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。
生物质能是世界第四大能源,仅次于煤炭、石油和天然气。根据生物学家估算,地球陆地每年生产1000～1250亿吨生物质;海洋年生产500亿吨生物质。生物质能源的年生产量远远超过全世界总能源需求量,相当于目前世界总能耗的10倍。我国可开发为能源的生物质资源到2010年可达3亿吨。随着农林业的发展,特别是炭薪林的推广,生物质资源还将越来越多。
应用：沼气、压缩成型固体燃料、气化生产燃气、气化发电、生产燃料酒精、热裂解生产生物柴油等。
[编辑本段]生物质能利用现状
2006年底全国已经建设农村户用沼气池1870万口，生活污水净化沼气池14万处，畜禽养殖场和工业废水沼气工程2,000多处，年产沼气约90亿立方米，为近8000万农村人口提供了优质生活燃料。
中国已经开发出多种固定床和流化床气化炉，以秸秆、木屑、稻壳、树枝为原料生产燃气。2006年用于木材和农副产品烘干的有800多台，村镇级秸秆气化集中供气系统近600处，年生产生物质燃气2,000万立方米。
[编辑本段]生物质能的研究
目前，生物质能技术的研究与开发已成为世界重大热门课题之一，受到世界各国政府与科学家的关注。许多国家都制定了相应的开发研究计划，如日本的阳光计划、印度的绿色能源工程、美国的能源农场和巴西的酒精能源计划等，其中生物质能源的开发利用占有相当的比重。目前，国外的生物质能技术和装置多已达到商业化应用程度，实现了规模化产业经营，以美国、瑞典和奥地利三国为例，生物质转化为高品位能源利用已具有相当可观的规模，分别占该国一次能源消耗量的4％、16％和10％。在美国，生物质能发电的总装机容量已超过10000兆瓦，单机容量达10～25兆瓦；美国纽约的斯塔藤垃圾处理站投资2000万美元，采用湿法处理垃圾，回收沼气，用于发电，同时生产肥料。巴西是乙醇燃料开发应用最有特色的国家，实施了世界上规模最大的乙醇开发计划，目前乙醇燃料已占该国汽车燃料消费量的50％以上。美国开发出利用纤维素废料生产酒精的技术，建立了1兆瓦的稻壳发电示范工程，年产酒精2500吨。
[编辑本段]生物质能对中国的意义
开发利用生物质能对中国农村更具特殊意义。中国80％人口生活在农村，秸秆和薪柴等生物质能是农村的主要生活燃料。尽管煤炭等商品能源在农村的使用迅速增加，但生物质能仍占有重要地位。1998年农村生活用能总量3.65亿吨标煤，其中秸秆和薪柴为2.07亿吨标煤，占56.7％。因此发展生物质能技术，为农村地区提供生活和生产用能，是帮助这些地区脱贫致富，实现小康目标的一项重要任务。
1991年至1998年，农村能源消费总量从5.68亿吨标准煤发展到6.72亿吨标准煤，增加了18.3％，年均增长2.4%。而同期农村使用液化石油气和电炊的农户由1578万户发展到4937万户，增加了2倍多，年增长达17.7％，增长率是总量增长率的6倍多。可见随着农村经济发展和农民生活水平的提高，农村对于优质燃料的需求日益迫切。
生物质能高新转换技术不仅能够大大加快村镇居民实现能源现代化进程，满足农民富裕后对优质能源的迫切需求，同时也可在乡镇企业等生产领域中得到应用。由于中国地广人多，常规能源不可能完全满足广大农村日益增长的需求，而且由于国际上正在制定各种有关环境问题的公约，限制二氧化碳等温室气体排放，这对以煤炭为主的我国是很不利的。因此，立足于农村现有的生物质资源，研究新型转换技术，开发新型装备既是农村发展的迫切需要，又是减少排放、保护环境、实施可持续发展战略的需要。
沼气含义
沼气沼气，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，如果我们划着火柴，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。
[编辑本段]沼气成分组成
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。由于沼气含有少量硫化氢，所以略带臭味。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。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。
[编辑本段]沼气的利用及前景
1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。
2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。
4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。
