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農(nóng)業(yè)廢棄物利用沼氣技術(shù)

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農(nóng)業(yè)廢棄物綜合利用Integrated Utilization of Agricultural Waste 
姜存?zhèn)}
第二章 我國的生物質(zhì)能資源在農(nóng)業(yè)廢棄物方面的利用 
第一節(jié)  生物質(zhì)能概況第二節(jié)  生物柴油技術(shù)第三節(jié)  沼氣利用技術(shù)第四節(jié)  秸稈綜合利用技術(shù)
第三節(jié) 沼氣利用技術(shù)
在人們的印象中，“做飯煙熏火燎，糞坑臭氣沖天，污水四處橫流，房屋蒼蠅亂飛”就是不少農(nóng)村生活的基本寫照。 
隨著黨中央對“三農(nóng)”問題的高度重視，國家對農(nóng)村沼氣事業(yè)發(fā)展的支持力度逐年增大，以沼氣為紐帶的“生態(tài)家園富民計劃”已被列入農(nóng)業(yè)七大建設(shè)體系之一?，F(xiàn)在，越來越多的農(nóng)民已經(jīng)用上了沼氣。

目前，沼氣池的推廣應(yīng)用規(guī)模居世界首位，國家計劃到2010年，要達到2600萬口。由此，建池數(shù)量將占到全國適宜沼氣發(fā)展農(nóng)戶的20%。
從上個世紀(jì)９０年代開始，廣西在全區(qū)大力推進恭城縣“養(yǎng)殖—沼氣—種植”三位一體的能源生態(tài)模式，完成了１００個能源生態(tài)村、５０個能源生態(tài)鄉(xiāng)和２０個能源生態(tài)縣的沼氣項目建設(shè)。 
生態(tài)家園
今年要再解決3200萬農(nóng)村人口的安全飲水問題，增加500萬農(nóng)村沼氣用戶，支持建設(shè)一批大中型沼氣項目。 
溫家寶:要加強農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)建設(shè) 促進農(nóng)業(yè)發(fā)展和農(nóng)民增收

2008年03月05日 10:31 來源：新華社 
2009年, 再解決6000萬人安全飲水問題，增加500萬沼氣用戶，繼續(xù)加強農(nóng)村電網(wǎng)、郵政通信和社會事業(yè)等基礎(chǔ)建設(shè)。 
沼氣的制取和利用
生產(chǎn)清潔能源—高效、可再生能源
治理環(huán)境污染—處理糞便、垃圾、有機廢水、廢渣
提高企業(yè)經(jīng)濟效益—綜合利用、改善生產(chǎn)條件
形成新的產(chǎn)業(yè)—設(shè)計、施工、副產(chǎn)品生產(chǎn)銷售、配套設(shè)備加工
沼氣工程的作用
第一講  
沼氣發(fā)酵基礎(chǔ)知識
主要內(nèi)容 
第一節(jié)  沼氣的概念與特性

第二節(jié)  沼氣發(fā)酵基本原理

第三節(jié)  沼氣發(fā)酵基本條件

第四節(jié)  沼氣池類型與結(jié)構(gòu)
第一節(jié) 沼氣的概念與特性
一、什么是沼氣

二、沼氣的成分

三、沼氣的性質(zhì)
          一、什么是沼氣
沼氣是各種有機物質(zhì)在一定的溫度、水分、酸堿度和隔絕空氣的條件下，經(jīng)過嫌氣性細(xì)菌的發(fā)酵作用，產(chǎn)生的一種可燃?xì)怏w。

在含腐爛有機質(zhì)較多的沼澤、池塘、污水溝和糞坑里，經(jīng)?？梢钥吹接袣馀菝俺?。把這種冒出的氣泡收集起來，可以用火點燃。因為這種可燃?xì)怏w最初是在池沼中發(fā)現(xiàn)的，所以稱它為沼氣。 
1776年，意大利科學(xué)家沃爾塔發(fā)現(xiàn)沼澤地里腐爛的生物質(zhì)發(fā)酵，從水底冒出一連串的氣泡，分析其主要成分為甲烷和二氧化碳等氣體。由于這種氣體產(chǎn)生于沼澤地，故俗稱“沼氣”。
        二、沼氣的成分
沼氣是一種混合氣體。它的主要成分是甲烷（CH4）、二氧化碳（CO2）和少量的硫化氫（H2S）、氫（H2）、一氧化碳（CO）、氮（N2）等氣體。

其中甲烷約占50-70%、二氧化碳約占30-40%，其他成分含量極少。
         三、沼氣的性質(zhì)
沼氣的主要成分是甲烷，甲烷是一種簡單的碳?xì)浠衔铩?

