素外,自然界中的有机物质一般都能被微生物发酵产生沼气,但不同的有机物有不同的产气量和产气速度。较难分解的有机物质,在投料前要进行切碎、堆沤等预处理。若有机物已经过牲畜肠胃消化、阴沟厌养消化及工业发酵,因此,粪便、阴沟污泥、酒厂废液、酵母厂废水、豆制品厂废水及纸浆废水等都是较好的沼气发酵原料。 (3)发酵温度沼气发酵与温度有密切的关系,在一定温度范围内,温度越高,产气量也越高。但是产气量并不与温度的增高呈正比,在30~60℃之间有两个产气高峰:一个介于30~40℃之间,另一个介于50~60℃之间,这是因为有两个不同的微生物群在起作用。另外,沼气发酵温度突然上升或下降,对产气量有明显的影响。若温度突然上升或下降5℃,产气量会显著降低,若变化过大,则产气过程停止。为防止沼气发酵温度的突变,沼气池应采取必要的保温措施。将沼气池建于温室大棚内(夏季遮阴),是防止温度突变的有效措施之一。 (4)p H值沼气微生物的正常生长、代谢需要适中的p H值(6.5~7.5),p H值在6.4以下和7.6以上都会对产气产生抑制作用。p H值在5.5以下时,产甲烷菌的活动完全受到抑制。在沼气发酵过程中,池内p H值会有规律地发生变化。在发酵初期,池内产生大量的酸,p H值下降。随后,氨化作用产生的一部分氨,会中和掉一部分酸,同时,由于产甲烷活动利用了大量的挥发酸,会使p H 值恢复正常。这就是说,在正常情况下,沼气发酵过程中的p H值变化是一个自然平衡过程,一般不须要进行人为的调节。但如果配料不当,或操作管理不合理,可能会导致大量挥发酸积累,从而使p H值下降。在日常管理中,可能会遇到p H值过高或过低影响产气的情况,此时便须要进行人为调节。调节方法有以下几种,一是经常换料(少量),以稀释发酵液中的挥发酸,提高p H值;二是向池中加入适量的草木灰或氨水,调节p H值;三是适当加入牛、马粪便,并加水冲淡,此法可用于p H值过高时。 (5)接种物在发酵过程中,菌种质量的好坏、数量的多少将直接影响到产气率的高低。实际操作中,要视发酵原料的不同,决定是否须要接种。如果原料是粪便及其他已发酵过的原料,由于本身含有大量的发酵微生物,不须要接种。如果原料是工、农业废水,由于这些物质不含有发酵微生物或数量太少,入池后,必须加入足够量的接种物。接种物可以从自然界中方便地获得,阴沟污泥、粪坑底脚污泥等都可作接种物。如果条件允许,在沼气池大换料时,采用发酵液作为接种物,可以取得同样好的结果。加入接种物的数量,要视接种物的来源确定。如果采用沼气池发酵液作接种物,接种量应占总发酵料液的30%以上;若采用沼

沼气中甲烷和二氧化碳及硫化氢 简易测定法

试验方法(简易测定CH4和CO2) 试剂制备 ①饱和食盐水。用200 ml烧杯盛放自来水150 ml,放人适量的食用精盐,充分搅拌促进食盐溶解,若加入的食盐全部溶解,则需再加入食盐直至食盐不溶解为止。 ②浓NaOH和KOH溶液。用量筒分别取自来水67 ml于2个200ml烧杯中,分别准确称取NaOH和KOH(化学纯)33g,放入烧杯中溶解后,转入100 ml药剂瓶并塞上胶塞。 浓NaOH和KOH对沼气中CO2吸收试验 1 )KOH。1 ml蓝芯注射器装上5号针头,清水清洗后,吸入饱和食盐水清洗2次,排出食盐水后保持注射器内无空气。然后针头向上,插入沼气塑料导管内,抽动注射器管芯,抽取沼气1 ml以上,迅速抽出针头并朝上,定容沼气为l ml。将装KOH溶液瓶倒置,针头从胶塞处插入,微微抽动注射器管芯使KOH溶液被抽吸到针管内,此时KOH在针管内吸收沼气中的CO2。当针管内气体容积稳定时,立即记录气体减少的读数,气体减少的体积即为CO2气体的体积,以百分数表示,剩下的气体即为CH4。气体的近似百分含量。 2 )NaOH。用“2.2.1”的方法,将KOH换成NaOH测定沼气中的CO2含量,计算沼气中CH4。气体的近似百分含量。