中国沼气资源丰富，市场需求巨大。2005年，中国国主要秸秆产量约6亿吨，有3亿吨农作物秸秆可作为能源使用，折合1.5亿吨标准煤。预计到2010年，中国主要农作物秸秆产量将达到7.8亿吨，其中约4亿吨可作为农业生物质能的原料；预计到2015年中国主要农作物秸秆产量将达到9亿吨左右，其中约一半可作为农业生物质能的原料。预计到2010年和2015年，中国规模化养殖场畜禽粪便资源的实物量将分别达到25亿吨和32.5亿吨，约可产出沼气1500亿立方米和1950亿立方米，分别相当于替代标准煤2.4亿吨和3.1亿吨。另外，中国城市垃圾和生活污水也潜藏着丰富的沼气资源。2020年，中国沼气开发量将达到270亿立方米，是2000年的4倍之多，年增长率为9.1%，大大超过化石燃料（煤、油气）的增长速度，相当于2122万吨标准煤量，也就是约3000万吨原煤的数量。总之，中国沼气的开发和利用大有可为。
“十一五”期间，中国沼气发展的重点是农村户用沼气、规模化养殖场大中型沼气工程和沼气技术支撑及服务体系的构建。规划2006-2010年，全国新建农村户用沼气将达到2300万户左右，其中中央补助建设1300万户左右，带动地方建设1000多万户。到2010年底，全国户用沼气总数将达到4000万户左右，约占适宜农户的30%左右。2006-2010年，
中国将在现有规模化养殖场中新建大中型沼气工程4000处左右。到2010年底，全国规模化养殖场大中型沼气工程总数将达到4700处左右，占现有大中型畜禽养殖场总数的39%左右。
[编辑本段]中国发展沼气产业的现实意义
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。
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！
生物质发电能源林效益简单分析
近5年来，瑞典柳树无性系能源林的种植面积不断增大，主要与瑞典农民贸易协会及其他各种机构把柳树作为一种农作物来推广有关。同时政府的补助金制度也为柳树能源林的大面积推广提供了必要条件。目前，瑞典南部及中部柳树能源林约有11 000hm，其中2 000hm 是1994年种植的，1995年计划种植5 000hm。这些能源林每年每公顷平均的生物量生产为10～12t，相当于25～30m木材或4～5m燃油，约合25-30桶原油。如将所产的生物量用来发电，按照我国国产直燃发电机组发电效率单位电量原料消耗量1.37kg/kwh计算，这些能源林每年每公顷可供发电7300-8760kwh；若按照进口直燃发电机组发电效率单位电量原料消耗量1.05kg/kwh计算，则每年每公顷可供发电9500-11430kwh。如果以竹柳作为分析对象，在超高密度（150000-20000万株/hm）、超短期轮伐（轮伐期1～2年）的情况下，其每年每公顷平均的生物量生产可达37.8t以上，相当于94.5m木材或15.12m燃油，约合94桶原油。受目前全球金融风暴影响，国际原油价格暴跌，按照当前跌后价格平均43美元/桶计算，每年每公顷产值4042美元，折合人民币约27500元（汇率6.8）。如将所产的生物量用来发电，按照我国国产直燃发电机组发电效率单位电量原料消耗量1.37kg/kwh计算，这些能源林每年每公顷可供发电27560kwh；若按照进口直燃发电机组发电效率单位电量原料消耗量1.05kg/kwh计算，则每年每公顷可供发电36000kwh。电价按照0.5元/kwh计算，每年每公顷产值为13780-18000元。
案例：
怀化市鹤城区鸭咀岩镇大力发展“猪（羊、鸽）—沼—菜（鱼、果）”生态农业经济模式。一是农民增收渠道拓宽了。农村沼气建设带动了生态农业经济发展，涌现出了一大批养殖、种植专业户。如鸭咀岩畜牧鱼业场的老板周军，建起了20m3沼气池，用沼液养猪催膘，用沼液作饵料养鱼，养猪200多头，养肉鸡2000多只，养鱼水面5亩多，年底收入可观。二是“无公害”绿色果菜基地增多了。家家户户利用沼渣种菜种果5亩多，少施农药化肥。无公害果菜销往怀化等地深受居民青睐。三是农民居住环境变美了。大力发展沼气，推广“一池三改”（即改厕、改厨、改栏），改变了过去到处蚊虫滋生，臭水乱流，烟熏火燎的局面。
案例：
（一）、应用情况
滁州市农户沼气池的容积多为8m3,设计使用期为10-15年，合理维护使用期可延长至20年，甚至更长。
（二）应用效果
几位已经使用沼气的农户给调查组算了以下几笔帐：一个四口之家建一个8m3的沼气池，用家养的三四头猪的粪便作产气的原料，即可常年产气使用。每年的产气量可达300 m3左右，相当于7罐液化气，完全可满足全家电日常生活需要。建池加上购买器具的总费用是2000元。每年可节省燃料费、电费600多元；每年可产沼渣沼液2吨，是优质的有机肥，施于农田、菜地可节约化肥200多元；由于沼渣沼液富含农作物所需的氮、磷、钾及微量元素，营养均衡全面，使用后可促进农作物生长健壮、抗病虫能力强，大大降低了病虫害的发生几率，几乎用不着打农药，不但可减少100-200元的农药费用，而且能提高粮食和蔬菜的品质。沼液还可作喂猪的添加剂，同样饲养时间出栏的猪肉，添加沼液喂养比不添的每头可增重30斤，3头就是90斤，按每斤5元计算就可增效450元。一般使用沼气的农户每年可节本增效1100元，好的可达到1500元以上，不到两年就可收回全部投资。按群众的实践推算，全市现有的每年可实现节本增效3300万元。依此类推，全市若有三分之一农户、即28万户用上沼气，每年可节本增效3亿多元。