它的化學(xué)性質(zhì)極為穩(wěn)定，不溶于水，比空氣輕一半，是一種無色、無味、無臭、無毒的可燃性氣體。

沼氣未燃燒時略有蒜味或臭雞蛋氣味，是因為沼氣中含有少量硫化氫氣體的緣故。

甲烷的分子式是CH4，是由一個碳原子和四個氫原子構(gòu)成的化合物，不含氮、磷、鉀等元素，所以在燃燒時不會把發(fā)酵原料中的肥分燒掉。

當(dāng)甲烷完全燃燒時，呈藍白色火焰，燃燒溫度可達1400℃，能夠產(chǎn)生大量的熱。1立方米人工沼氣的發(fā)熱量為5000卡左右。相當(dāng)于1公斤優(yōu)質(zhì)煤或0.7公斤汽油的發(fā)熱量。

沼氣是一種優(yōu)良的氣體燃料，不僅能用來燒菜、煮飯、點燈，還可以用作動力燃料，開動內(nèi)燃機。

1立方米的人工沼氣，能供3-4口之家三餐飯菜的燃料，能使一馬力的內(nèi)燃機工作2小時，能發(fā)電1.25度。
第二節(jié)  沼氣發(fā)酵基本原理
           
一、什么是沼氣發(fā)酵

★沼氣發(fā)酵又稱為厭氧消化、厭氧發(fā)酵和甲烷發(fā)酵，是指有機物質(zhì)（如人畜糞便、秸稈、雜草等）在一定的水分、溫度和厭氧的條件下，被種類繁多、數(shù)量巨大、且功能不同的各類微生物的分解代謝，最終形成甲烷和二氧化碳等混合氣體（沼氣）的復(fù)雜的生物化學(xué)過程。

只有了解參加沼氣發(fā)酵的多種微生物活動規(guī)律、生存條件及作用，并按照微生物的生存條件、活動規(guī)律去修建沼氣池，收集發(fā)酵原料，進行日常管理，使參加發(fā)酵的各種微生物得到最佳的生長條件，才能獲得較多的產(chǎn)氣量和沼肥，滿足生產(chǎn)、生活的需要。
二、沼氣發(fā)酵微生物（細(xì)菌）
（一）沼氣微生物的種類★
  
  在沼氣發(fā)酵過程中，主要有：“發(fā)酵性細(xì)菌、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌、耗氫產(chǎn)乙酸菌、食氫產(chǎn)甲烷菌和食乙酸產(chǎn)甲烷菌”等五大菌群參與活動。
五大菌群：
①.發(fā)酵性細(xì)菌：一些不溶性物質(zhì)被發(fā)酵性細(xì)菌所分泌的胞外酶水解為可
               溶性的糖、肽、氨基酸和脂酸，再將吸入細(xì)胞，發(fā)酵為
               乙酸、丙酸、丁酸等和醇類及一定量的H2及CO2
以纖維素為例，反應(yīng)過程如下：
 （C6H10O5）+ nH2O ——→ n(C6H12O6)
2 C6H12O6 ——→ CH3COOH + CH3CH2COOH + CH3CH2CH2COOH +3CO2 +3H2

②.產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌：除甲酸、乙酸和甲醇外的物質(zhì)均不能被產(chǎn)甲烷菌所 
                 利用，所以必須由產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌將其分解轉(zhuǎn)化為乙 
                 酸、氫和二氧化碳 
  反應(yīng)過程如下：
     CH3CH2COOH + 2H2O ——→ CH3COOH + CO2 + 3H2
     CH3CH2CH2COOH + 2H2O ——→ 2CH3COOH + 2H2
五大菌群：
③.耗氫產(chǎn)乙酸菌：它們既能利用H2+ CO2 生成乙酸，也能代謝糖類生
                 成乙酸。
                                2CO2 + 4H2 ——→ CH3COOH + 2H2O  
                 C6H12O6 ——→ 3CH3COOH

④.產(chǎn)甲烷菌（食氫、食乙酸）：在厭氧條件下將前三群細(xì)菌代謝的  
                 終產(chǎn)物，在沒有外源受氫體的情況下，把乙酸       
                 和H2/CO2轉(zhuǎn)化成CH4/ CO2。產(chǎn)甲烷菌存在于水底
                 沉積物和動物消化道等極端厭氧的環(huán)境中。
      
       生成CH4的主要反應(yīng)如下：
           CH3COOH ——→CH4 + CO2
           4H2 + CO2 ——→CH4 + 2H2O
           4HCOOH ——→CH4 +3CO2 + 2H2O
           4CH3OH  ——→ 3CH4+ CO2 + 2H2O