1 测定原理 沼气主要由CH4(约60%、)和CO2(约40%)及少量的N2(1%以下)、H2S(0.5%以下)等所组成。测定时,忽略N2和HZS等气体,仍能满足现场测试的要求。根据化学吸收原理,采用商品CO2快速检测管吸收所测沼气中的CO2,从检测管变色柱读数得到被吸收的CO2量;并计量所剩CH4的体积。 2 器材 (1)50ml医用注射器(活动封口涂硅油或凡士林); (2)比长式COZ、HZS快速检测管(三型); (3)通气胶管:前端能与待测气源取样管密封连接,后端为内径2~3mm 的乳胶管 (1)将通气胶管前端与取样管进行密封连接 (2)将CO2检测管两端封口截断,出气端用乳胶管(检测管带有)与注射器口连接,并使注射器处于排空状态。 (3)打开待测气取样阀门,将通气管中空气排净;在排气状态下与CO:检测管进气端连接。 (4)用注射器慢慢抽气,定量抽取50ml气。 (5)如需测H2S含量,只需将H2S检测管代替CO2检测管,重复(2)到(4)步操作。 (6)测定结束,关上取样阀,取下测试器材。

实验报告作业 吴习敏

硫酸根对有机废水厌氧生物处理影响的试验研究 作者姓名吴习敏 专业环工11-1 学号201105021018 指导教师姓名董维芳

目录 摘要 (1) 关键词 (1) 第一章. 前言 (2) 1.1 木糖废水的来源 (2) 1.2木糖废水的危害 (2) 1.3 木糖废水国内外治理现状 (2) 第二章. 实验部分 (2) 2.1 实验材料 (2) 2.1.1 药品与仪器 (2) 2.1.2实验装置及材料 (2) 2.2实验原理 (2) 第三章. 实验数据记录、处理及分析 (3) 3.1实验数据 (3) 3.1.1数据列表 (3) 3.1.2 污泥、废水性质 (8) 3.2 实验数据分析与结论 (8) 3.2.1时间对TOC和硫酸根去除率的影响 (8) 3.2.2污泥浓度对TOC和硫酸根去除率的影响 (8) 3.2.3硫酸盐浓度对TOC去除率的影响 (8) 3.2.4 COD/TOC随时间的变化 (9) 第四章. 总结(收获) (9) 第五章. 参考文献 (9)

摘要:随着经济的快速发展和生活水平的逐渐提高,废水排放量也随之增多, 造成的环境污染日趋严重。本文主要针对工业木糖废水来研究硫酸根对有机废水厌氧生物处理的影响。在中温35℃条件下,对含一定浓度(低于3000mg/L)硫酸盐的木糖工业废水进行了厌氧消化研究。主要研究了 pH 值、时间、泥水比对 TOC和SO 42-浓度的影响,COD/TOC的值随时间的变化,以及TOC、SO 4 2-的去除率与 时间的关系。实验证明,TOC和硫酸根去除率随时间的增长而增大,COD/TOC的值大约为3:1。【1】【2】【3】 关键词:废水处理、TOC、SO42-、去除率

批量式沼气发酵中细菌类群变化及其与产气之间的相关性

批量式沼气发酵中细菌类群变化及其与产气之间的相关性田光亮1,崔晓龙2,杨斌1,董明华2,李秋敏1,吴艳2,张莉娟1,李映娟1,肖炜2,尹芳1,王永霞2,赵兴玲1,张无敌1 【摘要】摘要:在相同温度和初始发酵液条件下,采用DGGE 指纹图谱结合沼气产量与成分,对批量式沼气发酵的3 个发酵重复的分析,表明了沼气发酵体系中细菌类群丰富的多样性。随着发酵的进行,细菌绝对数量先增加后趋于稳定;细菌类群发生明显的变化,发酵时间越长,发酵前后的细菌类群区别越大;有的细菌类群始终保持优势,不受产气速率、甲烷含量和温度变化的影响;有的细菌类群在特定发酵时期处于优势地位,且与产气速率和甲烷含量的变化存在相关性;发酵前84 天的DGGE 分析表明,3 个重复的细菌类群特别是优势类群的变化基本同步,但也存在一定区别,相似度在65% ~83%之间。与细菌类群变化相对应,三个重复的产气速率和甲烷含量的变化也基本同步,在发酵前55 天,5 日产气量在2 ~8 L 之间,甲烷体积百分数从65%下降到30% ~45%之间。发酵60 天到100 天,产气速率迅速升高并达到高峰,高峰时的5 日产气量达到20 L,甲烷体积百分数迅速升高并达到顶峰为72% ~75%;从较短的发酵期间来看,3 个重复的产气速率和甲烷含量也存较明显区别,这与3 个重复在同一时期细菌类群存在一定的差异性相对应。 【期刊名称】中国沼气 【年(卷),期】2014(032)001 【总页数】6 【关键词】关键词:沼气发酵;聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳;细菌类群 进入21 世纪以来,我国沼气事业迅猛发展,2009 年底大、中、小型沼气工程