建议：国家及有关部门研发中。大型沼气工程成套设备和配套技术，国债沼气项目要将大中型沼气工程列入补贴范围，而且制定补贴标准；对于大型可发电的沼气工程，所发电允许上农电网，且上网电价应高于煤电上网价，同时在税收减免、信贷优惠等政策给予扶持。只有这样才能鼓励生物质气电、沼气电（包括居民用沼气）的迅速发展。
沼气生产工艺流程 图7-1工艺流程简图二、工艺流程简述
厌氧消化的主要粪源为项目所在地周边的养殖场的猪粪、秸秆、餐厨垃圾和园区及周边的蔬菜残余，猪粪有干清猪粪和水冲猪粪。干清猪粪、秸秆和蔬菜残余这三种原料采用固体进料系统进料，水冲猪粪和餐厨垃圾采用液体进料系统进料。 秸秆经过X-Ripper破碎机破碎后，通过铲车输送至预混池中，预混池中装有潜水搅拌机，可将破碎的秸秆和水充分混匀（TS为7.5%），混匀后的物料采用螺杆进料泵泵送至生物预处理发酵罐，生物预处理后的秸秆溢流至出料池后用螺杆泵泵送至快速混合系统。 蔬菜残余经X-Ripper破碎机破碎后，用铲车输送至固体进料系统，干清猪粪也被加到固体进料系统中，然后通过无轴螺旋输送机输送至快速混合系统，从厌氧反应器泵出的出料也被输送到快速混合系统。经预处理的秸秆、破碎的蔬菜残余、猪粪、工艺水和反应罐的出料在快速混合系统中混合并最终被输送到厌氧反应罐中。 水冲猪粪、破碎后的餐厨垃圾在混料池中混合均匀后经螺杆泵泵入厌氧反应罐中。 厌氧反应罐内设中轴搅拌装置，罐内物料呈全混状态，在适宜的碱度、温度条件下确保厌氧反应充分进行。厌氧反应产生的沼气经净化系统净化后部分供居民用气，其余部分经由净化提纯、高压储气柜储存后运送至加气站；消化罐内出来的残渣由螺杆泵输送至换热器经热交换后流入缓冲池，再由污泥泵输送入卧螺式离心分离机进行固液分离，分离后的沼渣沼液作为有机肥厂的原料，根据市场需求生产有机肥。出于安全因素的考虑，需要在变压吸附系统前设置一个沼气火炬。 设置换热器回收出料热量，进行余热利用，减少外加热量，进而减少能源消耗。设置燃煤锅炉以补充余热回收热量的不足，在厌氧消化罐内设置加热盘管，维持厌氧反应稳定运行的温度。 1、预处理工艺 秸秆单独收集，收集后先进行粉碎，然后采用生物预处理。 蔬菜残余单独收集，收集后进行破碎。 猪粪经过格栅，去除石块、塑料等大的无机物质。
收稿日期:2003-10-31 修回日期:2004-01-08 作者简介:石磊(1977-)男,在读博士生,主要从事城市垃圾填埋场的污染控制和资源化研究。 垃圾填埋沼气的收集、净化与利用综述 石 磊,赵由才,唐圣钧 (同济大学环境工程与科学学院污染控制与资源化研究国家重点实验室,上海 200092) 摘 要:垃圾填埋沼气的回收利用是一项经济可行且对环境有益的技术。本文从填埋沼气的组成及其影响因素出发,探讨了沼气的收集、输送和贮存途径,介绍了当前的净化工艺,最后总结介绍了几种填埋沼气利用技术的特点及其适用性,并提出建立配备填埋沼气回收装置的卫生填埋场应成为我国城市垃圾处理的发展方向。关键词:垃圾填埋场;填埋沼气;气体收集;净化;利用;联合工艺 中图分类号:X 705;S21614 文献标识码:A 文章编号:1000-1166(2004)01-0014-04 R eview on Land fill G as Collection ,Purification and U tilization /SHI Lei ,ZH AO You 2cai ,TANG Shen 2Jun /(State K ey Lab 2oratory of Pollution Control and R esource R euse ,Tongji U niversity ,Sh angh ai 200092,P.R.China) Abstract :The technology of recovery and utilization of land fill gas (LFG )from municipal s olid waste (MSW )land fill sites is cost effec 2tive and environment friendly 1Based on its constituents and in fluencing factors ,this article firstly discusses LFG collection ,delivery and storage ,then introduces its current purification processes ,finally the characteristics of several techniques of LFG utilization and their ap 2plicability for China are summarized ,and it is proposed that the future trend of MSW disposal in China is to develop and build the sani 2tary land fill sites which installed with the facilities of LFG recovery and utilization 1 K ey w ords :land fill site ,land fill gas (LFG ),gas collection ,purification ,utilization ,joint process 1 前言 垃圾填埋沼气(LFG )是卫生填埋场的降解产物 之一[1],除主要组分CH 4,C O 2外,其它已被检测出的物质有140种以上[2]。这些气体无控制的迁移和聚积,会产生二次污染,引发燃烧爆炸事故;LFG 又是一类温室气体,它对大气臭氧层有破坏作用,资料表明,CH 4产生的温室效应比当量体积的C O 2高20倍以上[3]。 资料表明[4,5],每吨垃圾在填埋场寿命期内大约可产生100～200m 3的沼气,其热值一般为7450～22350k J ?m -3,脱水后热值可提高10%,除去C O 2,H 2S 及其它杂质组分后,又可将热值提高到22360～26000k J ?m -3(天然气的热值为37260k J ?m -3),因此它又是一种潜在的清洁能源。 填埋沼气的回收利用开始于70年代,国外每年从LFG 中回收的能量约相当于200万吨的原煤资源,LFG 回收用于发电占55%、锅炉占23%、熔炉和烧窑占13%,管道供气占9%,目前,较新的沼气利用技术还包括用作汽车的替代燃料,生产甲醇或者燃料电池等[6,7]。 2002年11月《中国城市垃圾填埋气体收集利用 国家行动方案》的出台,表明填埋沼气的回收利用继 在鞍山、杭州、南京等地起步后,其更广泛的开发前景方兴未艾。本文主要围绕LFG 的收集、净化和利用三个方面展开论述,供从事此项研究的科研人员参考。 2 填埋沼气的组成 LFG 的成分复杂,除垃圾特性外,其影响因素还 包括温度、厌氧程度、养分及毒素、pH 值、湿度、填埋年限与区域、填埋方式与类型等[8]。填埋沼气的典型组成如表1所示[6]。 由表1可知,LFG 中含量较高的惰性组分C O 2和N 2会降低其作为燃料的热值、增加集输费用[9];在燃 烧过程中,LFG 中的H 2S 、H 2O 和卤化物会形成腐蚀性酸,如H 2S O 4、HCl 等[10];硅氧烷在高温下能转化为氧化硅,这种白色的粉末会堵塞或损害设备[11];其它有害的微量物质,如烃类、硫醇类、和挥发性有机物(VOCs )等,也会对LFG 的燃烧特性造成不利影响[12]。因此,利用之前,应进行浓缩与净化处理,以除去其中的惰性组分和有害气体。
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
规模化畜禽养殖场沼气工程设计规范 文件管理序列号：[K8UY-K9IO69-O6M243-OL889-F88688]
规模化畜禽养殖场沼气工程设计规范 1 范围 本标准规定了规模化畜禽养殖场沼气工程的设计范围、原则以及主要参数选取等。 本标准适用于新建、改建和扩建的规模化畜禽养殖场沼气工程(参见 NY/T667-2003)的设计。畜禽养殖区沼气工程的设计可参照执行。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 GB12801 生产过程安全卫生要求总则 GB18596 畜禽养殖业污染物排放标准 GB50028 城镇燃气设计规范 GB50052 供配电系统设计规范 GB50057 建筑物防雷设计规范 GB50058 爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范 GBJ14 室外排水设计规范 GBJ16 建筑设计防火规范 GBJ65 工业与民用电力装置接地设计规范 CJJ31 城镇污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准
CJJ55 污水稳定塘设计规范 CJJ64 城市粪便处理厂设计规范 NY/T667-2003 沼气工程规模分类 3 术语和定义 GB18596-2001、NY/T667-2003中确立的以及下列术语和定义适用于本标准。 3.1沼气工程 biogas plant 以规模化畜禽养殖场粪便污水的厌氧消化为主要技术环节，集污水处理、沼气生产、资源化利用为一体的系统工程。 3.2 “能源生态型”处理利用工艺 Process of “energy ecological”disposing and using 畜禽养殖场污水经厌氧消化处理后作为农田水肥利用的处理利用工艺。 3.3 “能源环保型”处理利用工艺 Process of “energy environment”disposing and using 畜禽养殖场的畜禽污水处理后达标排放或以回用为最终目标的处理工艺。 4 总则 4.1 沼气工程的设计应该符合当地总体规划，与当地客观实际紧密结合，能够正确处理集中与分散、处理与利用、近期与远期的关系。