產(chǎn)甲烷細(xì)菌：
必須生活在厭氧環(huán)境下并伴有甲烷產(chǎn)生的古細(xì)菌。
 (甲烷桿菌屬 、甲烷球菌屬、甲烷短桿菌屬、甲烷八疊球菌屬……)
利用底物:
CO2類: CO2,CO, CHOOH
甲基類:甲醇、甲基胺、二甲基
乙酸類：乙酸
    五大菌群：
各種發(fā)酵性細(xì)菌 
玉米秸發(fā)酵時的發(fā)酵性細(xì)菌 
       五大菌群：
食氫產(chǎn)甲烷菌
甲烷八疊球菌
甲烷絲菌
（二）沼氣發(fā)酵微生物的作用
1、不產(chǎn)甲烷菌為產(chǎn)甲烷菌提供營養(yǎng)；
2、不產(chǎn)甲烷菌為產(chǎn)甲烷菌創(chuàng)造適宜的厭氧環(huán)境；
3、不產(chǎn)甲烷菌為產(chǎn)甲烷菌清除有毒物質(zhì)；
4、不產(chǎn)甲烷菌與產(chǎn)甲烷菌共同維持環(huán)境中適宜的酸堿度。
（三）沼氣發(fā)酵微生物的特點
1、分布廣，種類多 上至1.2萬米的高空，下至2千米的地層深處都有微生物的蹤跡；沼氣微生物在自然界分布也很廣，種類達200-300種。

2、繁殖快，代謝強  產(chǎn)酸菌在生長旺盛時，20分鐘或更短的時間內(nèi)就可以繁殖一代，產(chǎn)甲烷菌繁殖速度較慢，約為產(chǎn)酸菌的1/15。

3、適應(yīng)性強，容易培養(yǎng)  與高等生物相比，多種微生物適應(yīng)性較強，并且容易培養(yǎng)。例如，沼氣池里的微生物在10-60°C條件下，都能進行沼氣發(fā)酵。
★三、沼氣發(fā)酵過程
目前公認(rèn)的沼氣發(fā)酵過程
復(fù)雜有機物（多糖、脂類、蛋白質(zhì)等）
可溶性物質(zhì)（糖類、脂酸、氨基酸等）
H2+CO2

CH3COOH
③
⑤
④
①
①
①
②
②
CH4H2O
丙酸、丁酸等
長鏈脂肪酸
CH4CO2
1.水解
2.產(chǎn)酸
3.產(chǎn)氣
     （一）液化（水解）階段
在沼氣發(fā)酵中首先是發(fā)酵性細(xì)菌群利用它所分泌的胞外酶、淀粉酶、蛋白酶和脂肪酶等，對有機物進行體外酶解；

也就是把畜禽糞便、作物秸稈、豆制品加工后的廢水等大分子有機物分解成能溶于水的單糖、氨基酸、甘油和脂肪酸等小分子化合物。這個階段叫液化階段。
      （二）產(chǎn)酸階段
這個階段是三個細(xì)菌群體的聯(lián)合作用；

先由發(fā)酵性細(xì)菌將液化階段產(chǎn)生的小分子化合物吸收進細(xì)胞內(nèi)，并將其分解為乙酸、丙酸、丁酸、氫和二氧化碳等，

再由產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌把發(fā)酵性細(xì)菌產(chǎn)生的丙酸、丁酸轉(zhuǎn)化為產(chǎn)甲烷菌可利用的乙酸、氫和二氧化碳。

另外還有耗氫產(chǎn)乙酸菌群，這種細(xì)菌群體利用氫和二氧化碳生成乙酸，還能代謝糖類產(chǎn)生乙酸，它們能轉(zhuǎn)變多種有機物為乙酸。
液化階段和產(chǎn)酸階段是一個連續(xù)過程，統(tǒng)常稱之為不產(chǎn)甲烷階段，它是復(fù)雜的有機物轉(zhuǎn)化成沼氣的先決條件。

在這個過程中，不產(chǎn)甲烷的細(xì)菌種類繁多、數(shù)量巨大，它們主要的作用是為產(chǎn)甲烷菌提供營養(yǎng)和為產(chǎn)甲烷菌創(chuàng)造適宜的厭氧條件，消除部分毒物。
         （三）產(chǎn)甲烷階段
在此階段中，產(chǎn)甲烷細(xì)菌群，可以分為為食氫產(chǎn)甲烷菌和食乙酸菌兩大類群，已研究過的就有70多種產(chǎn)甲烷菌。