如何建沼气池和原理

沼气池发酵原理及修建与管理 山东绿环动力设备有限公司杨思卫转载提供 第一讲沼气发酵基础知识 一、什么是沼气 λ在日常生活中,特别是在气温较高的夏、秋季节,人们经常可以看到,从死水塘、污水沟、储粪池中,咕嘟咕嘟地向表面冒出许多小气池,如果把这些小气泡收集起来,用火去点,便可产生蓝色的火苗,这种可以燃烧的气体就是沼气。 λ沼气实质上是人畜粪尿、生活污水和植物茎叶等有机物质在一定的水分、温度和厌氧条件下,经凼气微生物的发酵转换而成的一种方便、清洁、优质、高品位气体燃料,可以直接炊事和照明,也可以供热、烘干、贮粮。 二、沼气的来源 λ可分为天然沼气和人工沼气两大类。 人工沼气和天然沼气的差异

三、沼气的成分 都是以甲烷为主要成分混合气体,沼气中的主要成分是甲烷(λCH4)、二氧化碳(CO2)和少量的硫化氢(H2S)、氢(H2)、一氧化碳(CO)、氮(N2)等气体。其中甲烷约占50—70%、二氧化碳约占30—40%,其他成分含量较少。沼气中的甲烷、氢气、一氧化碳等是可以燃烧的气体,人类主要利用这一部分气体的燃烧来获得能量。 四、沼气的性质 沼气是一种无公气体,有轻微有臭鸡蛋味,燃烧后,臭鸡蛋味消除。λλ 1、热值:甲烷是一种发热相当高的的优质气体燃料。 2、比重:与空气要比,甲烷的比重为0.55,沼气较轻,分布在上层;二氧化碳较重,分布于下层。λ 3、溶解度:甲烷在水中的溶解度很小。λ λ 4、临界温度和压力:平均临界温度为-37℃,平均临界压力为 56.64×105帕,也是沼气只能以管道输气。 λ5、燃烧特性:一个体积的沼气需要6—7个体积的空气才能充分燃烧。 第二讲沼气发酵基本原理 一、沼气发酵微生物 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。它们的种类繁多,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。

沼气发酵

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。

实验室条件下沼气制备方法

一种能源技术领域的实验室条件下沼气制备方法。 本发明首先进行物料的预处理,把发酵物料加水搅拌成粘稠的糊状;然后测定物料和接种物的总固体含量TS,包括瓷坩埚的干燥和采用烘干法测定物料及接种物总固体含量TS;接着确定发酵液中各个成分质量,其中所需发酵液浓度范围从6%到12%,接种物浓度范围从20%到50%,将发酵液搅拌均匀;再装料:将装有发酵液的锥形瓶放置于摇床内;发酵产气:向摇床内注水,开启摇床,发酵原料开始产气;最后气体收集。本发明可以高效制备沼气以供实验研究所用。它的特点是设备简单,制备得沼气的产量高,且沼气中甲烷含量高,同时可以方便地采集到沼气和沼液,适合实验室制备沼气之用。 步骤一、物料的预处理:把发酵物料,放在玻璃器皿内,然后加水搅拌,直到成粘稠的糊状为止; 步骤二、测定物料和接种物的总固体含量TS: (1)瓷坩埚的干燥:瓷坩埚干燥后,称重,质量用a表示; (2)采用烘干法测定物料及接种物总固体含量TS:把物料及接种物分别置于瓷坩埚内,分别称重,质量用b表示,放入干燥器,干燥后,物料及瓷坩埚或接种物及瓷坩埚质量用c表示,按下面的公式分别计算出物料及接种物的总固体含量TS; TS=c-a/b-a×100%; 步骤三、发酵液中各个成分质量的确定:所需发酵液浓度用V表示,范围从6%到12%,接种物浓度用U表示,范围从20%到50%,要配置发酵液的总质量用Z表示,要加的物料质量用X表示,要加的接种物的质量用Y表示,要加的水的质量用W表示,将发酵液搅拌均匀; 步骤四、装料:取一锥形瓶,将烧杯中配置好的发酵液倒入其中,然后将准备好的锥形瓶放置于摇床内; 步骤五、发酵产气:向摇床内注水,开启摇床,发酵原料开始产气; 步骤六、气体收集。