养猪场沼气工程方案 （2000头） 青岛三色源环保科技工程有限公司
2013 年11 月
第一章沼气工程项目设计条件和工艺方案 第一节工程规模 生猪存栏量2000 头，设计日处理混合粪污9t 的沼气集中供气工程，供斜里村村民生活炊用。项目年产沼气70956m3。 第二节可利用资源量 一、资源量因项目详细资料不全，暂按以往项目经验及理论数据进行计算，猪场运营时存栏2000 头全部按照育成猪考虑。 根据猪粪粪便排放量资料统计，育成猪猪排粪量为2 kg/d 。则本项目每日粪便资源量为：存栏育成猪粪便：2000头× 2 kg/ 头·ｄ＝4 t/d 猪粪TS为18%，每天产粪便TS为：4 t/d ×18%＝t/d 因养猪场现有清粪模式不详，暂按干清粪考虑设计。考虑发酵浓度、温度及停留时间影响，按每吨TS猪粪产气270 m3计，则每天产沼气量为： t/d × 270 m3/t = m 3 二、处理后沼液、沼渣的去向 粪污经厌氧消化可作为有机肥就地消纳或外运。 第三节沼渣产量估算 物料全天输入总量为d，厌氧阶段消耗量为t/d ，该部分TS消耗是生物质能转化、沼气生产的主体。厌氧阶段TS的输出量为d。物料（TS）平衡计算见表1-1 。
按表计算结果，每天沼渣干物质产量为，见图物料（）平衡图 ） 沼气t/d （）（2475m3 粪污 沼渣含水率70 %左右，沼渣干物质产量为t/d ，则沼渣产量为d 年产沼渣吨，年产沼液吨。
第二章 工艺流程设计 第一节 沼气工程工艺选 择 、沼气工程工艺路线 本沼气工程工艺路线如图 2-1 所示。 二、工艺流程说明 本沼气工程项目实行雨污分流，避免雨水进入沼气工程。混合粪污经厌氧发酵 后，产生的沼气经净化增压后通过管道给村里农民户用。锅炉用于厌氧罐增温；厌 氧发酵所产生的沼渣沼液作为有机肥就地消纳或外运。 1、预处理工艺 预处理环节由集污池和调配池组成。 （1）集污池 收集养猪场污水。 （2）调配池 将干清粪在调配池内调节到 8%浓度混合均匀后进入厌氧罐。 2、厌氧消化工艺 厌氧消化工艺包括进料单元、厌氧消化单元、保温单元等构成。 污水 农民户用 图 2-1 养猪场沼气工程工艺流程 果园等 增压风机 脱硫 脱水 集污池 猪粪 固态有 农作物、 干化床
沼气发电工艺路线图 沼气池一招气一脱水脱硫一气水分离一过滤一压缩一气水分离一冷却一发电机组一配电室一用户一循环冷却 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。我国农村一般以建筑圆柱形水压式沼气池最合算。圆柱形水压式沼气池的工作原理是气压水、水压气。发酵池以液面为界，上部为贮气间，下部为发酵间。 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ⅡH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，就称为水压式沼气池。水压式沼气池具有构造简单，施工方便，造价低廉，我国农村使用比较适合。 进行沼气发酵的微生物需要适宜的生存条件，而且这种条件要求比较稳定才能使其的沼气发酵正常进行。沼气发酵的条件就是在工艺上满足微生物的生存条件，使它们在合适的
环境中生长、发育、繁殖、代谢。在发酵条件比较稳定的情况下，微生物生命活动越旺盛，产生的沼气就越多，产气时间就越长-相反，环境条件满足不了微生物生命活动的需要，沼气发酵就会停止，如原料干物质浓度过高时，产酸量增大，产气就会受阻，甚至不产气。 因此，人们在制取沼气时，必须控制好沼气发酵条件，给沼气微生物创造一个良好的生活环境。也就是说，控制好沼气发酵工艺条件是维持正常发酵产气的关键。根据沼气发动机的工作特点，在组建沼气发动机发电机组系统时，要着重考虑以下几个方面。 (1)沼气脱硫及稳压、防爆装置：沼气中含有少量的H2S，该气体对发动机有强烈的腐蚀作用，因此供发动机使用的沼气要先经过脱硫装置。沼气作为燃气，其流量调节是基于压力差，为了使调节准确，应确保进入发动机时的压力稳定，故需要在沼气进气管路上安装稳压装置。另外，为了防止进气管回火引起沼气管路发生爆炸，应在沼气供应管路上安置防回火与防爆装置。 (2)进气系统：在进气总管上，需加装一套沼气一空气混合器，以调节空燃比和混合气进气量，混合器应调节精确、灵敏。 (3)发动机：沼气的燃烧速度很慢，若发动机内的燃烧过程组织不利，会影响发动机运行寿命，所以对沼气发动机有较高的要求。 (4)调速系统：沼气发动机的运行场合是和发电机一起以用电设备为负荷进行运转，用电设备的装载、卸载会使沼气发动机负荷产生波动，为了确保发电机正常发电，沼气发动机上的调速系统必不可少。鉴于农村秸秆沼气发电广阔的发展前景，国内数家有实力的研究院所和大型企业进行了强强合作，针对市场需求开发出不同规格的沼气发电机组系列产品。