它們利用以上不產(chǎn)甲烷的三種菌群所分解轉(zhuǎn)化的甲酸、乙酸等簡單有機物分解成甲烷和二氧化碳，其中二氧化碳在氫氣的作用下還原成甲烷。

這一階段叫產(chǎn)甲烷階段，或叫產(chǎn)氣階段。
      產(chǎn)甲烷菌的共同特征
①生長緩慢。如甲烷八疊球菌在乙酸上生長其倍增時間為1-2天，甲烷菌絲倍增時間為4-9天。
②嚴(yán)格厭氧。對氧氣和氧化劑非常敏感，在有空氣的條件下就不能生存或死亡。
③只能利用少數(shù)簡單的化合物作為營養(yǎng)。
④要求在中性偏堿和適宜溫度環(huán)境條件。                                                                  
⑤代謝活動主要終產(chǎn)物是甲烷和二氧化碳為主要成分的沼氣。
第三節(jié)  沼氣發(fā)酵基本條件   
沼氣發(fā)酵是由多種細(xì)菌群參加完成的，它們在沼氣池中進行新陳代謝和生長繁殖過程中，需要一定的生活條件，只有用人工為其創(chuàng)造適宜生長條件，使大量的微生物迅速的繁殖，加快沼氣池內(nèi)的有機物分解。

因此，只有滿足微生物的生長條件和沼氣池正常運行條件才能獲得產(chǎn)氣率高、沼氣和有機沼肥多的效果。

★人工制取沼氣的基本條件
       一、適宜的發(fā)酵原料
       二、質(zhì)優(yōu)足量的菌種
       三、嚴(yán)格的厭氧環(huán)境
       四、適宜的發(fā)酵溫度
       五、適度的發(fā)酵濃度
       六、適宜的酸堿度 
工藝流程一般包括五部分：原料的收集；原料的預(yù)處理；消化器（沼氣池）；出料的后處理；沼氣的凈化、儲存和輸配
沼氣工程工藝流程
一、適宜的發(fā)酵原料
沼氣發(fā)酵原料是產(chǎn)生沼氣的物質(zhì)基礎(chǔ)，又是沼氣發(fā)酵細(xì)菌賴以生存的養(yǎng)料來源。

用于沼氣發(fā)酵的原料主要是各種有機廢棄物，如農(nóng)作物秸桿、禽畜糞便、人糞尿、有機廢水、樹葉雜草等。

農(nóng)作物秸桿由于難以消化，必須顧先經(jīng)過堆漚才有利于沼氣發(fā)酵。

首先將秸桿鍘成3厘米（一寸長）左右，踩緊堆成30厘米（一尺）厚左右，潑2％的石灰澄清液并加10％的糞水（即100公斤秸桿，用2公斤石灰澄清液，10公斤糞水）。

照此方法鋪3～4層，堆好后用塑料薄膜覆蓋，堆漚半月左右，便可作發(fā)酵原料。
切割秸稈，用作沼氣池的發(fā)酵原料 
畜禽糞便資源總量（干物質(zhì)）約1.8億噸，實際可利用量約4000萬噸，可產(chǎn)沼氣近100億立方米，用于發(fā)電可裝機500萬kW，年發(fā)電量150億kWh

高濃度有機廢水排放量年25.2億立方米以上，年廢渣7400萬m3，可轉(zhuǎn)化為沼氣108億m3，可裝機50萬kW，年發(fā)電150億kWh
顧樹華,教授
清華大學(xué)能源環(huán)境經(jīng)濟研究院
 電話：010-62771024
Email: shuhua@inet.tsinghua.edu.cn
沼氣細(xì)菌在沼氣池內(nèi)正常生長繁殖過程中，必須從發(fā)酵原料里吸取充分的營養(yǎng)物質(zhì)，如水分、碳素、氮素、無機鹽類和生長素等到，用于生命活動，成倍繁殖細(xì)菌和產(chǎn)生沼氣。

有機物中的碳水化合物如秸稈中的纖維素和淀粉是細(xì)菌的碳素營養(yǎng)，有機物中的有機氮如人畜糞尿中的含氮物質(zhì)則是細(xì)菌的氮素營養(yǎng)。

當(dāng)有機物被細(xì)菌分解時，其中一部分有機物的碳素和氮素被同化成菌體細(xì)胞，以及組成其他新的物質(zhì)，另一部分有機物則被產(chǎn)酸細(xì)菌分解為簡單有機物，后經(jīng)甲烷菌的作用產(chǎn)生甲烷。

因此，沼氣發(fā)酵時，原料不僅需要充足，而且需要適當(dāng)搭配。

保持一定的碳氮比例（最適宜C/N=25：1），這樣才不會因缺碳素或缺氮素營養(yǎng)而影響沼氣的產(chǎn)生和細(xì)菌正常繁殖。

不能放入沼氣池的植物

大多數(shù)植物都可用來作沼氣池的原料，但并非所有植物都可以入池。如核桃葉、銀杏葉、貓兒眼、黃花蒿(hao) 、臭椿葉、泡桐葉、水杉、梧桐葉、苦楝(lian)葉、斷腸草、辣蓼子、煙梗等植物要嚴(yán)禁入池，因為他們中含有抑制或殺死甲烷菌的成分。