沼气池发酵

沼气池发酵原理及修建与管理 第一讲 沼气发酵基础知识 一、什么是沼气 在日常生活中,特别是在气温较高的夏、秋季节,人们经常可以看到,从死水塘、污水沟、储粪池中,咕嘟咕嘟地向表面冒出许多小气池,如果把这些小气泡收集起来,用火去点,便可产生蓝色的火苗,这种可以燃烧的气体就是沼气。 沼气实质上是人畜粪尿、生活污水和植物茎叶等有机物质在一定的水分、温度和厌氧条件下,经凼气微生物的发酵转换而成的一种方便、清洁、优质、高品位气体燃料,可以直接炊事和照明,也可以供热、烘干、贮粮。 二、沼气的来源 可分为天然沼气和人工沼气两大类。 三、沼气的成分 都是以甲烷为主要成分混合气体,沼气中的主要成分是甲烷( CH4)、二氧化碳(CO2)和少量的硫化氢(H2S)、氢(H2)、一氧化碳(CO)、氮(N2)等气体。其中甲烷约占50—70%、二氧化碳约占30—40%,其他成分含量较少。沼气中的甲烷、氢气、一氧化碳等是可以燃烧的气体,人类主要利用这一部分气体的燃烧来获得能量。 四、沼气的性质 沼气是一种无公气体,有轻微有臭鸡蛋味,燃烧后,臭鸡蛋味消除。 1、热值:甲烷是一种发热相当高的的优质气体燃料。 2、比重:与空气要比,甲烷的比重为0.55,沼气较轻,分布在上层;二氧化碳较重,分布于下层。 3、溶解度:甲烷在水中的溶解度很小。 4、临界温度和压力:平均临界温度为-37℃,平均临界压力为

56.64×105帕,也是沼气只能以管道输气。 5、燃烧特性:一个体积的沼气需要6—7个体积的空气才能充分燃烧。 第二讲 沼气发酵基本原理 一、 沼气发酵微生物 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。它们的种类繁多,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:有3目、7科、19属和70种,繁殖倍增时间一般都比较长,长者达4—6天,短者3小时左右,大约为产酸菌繁殖倍产时间的15倍。产甲烷菌在自然界中广泛分布,如土壤、湖泊、沼泽中、反刍动物(牛羊等)的肠胃道,淡水或碱水池塘污泥中,下水道污泥,腐烂秸秆,牛马粪以及城乡垃圾堆中都有大量的产甲烷菌存在。甲烷菌的特征:(1)生长缓慢(2)严格厌氧,对O2非常敏感,在有空气的条件下能生存或死亡。(3)只能利用少数简单的化合物作为营养。(4)要求中性偏碱和适宜的温度条件(5)代谢活动的主要产物是甲烷和CO2. 二、沼气发酵过程 ㈠水解发酵阶段 各种固体有机物通常不能进入微生物体内被微生物利用,必须在好氧和厌氧微生物分泌的胞外酶、表面酶(纤维素酶、蛋白酶、脂肪酶)的作用下,将固体有机质水解成分子量较小的可溶性单糖、氨基酸、甘油、脂肪酸。这些分子量较小的可溶性物质就可以进入微生物细胞之内被进一步分解利用。 ㈡产酸阶段 各种可溶性物质(单糖、氨基酸、脂肪酸),在纤维素细菌、蛋白质细菌、脂肪细菌、果胶细菌胞内酶作用下继续分解转化成低分子物质,如丁酸、丙酸、乙酸以及醇、酮、醛等简单有机物质;同时也有部分氢(H2)、二氧化碳(CO2)和氨(NH4)等无机物的释放。但在这个阶段中,主要的产物是乙酸,约占70%以上,所以称为产酸阶段。参加这一阶段的细菌称之为产酸菌。 ㈢产甲烷阶段 由产甲烷菌将第二阶段分解出来的乙酸等简单有机物分解成甲烷和二氧化碳,其中二氧化碳在氢气的作用下还原成甲烷。这一阶段叫产气阶段,或叫产甲烷阶段。 第三讲 沼气发酵基本条件