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
沼气工程施工规程与验收内容、方法及标准汇总 沼气工程验收成功与否关系到沼气工程是否能顺利投入使用，实现废弃物的资源化与价值升级，是沼气工程正常运行的重要一环。本文将就大中型沼气工程主要验收内容、沼气安装工程施工规程及验收标准、沼气工程验收方法与标准进行详述！ 一、大中型沼气工程验收内容 大中型沼气工程验收一般包括内业验收和外业验收两项。 1.内业验收 内业验收的内容是施工单位交付的技术文件及资料，内容包括： 1）由设计单位提出的全部设计图纸和设计变更通知单。 2）由设计、建设、施工三方有关技术人员参加的设计图纸会审记录。 3）各单项工程，特别是隐蔽工程的材质、规格、型号和施工验收记录。 4）各类建筑材料、产品的出厂合格证及材料的试验报告单，产品、设备、仪器、仪表的技术说明书和合格证。 5）砂浆、混凝土的实验室配合比报告单。 6）沼气管路的施工及打压记录。 7）施工单位的施工组织设计。 8）重大施工方案的重要会议记录。 2.外业验收 外业验收是对大中型沼气工程进行分步分项工程验收，内容包括： 1）发酵罐及附属工程的土方工程、钢筋工程、混凝土工程、砌筑工程、钢结构工程、附属装置等验收按国家的有关标准、规范执行。 2）贮气罐注水试验，检查是否漏气、漏水。用肥皂水检查气密性；进行升降试验，检查滑轮与导轨接触是否合格，安全限位装置是否好使等。 3）管道的埋深、坡度、防腐、施工工艺、气密性、仪器仪表的安装等的验收。 4）工程综合试运转。 二、沼气安装工程施工规程及验收标准
1.搪瓷拼装罐安装 1）安装前的准备需符合下列要求： a安装使用的吊装设备应根据反应器总重量经过计算配置，并满足20%以上的安全系数； b安装工具及辅料按实际需求配齐，电工工具应认真检查设备绝缘情况，配电箱应符合规范要求；c认真核对材料发货清单，不得随意更换拼装材料，对损坏或变形的拼装构件要采取更换或加固措施； d混凝土基础应达到设计强度80%以上，平整度误差在±5mm之内。 2）安装时应符合下列要求： a应从上到下采用倒装法安装，安装顶板时需按方向标志安装； b钢板紧固部位需擦拭干净，两板贴合时，定位要准确、牢固，防止孔位错位； c打胶需饱满，厚度均匀，钢板边缘挤出的胶需刮平，内部打胶厚度应盖过螺帽，并刮平，防止产生气泡； d钢板紧固程度应以橡胶带厚度被压缩1/3为度； e各工艺套管应按照设计图纸要求进行预留。 3）罐体底部防水需符合下列要求： a基层处理：基层必须平整、牢固、干净、无明水、阴阳角应做成弧形。旧层面应把原破裂、起鼓的防水层及尘土除净，低凹破损处修平、渗漏处须先进行堵漏处理，基层要平整，不得有明水； b底涂施工：将水与涂料按1：3重量比例混合、搅拌均匀后使用，使用底涂料可提高涂料对基层的渗透性、增强粘结力。 c涂抹涂料：施工采用滚、刮、刷的方法均可，宜采用薄层多涂布法，每次涂刷不能太厚，一般分为3-4次涂刷，总厚度达1.5-2.0mm，待先涂的涂层干燥后方可涂布后一遍涂料，薄弱环节宜加铺胎体增强材料。用量约2kg-3kg/m2。 4）罐体试水、打压应符合下列要求： a罐体安装完毕后需进行满水试验，满水试验应在罐体安装结束，密封胶凝固，罐底防水施工结束，防水保护层达到设计强度后进行； b满水试验时需将各工艺接口进行密封处理，向罐内注入清水，待灌满后观察罐壁及基础渗漏情况，不渗不漏为合格，同时应做好满水试验记录； c试水结束后需进行气密性试验，搪瓷顶拼装罐需用空压机向罐内增压，当压力表显示3000Pa时停止打气，半小时内压力表不降为合格；一体化反应器需在投料试车后，用沼气检测仪测量内外膜间鼓出空气，以测漏仪不报警为合格。 2.脱硫罐、脱水罐、水封罐安装 1）根据设计图纸要求及设备工艺管口位置将设备摆放合适，用垫铁调整设备的水平度及垂直度，并联安装的设备需将管口位置对齐，地脚螺栓与螺母与配套，松紧适度，无乱扣、缺丝、裂纹等现象。 2）设备就位后应符合下列要求： a中心线位置偏差不应大于±10mm； b方位允许偏差，沿底座环圆周测量，不得超过15mm； c罐体的垂直度偏差为1/1000； d塔顶外倾的偏差不得超过10mm。 3）脱硫罐内装填脱硫剂应从上口法兰装填，脱硫剂量为不超过罐容积2/3为宜，装填完毕后应封好法兰； 4）设备各接口需连接严密，不得漏气，安装结束后用发泡剂检查各连接处，不漏气为合格。 3.管道、阀门安装
沼气的起源及发展历史 https://www.doczj.com/doc/71524786.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，
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。