同樣，沼氣池內(nèi)更不能用農(nóng)藥、柴油。否則，會造成池內(nèi)長期不產(chǎn)氣。

另外，豆餅、生豆餅、棉子餅等在空氣不足的條件下會產(chǎn)生硫化氫，這是一種有毒的氣體，不僅對甲烷細(xì)菌不利，而且人、畜接觸后容易發(fā)生中毒，故此類麩餅也嚴(yán)禁入池。
       二、質(zhì)優(yōu)足量的沼氣菌種
制取沼氣必須有沼氣細(xì)菌才行。這和發(fā)面需要有酵母一樣。如果沒有沼氣細(xì)菌作用，沼氣池內(nèi)的有機物本身是不會轉(zhuǎn)變成沼氣的。

所以沼氣發(fā)酵啟動時要有足夠數(shù)量含優(yōu)良沼氣菌種的接種物，這是制取沼氣的重要條件。
在農(nóng)村含有優(yōu)良沼氣菌種的接種物，普遍存在于糞坑底污泥、下水污泥、沼氣發(fā)酵的渣水、沼澤污泥、豆制品作坊下水溝中的污泥，這些含有大量沼氣發(fā)酵細(xì)菌的污泥稱為接種物。

沼氣發(fā)酵加入接種物的操作過程稱為接種，新建沼氣池第一次裝料，如果不加入足夠數(shù)量含有沼氣細(xì)菌的接種物，常常很難產(chǎn)氣或產(chǎn)氣率不高，甲烷含量低無法燃燒。

另外，加入適量的接種物可以避免沼氣池發(fā)酵初期產(chǎn)酸過多而導(dǎo)致發(fā)酵受阻。
         三、嚴(yán)格的厭氧環(huán)境
沼氣發(fā)酵中起主要作用的是厭氧分解菌和產(chǎn)甲烷菌。它們怕氧氣、在空氣中暴露幾秒鐘就會死亡，就是說空氣中氧氣對它們有毒害致死作用。

因此，嚴(yán)格厭氧環(huán)境是沼氣發(fā)酵的最主要條件之一。

我們根據(jù)沼氣細(xì)菌怕空氣的特性，修建的沼氣池除進出料口外必須嚴(yán)格密閉，達到不漏水、不漏氣，保證沼氣細(xì)菌正常生命代謝活動和貯存沼氣。
        四、適宜的發(fā)酵溫度
沼氣池內(nèi)發(fā)酵液的溫度，對產(chǎn)生沼氣的多少有很大影響，這是因為在適宜的溫度范圍內(nèi)溫度越高，沼氣細(xì)菌的生長、繁殖越快，產(chǎn)沼氣就多。

如果溫度不適宜，沼氣細(xì)菌生長發(fā)育慢，產(chǎn)氣就少或不產(chǎn)氣。

所以，溫度是沼氣發(fā)酵的重要外因條件。
研究發(fā)現(xiàn)，沼氣細(xì)菌在10-60℃的范圍內(nèi)，均能正常發(fā)酵產(chǎn)氣（最適溫度為35℃）。

低于10 ℃或高于 60℃都嚴(yán)格抑制微生物生存、繁殖，影響產(chǎn)氣。

人們把不同的發(fā)酵溫度區(qū)分為三個范圍，即常溫發(fā)酵區(qū)10-25℃、中溫發(fā)酵區(qū)25-35℃、高溫發(fā)酵區(qū)50-60℃。
農(nóng)村戶用沼氣池，一般都采用常溫發(fā)酵，夏天溫度高產(chǎn)氣多，冬季池溫低產(chǎn)氣少（池溫低于10℃，產(chǎn)氣效果很差）

為了提高沼氣池溫度使沼氣池常年產(chǎn)氣，在北方寒冷地區(qū)多把沼氣池修建在日光溫室內(nèi)或太陽能禽畜舍內(nèi)，使池溫增高，提高冬季的產(chǎn)氣量，達到常年產(chǎn)氣。

五、適度的發(fā)酵濃度
沼氣池中的料液在發(fā)酵過程中需要保持一定的濃度，才能正常產(chǎn)氣運行，如果發(fā)酵料液中含水量過少、發(fā)酵原料過多，發(fā)酵液的濃度過大，產(chǎn)甲烷菌又食用不了那么多，就容易造成有機酸的大量積累，結(jié)果使發(fā)酵受到阻礙。

如果水太多，發(fā)酵液的濃度過稀，有機物含量少，產(chǎn)氣量就少。
農(nóng)村沼氣池的發(fā)酵料液濃度一般采用6-12%之間。在這個范圍內(nèi)，沼氣的初始啟動濃度要低一些便于啟動。