气相色谱法测定沼气中甲烷含量的不确定度计算(精)

收稿日期 :2014-05-19作者简价 :贺 莉 (1981- , 女 , 助理研究员 , 主要从事沼气产品及设备检测方法研发工作 , E-mail :heliscu@gmail.com 通 信作者 :陈子爱 , E-mail :nybzqzj@163.com 气相色谱法测定沼气中甲烷含量的不确定度计算 贺 莉 , 冉 毅 , 蒋鸿涛 , 张冀川 , 袁 丁 , 陈子爱 (1.农业部沼气科学研究所 , 成都 610041; 2.农业部沼气产品及设备质量监督检验中心 , 成都 610041 摘 要 :NY /T1700-2009《沼气中甲烷和二氧化碳的测定气相色谱法》是测定沼气中甲烷含量的标准方法。为找 出对该实验检测的主要影响因素 , 通过分析测试过程 , 量化不确定度分量 , 计算合成不确定度和扩展不确定度。实验测量不确定度为 5.88%, 置信区间为 95%的扩展不确定度为 11.76%, 可为样品检测提供参考。关键词 :不确定度 ; 沼气 ; 甲烷 ; 气相色谱法中图分类号 :S216.4 文献标志码 :A 文章编号 :1000-1166(2014 05-0050-02 Evaluation of the Uncertainty in Methane Content Determination with Gas Chromatography /HE Li , RANYi , JIANG Hong-tao , ZHANG Ji-chuan , YUAN Ding ,

CHEN Zi-ai /(1.Biogas Institute of Ministry of Agriculture , CHengdu 610041, China ; 2.The Quality Inspection Center of Biogas Appliance of Ministry of Agriculture (BIQIC-MOA , Chengdu 610041, China Abstract :Gas Chromatography system is the standard method for detection of methane in biogas according to NY /T1700-2009.For the sake of finding the main influencing factors , the uncertainties in the detection process were discussed , and source of uncertainty was analyzed.The results showed that the combined uncertainty of factors was 5.88%, while expand-ed uncertainty was 11.76%. Key words :uncertainty ; biogas ; methane ; gas chromatography 1实验部分 1.1实验仪器方法、设备及试剂 1.1.1实验方法 参照 《沼气中甲烷和二氧化碳的测定气相色谱法》 NY /T1700-2009, 具体试验流程如下 :分析前 , 使用峰面积外标法进行校准。取样器用样气清洗 3次 , 首次分析注入 30mL , 重复分析每次注入 30mL 吹洗。每次分析完毕 , 打印出组分百分含量 , 连续分析两次。 数据经 CH 4-CO 2标气校准后 , 可对气体中甲烷 和二氧化碳进行测定。 1.1.2仪器设备和实验试剂 气相色谱仪及工作站 :型号 SC-2000重庆川仪九厂生产 , 氢火焰检测器 ;

沼气池的构造原理(附设计图纸)

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 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 位差就叫做“水压”( 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。

实验十七 活性污泥或水稻土中甲烷形成活性的测定

实验十七 活性污泥或水稻土中甲烷形成活性的测定

活性污泥或水稻土中甲烷形成活性的测定 ?实验目的 ?实验材料 ?实验程序 ?思考题

实验目的 ?初步掌握应用气相色谱仪测定厌氧生境中样品的甲烷形成活性。 ?加深对沼气发酵微生物学原理的理解。?加深对温室气体—甲烷产生的微生物学原理的理解。

实验材料Ⅰ ?活性污泥 ?102G型气相色谱仪(测定条件): 1. 采用热导检测器时,用2m长不锈钢柱一根,内装 GDX—104担体,层析室温度400C,载气为N 2,N2流速为25mL/min,甲烷出峰时间为19s,记录仪上纸速为 10X60mm/h,灵敏度和衰减可视样品中甲烷的含量而定。 进样量为0.5mL。 2.用氢火焰离子检测器时,用1m长不锈钢柱一根,内装 GDX—502担体,层析室温度400C,载气为N 2,N2流速为20mL/min,氢气流速为60mL/min,空气流速为 700mL/min,记录仪记录仪上纸速为10X60mm/h,进样量为0.5mL。灵敏度和衰减可视样品中甲烷的含量而定。