大中型沼气工程预处理装备技术 作者：农业部南京农业机械化研究所陈永生朱德文曲浩丽李瑞容 摘要：欧洲沼气工程的规模大型化、操作机械化、控制自动化、产能高效化代表了当今世界沼气工程的先进水平，特别是在包括原料收集、转运、混合、匀浆、进料等环节的原料预处理过程。介绍了欧洲不同类型的原料、不同的厌氧消化工艺装置以及成熟的、标准化的装备技术。并且在借鉴欧洲沼气工程原料预处理先进工艺技术和装备技术的同时，结合国内沼气工程预处理的现状及发展提出一些建议。 关键词：原料预处理；沼气工程；装备技术 沼气工程原料预处理技术是为了满足某种工艺的特殊需要而对生物质所做的技术处理，是对天然生物质的一个优化处理。沼气原料预处理是沼气工程是否能够运行的重要环节。料液进入厌氧消化器之前称为原料的预处理阶段。原料预处理是保障厌氧发酵系统稳定运行、提高产气率和工程效益的重要环节，如秸秆预处理是提高秸秆原料利用率，加大产气量，缩短启动时间的有效手段[1]。由于沼气工程中各种原料的收集渠道和理化性状不一，各种消化工艺对原料的处理要求和输送方式不一，使得原料预处理环节不仅复杂而且难度加大。近些年随着社会主义新农村建设工程的推进，利用干稻草、青草、菜叶等农业种植废弃物替代部分畜禽粪便作为沼气发酵原料已成趋势[2]。现借鉴欧洲沼气工程原料预处理先进工艺技术和装备技术，结合国内沼气工程预处理的现状及发展提出一些建议，以促进我国沼气工程预处理技术的发展。 1 欧洲沼气工程原料预处理典型工艺 以德国为代表的欧洲沼气工程技术以高浓度有机废弃物联合消化工艺(CSTR)为主，绝大多数配备热电联产系统。CSTR工艺是先对各类畜禽粪便及其他高产气量的有机废弃物进行预处理，调整进料浓度在8％～13％范围内，进入带有机械搅拌的CSTR反应器 [3] [4]。沼气进入热电联产系统后，产生的电能并网外卖,热能用于加热原料[5]。在欧洲，大约有94％的农业废弃物沼气工程采用混合原料发酵[6]，根据其主要原料来源的不同，可把原料预处理工艺分为三种类型。 1.1 能源植物为主的原料预处理工艺 以位于德国Gustrow、号称“世界上最大的沼气工厂”的Nawaro沼气工厂为例，每年原料需求量总计有45万吨，其中：青贮玉米秸秆38万吨，其他整秆植物6万吨，青草0.8万吨，谷类0.1万吨。Nawaro沼气工厂每小时可生产出10000立方的沼气，并经过提纯后向天然气管网输送，相当于每小时可产生22MW的电能。图1是以能源植物为主的原料预处理工艺图。 在欧洲，建设沼气工程以获取能源为主要目的，因此在降低运行成本的同时追求最大原料产气率是这些工程最为重要的经济指标。从原料产气率角度分析，玉米、甜菜等的干物质产气率可高达600～1000m3/t，远远高于动物粪便的产气率。由种植制度方面来看，一年一熟、连片种植的农艺制度为能源作物收获机械化创造了很好的条件，从而节省了大量的原料收集成本。就原料保障机制而言，沼气工厂与当地的农场主签订长期合作协议，农场主提供秸秆等原料，使沼气工厂有长期而稳定的原料供应渠道，而沼气工厂为农场主提供腐熟的沼渣颗粒肥料以及沼液，双方互利互惠。 针对秸秆沼气工厂的需要,以青贮玉米为主的能源作物的收获、切碎、转运全部实现机械化。联合收获机在田间就把玉米连秆带穗全部切成10mm长的碎段，并抛集到专用运草车的车箱中，再由运草车送到工厂的堆贮场地上。切碎后的秸秆堆密度提高了，减少了堆贮空间，也便于进行其他预处理。 图1 以能源植物为主的原料预处理示意图
沼气的收集与利用 沼气厌氧发酵及其残余物利用技术目前在我国农村广泛采用的家用小型沼气池容积6～10m3，多与猪圈、厕所连通。进料前植物性原料需进行堆沤处理，粪草比以2：1～3：1以上为宜，保持碳氮比13：1～30：1，pH值6.8～7.4。每天投料4～8kg(干)，5～7d 出料一次。这种沼气池单位容积日均产气0.12～2m3，年产沼渣5～7m3、沼液25t。随着沼气厌氧发酵技术的不断改进，在池型上已由最初的水压式发展到较为先进的浮罩式、集气罩式、干湿分离式、太阳能式等，规模上正由户用小型沼气池逐步向集中供气的大中型沼气池逐步向集中供气的大中型沼气发酵工程发展，发酵温度也有常温(10～26℃)、中温(28～38℃)和高温(48～55℃)，气压上有低压式、恒压式等多种形式。在发酵工艺方面，采用干发酵、两步发酵、干湿结合、太阳能加热等新技术，有的还采用碳酸氢铵代替猪粪与秸秆混合发酵，或通过施加添加剂，培育高效发酵微生物，提高产气率。淄博市西单村建有一座总容积2200m3的沼气发酵罐，全村200头奶牛、2500头猪、1万只鸡每天共产生约7500kg粪便投入沼气罐，日均产气296m3，产沼肥10t。沼气发酵残余物是一种高效优质有机肥和土壤改良剂，沼液一般用作追肥，沼渣适宜作底肥。山东省农业科学院在小麦抽穗扬花期进行沼液追肥，每次300kg/hm2，喷3次增产12.9%。沼气发酵残余物还用来喂猪、养鱼、栽培食用菌、养殖蚯蚓等。喂猪一般选用投料一个月后的上清液，随取随喂，定时定量，以占总料的