夏季和初秋池溫高，原料分解快，濃度可適當(dāng)?shù)鸵恍?，一般控制?-8%；

冬季、初春池溫低，原料分解慢，發(fā)酵料液濃度應(yīng)高些，一般保持在8-12%為宜。 
         六、適宜的酸堿度
沼氣發(fā)酵細(xì)菌最適宜的pH為6.5-7.5，6.4以下7.6以上都對產(chǎn)氣有抑制作用。

如果pH在5.5以下，就是料液酸化的標(biāo)志，其產(chǎn)甲烷菌的活動完全受到抑制。

如沼氣池初始啟動時，投料濃度過高，接種物中的產(chǎn)甲烷菌數(shù)量又不足，或者在沼氣池內(nèi)一次加入大量的雞糞、薯渣造成發(fā)酵料液濃度過高，都會因產(chǎn)酸與產(chǎn)甲烷的速度失調(diào)而引起揮發(fā)酸(乙酸、丙酸、丁酸)的積累，導(dǎo)致pH下降。

這是造成沼氣池啟動失敗或運行失常的主要原因。
在沼氣發(fā)酵過程中，pH變化規(guī)律一般是：在發(fā)酵初期，由于產(chǎn)酸細(xì)菌的迅速活動產(chǎn)生大量的有機酸，使pH下降；但隨著發(fā)酵繼續(xù)進行，一方面氨化細(xì)菌產(chǎn)生的氨中和了一部分有機酸，另一方面甲烷菌群利用有機酸轉(zhuǎn)化成甲烷，這樣使pH又恢復(fù)到正常值。

這樣的循環(huán)繼續(xù)下去使沼氣池內(nèi)的pH一直保持在6.5-7.5的范圍內(nèi)，使發(fā)酵正常運行。

所以沼氣池內(nèi)的料液發(fā)酵時，只要保持一定的濃度、接種物和適宜的溫度，它就會正常發(fā)酵，不需要進行調(diào)整。
第四節(jié)  沼氣池類型與結(jié)構(gòu)
         
一、沼氣池類型

在我國,經(jīng)過100多年的發(fā)展歷程，形成了各種各樣的沼氣池。一般可按以下幾種方式進行分類：

1、按儲氣方式  有水壓式、浮罩式和氣袋式三大類，在實際應(yīng)用中，水壓式最為普遍，浮罩式次之。
水壓式
缺點: 一是由于氣壓反復(fù)變化，一般在4～ 16kpa(即40～ 160厘米水柱)壓力之間，對池體強度和燈具、灶具的穩(wěn)定燃燒不利。二是由于活動蓋直徑不能加大，對以秸稈為主的發(fā)酵原料，出料困難。 
浮罩式塑料沼氣池是由發(fā)酵池和浮罩兩部分通體組成 
這種沼氣池將發(fā)酵池與貯氣浮罩分開建造，其優(yōu)點是既保持了水壓式沼氣池的基本特點，又吸取了浮罩式沼氣池的優(yōu)點。沼氣間產(chǎn)生沼氣后，沼氣通過輸氣管路源源不斷輸送到貯氣罩，貯氣罩升高。用氣時，沼氣由貯氣罩壓出，通過輸氣系統(tǒng)，送沼氣燃具使用 
2、按幾何形狀  有圓筒形、球形、橢球形、長方形、方形、拱形等多種形狀，其中，圓筒形池和球形池應(yīng)用最為普遍。

3、按建池材料  有混凝土結(jié)構(gòu)池、磚結(jié)構(gòu)池、塑料（或橡膠）池、玻璃鋼池、鋼絲網(wǎng)水泥池、鋼結(jié)構(gòu)池等，在實際應(yīng)用中，最為普遍的是混凝土結(jié)構(gòu)池。
塑料（或橡膠）池
鋼結(jié)構(gòu)模具
鋼結(jié)構(gòu)池
圓筒形鋼結(jié)構(gòu)池
  4、按沼氣池埋設(shè)位置  有地下式、半埋式和地上式，在實際應(yīng)用中以地下式為主。

5、按發(fā)酵溫度  有常溫發(fā)酵池、中溫發(fā)酵池和高溫發(fā)酵池。

★二、沼氣池組成與功能
1、進料口和進料管
進料口位于畜禽舍地面下，由設(shè)在地下的進料管與發(fā)酵間連通。進料口將廁所、畜禽糞便污水通過進料管流入沼氣池發(fā)酵間。