实验材料Ⅱ ?100mL带有异丁基胶塞的血清瓶若干。 ?1mL、10mL密封性能良好的注射器。 ?标准甲烷气体。 ?产甲烷菌培养基: HCOONa 4g CH 3COONa 4g CH 3OH 4mL NH4Cl 0.8g MgCl 2 0.08g K2HPO4 3.2g KH 2PO4 3.2g 酵母膏0.8g 半胱氨酸0.4g 刃天青(0.1%)0.8mL H 2/CO 2 (80/20体积比)水800mL pH 7.0—7.2 沼气发酵或土壤浸出液240mL

厌氧发酵原理及其工艺

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。

沼气池的建造

沼气池的建造 球形水压式沼气池构造简图 图2.2 图2.3 椭球形水压式沼气构造简图(单位:毫米) 水压式沼气池,是我国推广最早、数量最多的池型,是在总结“三结合”、“圆、小、浅”、“活动盖”、“直管进料”、“中层出料”等群众建池的基础上,加以综合提高而形成的。“三结合”就是厕所、猪圈和沼气池连成一体,人畜粪便可以直接打扫到沼气池里进行发酵。“圆、小、浅”就是池体圆、体积小、埋深浅。“活动盖”就是沼气池顶加活动盖板。 水压式沼气池型有以下几个优点: (1)池体结构受力性能良好,而且充分利用土壤的承载能力,所以省工省料,成本比较低。 (2)适于装填多种发酵原料,特别是大量的作物秸秆,对农村积肥十分有利。 (3)为便于经常进料,厕所、猪圈可以建在沼气池上面,粪便随时都能打扫进池。 (4)沼气池周围都与土壤接触,对池体保温有一定的作用。 水压式沼气池型也存在一些缺点,主要是: (1)由于气压反复变化,而且一般在4~16千帕(即40~160厘米水柱)压力之间变化。这对池体强度和灯具、灶具燃烧效率的稳定与提高都有不利的影响。 (2)由于没有搅拌装置,池内浮渣容易结壳,又难于破碎,所以发酵原料的利用率不高,池容产气率(即每立方米池容积一昼夜的产气量)偏低,一般产气率每天仅为0.15米3/米3左右。 (3)由于活动盖直径不能加大,对发酵原料以秸秆为主的沼气池来说,大出料工作比较困难。因此,出料的时候最好采用出料机械。 2.2.2 变型的水压式沼气池

图2.4 中心吊管式沼气池 (1)中心吊管式沼气池(见图2.4) 将活动盖改为钢丝网水泥进、出料吊管,使其有一管三用的功能(代替进料管、出料管和活动盖),简化了结构,降低了建池成本,又因料液使沼气池拱盖经常处于潮湿状态,有利于其气密性能的提高。而且,出料方便,便于人工搅拌。但是,新鲜的原料常和发酵后的旧料液混在一起,原料的利用率有所下降。 图2.5 曲流布料水压式沼气池剖面图(单位:毫米) (2)曲流布料水压式沼气池(见图2.5) 该池型是由昆明市农村能源环保办公室于1984年设计成功的一种新池型。它的发酵原料不用秸秆,全部采用人、畜、禽粪便。原料的含水量在95%左右(不能过高)。该池型有如下特点: (1)在进料口咽喉部位设滤料盘。 (2)原料进入池内由布料器进行半控或全控式布料,形成多路曲流,增加新料扩散面,充分发挥池容负载能力,提高了池容产气率。 (3)池底由进料口向出料口倾斜。 (4)扩大池墙出口,并在内部设隔板,塞流固菌。 (5)池拱中央、天窗盖下部吊笼,输送沼气入气箱。同时,利用内部气压、气流产生搅拌作用,缓解上部料液结壳。 (6)把池底最低点放在水压间底部。在倾斜池底作用下,发酵液可形成一定的流动推力,实现进出料自流,可以不打开天窗盖把全部料液由水压间取出。 2.2.3 其他各种变型的水压式沼气池 除了上述两种变型的水压式沼气池外,各地还根据各自的具体使用情况,设计了多种其他变型的水压式沼气池型。如:为了减少占地面积、节省建池造价、防止进出料液相混合、增加池拱顶气密封性能的

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