30%为宜。安徽阜南县试验表明，添加沼液喂猪可使育肥期缩短一个月，节省饲料80kg。喂鱼以滤食性鱼(如鲢鱼)为主，施用时间、数量视水的透明度和季节、温度而定。江苏省沼气研究所实验证明，沼渣养鱼较投放猪粪增产25.6%，且能改善鱼的品质。南京古泉农村生态工程实验场还用50%浓度的沼液进行春菇追肥和喷洒，增产率为14%，且个大色泽；若作基肥拌入基料中，比一般栽培可提早14d出菇。
天津农学院 课程论文（2016—2017学年第一学期） 题目：沼气脱硫技术 课程名称沼气综合利用工程 学生姓名 学号 学院工 专业班级 2013级新能源科学与工程1班成绩评定
摘要 本文简单的介绍了沼气的概念、相关性质以及气体成分，并对其中的硫化S）的过滤原因做了一些说明。简单的综述了近年研究人员开发沼气脱硫氢（H S 方法在干式法、湿法和生物脱硫技术方面所做的研究,从原理及所涉及的反应方程式、一般工艺流程图、优点等方面介绍氧化铁、碱性液体等等比较典型的以及新型的脱硫方法。 关键字：沼气；硫化氢；脱硫
1.引言 沼气是一种可再生的清洁能源，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，因此沼气的利用备受关注。我国作为一个农业大国，每年都会产生大量的农作物秸秆和农产品加工废弃物，这些大量的农业废弃物中蕴含着巨大的沼气资源。同时畜牧业产生的禽畜粪便、工业产生的有机废弃物、城市生活垃圾和城市生活污水均有沼气潜能。对农业、畜牧业、工业、生活中的有机废弃物进行厌氧发酵产沼气时， 因为含硫化合物会被转化为H 2S，所以产生的沼气中都含有H 2 S气体。由于它是 一种腐蚀性很强的化合物，所以对沼气中的H 2 S进行去除是沼气利用的关键环 节。一般而言，沼气中H 2 S的质量浓度在1～12g·m -3之间，由于其受发酵原料和发酵工艺的影响很大，当原料的蛋白质或硫酸盐含量较高时，发酵后沼气中 的H 2 S质量浓度就较大。我国环保标准严格规定，利用沼气发电时，沼气气体中 H 2 S含量不得超过200~300mg·m -3；若将沼气并入燃气管道或作为车载燃料，则 H 2S要小于或等于15 mg·m -3[1]。可看出，沼气中H 2 S的质量浓度远远超过规定 值，所以无论在工业或民用气体中，都必须尽可能的除去。 2.概念介绍 2.1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产的一种混合性可燃气体。 2.2主要成分 其中甲烷（CH 4）占50~70%，其次是二氧化碳（CO 2 ）占30~40%，还有少量的 氮、氢、氧、氨、一氧化碳（CO）和硫化氢（H 2 S）等气体。 2.3物理特性 改气体具有无色、无味、无毒，比空气轻，难溶于水的特性。 2.4 硫化氢（H 2 S） 是无色气体，有类似腐烂臭鸡蛋的恶臭味，剧毒、易溶于水。
DB51 四川省地方标准 DB51/ Txxx-2016 小型沼气集中供气工程运行管理规范 （初稿） 2016—X—X发布2016—X—X实施 四川省质量技术监督局发布
目次 前言 (Ⅲ) 1 范围 (1) 2 规范性引用文件 (1) 3 术语和定义 (1) 4 基本要求 (1) 5 预处理设施运行与维护 (1) 6厌氧发酵装置运行与维护 (3) 7沼液储存池运行与维护 (4) 8沼气净化与储存运行与维护 (4) 9.增温装置运行管理 (4) 10沼气控制房管理 (5)
前言 本标准依据GB/T1.1—2009标准规定编制。 本标准由四川省农业厅提出并归口。 本标准起草单位：四川省农村能源办公室。 本标准主要起草人： 本标准首次发布，与DB/TXXX-2015，DB/TXXX-2015配套使用。
小型沼气集中供气工程运行管理规范 1 范围 本标准规定了农村小型沼气集中供气工程运行管理要求。 本标准适用供气户数30户至150户规模的小型沼气集中供气工程。 2 规范性引用文件 下列文件对本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于文件。 NY/T 1220.4 沼气工程技术规范第4部分：运行管理. NY/T 1221 规模化畜禽养殖场沼气工程运行、维护及其安全技术规范。 DB51/T XXX 小型沼气集中供气工程设计规范。 DB51/T XXX 小型沼气集中供气工程施工规范。 3 术语和定义 NY/T 1220.4 确立的术语和定义适用于本部分。 4 基本要求 4.1 小型沼气集中供气工程运行，维护及安全规定应符合本标准规定，还应符合国家现行有关标准的规定。 4.2工程运行管理人员和操作人员应熟悉沼气工程处理工艺和设施、设备的运行要求与技术指标，并持有沼气生产职业资格证书。 4.3应建立工程运行管理制度、岗位责任制度、设备操作规程和设施设备日常保养、定期维护和大修三级维护保养制度。岗位责任和操作规程应在明显位置展示。 4.4 运行管理人员和操作人员应严格执行本岗位操作规程中的各项要求，按规定认真填写运行记录。 4.5 工程运行管理人员和操作人员应进行安全和防护技能培训，并制定火警、易燃及有害气体泄露、自然灾害等突发事故的应急预案。 4.6沼气站内醒目位置应设立禁火标志，严禁烟火。