進料管內(nèi)徑一般為200-300mm，采取直管斜插于池墻中部或直插與池頂部的方式與發(fā)酵間連通，目的是保持進料順暢、攪拌方便、施工方便。
2、發(fā)酵間和儲氣室
是沼氣池的主體，可分為發(fā)酵間和儲氣室。發(fā)酵原料在發(fā)酵間進行發(fā)酵，產(chǎn)生的沼氣溢出水面進入上部的削球形儲氣室儲存。

因此，要求發(fā)酵間不漏水，儲氣室不漏氣。
3、水壓間（出料間）
     主要功能是為儲存沼氣、維持正常氣壓和便于出料而設(shè)置的，其容積由沼氣池產(chǎn)氣量來決定，一般為沼氣池24小時所產(chǎn)沼氣的一半。
    一般為便于出料、免除一年一度的大換料，采取底層出料，水壓間通過其下部的出料口與發(fā)酵間直接相通。
4、活動蓋
    設(shè)計在池蓋的頂部，呈瓶塞狀，上大下小。活動蓋可以按需要開啟或關(guān)閉，是一個裝配式的部件。其功能主要有：
    （1）在進行沼氣池的維修和清除沉渣時，打開活動蓋可以排除池內(nèi)殘存有害氣體，并利于通風(fēng)、采光，使操作安全。
    （2）當(dāng)遇到導(dǎo)氣管堵塞、氣壓表失靈等特殊情況，造成池內(nèi)氣壓過大時，活動蓋即被沖開，從而降低池內(nèi)氣壓，使池體得到保護。
    （3）當(dāng)池內(nèi)發(fā)酵表面嚴(yán)重結(jié)殼，影響產(chǎn)氣時，可以打開活動蓋，破碎浮渣層，攪動料液。      
 5、導(dǎo)氣管
      固定在沼氣池拱頂最高處或活動蓋上的一根內(nèi)徑1.2cm，長25-30cm左右的銅管、鋼管或PVC硬塑管等，下端與儲氣室相通，上端連接輸氣管道，將沼氣輸送至農(nóng)戶，用于炊事與照明。
三、戶用沼氣池的幾何尺寸
本節(jié) 復(fù)習(xí)題 
沼氣發(fā)酵的概念

沼氣發(fā)酵的過程？

3. 沼氣發(fā)酵的基本條件？

4.    沼氣池的組成與功能？
沼氣、沼渣、沼液的綜合應(yīng)用 
第二講
第一講  
沼氣發(fā)酵基礎(chǔ)知識
“三沼”的綜合利用
一.沼氣
    1.能源
    2.大棚應(yīng)用
    3.糧食水果保鮮
二.沼液
    1.種植業(yè)應(yīng)用:浸種.噴施.滴灌
    2.養(yǎng)殖業(yè)應(yīng)用:養(yǎng)魚.養(yǎng)豬.養(yǎng)雞
三.沼渣
    1.高效有機肥
    2.栽培蘑菇
    3.特種養(yǎng)殖(養(yǎng)蚯蚓)

“三沼”綜合利用，是指將沼氣、沼液、沼渣（簡稱三沼）運用到生產(chǎn)的過程，是農(nóng)村沼氣建設(shè)中降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟效益的一系列綜合性技術(shù)措施。

其范圍涉及到種植業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)、加工業(yè)、服務(wù)業(yè)、倉貯業(yè)等諸多方面。
沼氣除了提供農(nóng)戶生活炊事、照明用能外，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上還能用于塑料大棚內(nèi)增溫和施放二氧化碳，幼禽、蠶房增溫，孵禽，點燈誘蛾，貯糧，柑橘保鮮，發(fā)電等。
一.沼氣的主要用途
給豬欄的鐵門和各個角落消毒
沼氣燈增溫
沼氣在溫室大棚中一般有兩個作用，即利用沼氣燃燒的熱量，提高大棚內(nèi)溫度,增加光合作用.

二是利用沼氣燃燒后排放二氧化碳的特性，向大棚內(nèi)的農(nóng)作物供應(yīng)氣肥，促進增產(chǎn)。

試驗表明：沼氣溫室大棚可使黃瓜增產(chǎn)36％-69％，菜豆增產(chǎn)67％-82％，番茄增產(chǎn)92%。
1.沼氣在溫室大棚里有什么作用？
1.1 如何利用沼氣為溫室增溫增光和增供二氧化碳?xì)夥剩?
增溫增光主要靠點燃沼氣燈、爐來解決，1盞沼氣燈一夜約消耗沼氣0.2立方米，釋放熱量4600千焦。

燃燒1立方米沼氣，實際上可提高棚內(nèi)溫度2-3℃。燃燒時間安排在凌晨5:30分至8:30分。
戶外大氣中的二氧化碳僅占0.035％，而綠色植物生長的最佳濃度是0.1％。

燃燒1立方米的沼氣，可制造0.97立方米的二氧化碳，可以使1000立方米的溫室中的二氧化碳濃度達到作物生長的要求。

燃燒沼氣時間安排在凌晨6-8時。關(guān)閉1.5-2小時方可打開門窗。
1.2 在溫室大棚中使用沼氣應(yīng)注意哪些事項？
⑴點燃沼氣燈、爐應(yīng)在凌晨氣溫較低時進行。若溫度超過30℃時應(yīng)停止，并考慮開窗透氣降溫。

⑵施放二氧化碳后，蔬菜光合作用加強，水肥管理必須及時跟上，這樣才能取得較好增產(chǎn)效果。
⑶沼氣爐在棚內(nèi)燃燒時間不能太長，否則過多的二氧化碳反而會對作物生長不利。

⑷不能在溫室大棚內(nèi)堆漚沼氣發(fā)酵原料，否則會釋放氨氣等對作物有毒氣體。

沼氣儲糧是根據(jù)氣調(diào)儲藏的原理，利用沼氣含氧量低的特性，將沼氣輸入糧倉而置換出空氣，造成低氧環(huán)境，致使糧倉中的害蟲窒息而死。

試驗表明，用沼氣儲糧，米象96小時不再復(fù)活，鋸谷盜、擬谷盜、谷蠹72小時后不再復(fù)活，除蟲率可達到98.8％。
2. 沼氣為什么能用作儲藏糧食？
沼氣燈光的波長在300-1000納米之間，許多害蟲對330-400納米的紫外光線有較大的趨光性。

夏、秋季節(jié)，正是沼氣池產(chǎn)氣和各種害蟲發(fā)生的高峰期，利用沼氣燈光誘蛾養(yǎng)魚、養(yǎng)雞、養(yǎng)鴨，可以一舉多得。
3. 沼氣燈誘蟲的原理和方法是什么？
誘蟲喂雞、鴨的辦法是：在沼氣燈下放置一只盛水的大盆，水面上滴少許食用油，當(dāng)害蟲大量擁來時，落入水中，被水面浮油粘住翅膀死亡，以供雞、鴨采食。
誘蟲喂魚的辦法是：離塘岸2米處，用3根竹竿做成簡易三角架，將沼氣燈固定。

沼液主要用于浸種，葉面噴肥，拌營養(yǎng)缽，促花保果，無土栽培母配方滴灌，養(yǎng)魚、養(yǎng)豬、養(yǎng)雞、養(yǎng)牛、養(yǎng)鴨、養(yǎng)羊及種花等。

沼液中含有各類氨基酸、維生素、蛋白質(zhì)、赤霉素、生長素、糖類、核酸以及抗生素等。
二.沼液的主要用途
其中赤霉素可使種子提早發(fā)芽；

核酸、單糖能增強作物的抗旱能力；

游離氨基酸能增強作物抗凍能力；

抗生素則能防治作物病蟲害；

多種氨基酸和微量元素添加到飼料中，能促進畜禽增產(chǎn)等。
沼液儲罐裝置/大棚蔬菜 
大棚的沼液噴灌 
用沼液灌溉果樹，果質(zhì)好，無公害。 
王文斌?攝 
由于沼液中富含多種活性、抗性和營養(yǎng)性物質(zhì)，利用沼液浸種具有明顯的催芽、壯苗和增產(chǎn)作用。

試驗表明：沼液浸種對水稻根腐病、紋枯病、小球菌核病、惡苗病、棉花炭疽病和玉米大小斑病具有較強的抑制作用。

對比試驗表明：沼液浸種可使水稻增產(chǎn)5-10%，玉米增產(chǎn)5-10%，小麥增產(chǎn)5-7%。
沼肥養(yǎng)魚主要是利用沼液中多種營養(yǎng)元素，提高塘水肥力和增加浮游生物，供魚食用，同時，可以預(yù)防魚病。

一般每畝面積的魚塘一次加沼液300至400斤，一周2次。
沼渣始終是在密閉的發(fā)酵池內(nèi)發(fā)酵漚制的，水溶性很大，養(yǎng)分損失少，營養(yǎng)元素齊全，肥效高 、質(zhì)量優(yōu)。

比露天糞坑和堆漚肥氮、磷、鉀分別高出60％、50％、90％，作物吸收利用率提高。

沼肥還含有多種微量元素和17種氨基酸。
三.沼渣的主要用途
經(jīng)過沼氣發(fā)酵池過濾后的豬糞是優(yōu)質(zhì)的有機肥。 宋國強 攝
沼渣出料器 
沼渣主要用于種植糧、育秧、苗木生產(chǎn)的基肥，

還可用于生產(chǎn)食用菌、養(yǎng)魚、養(yǎng)鱔魚、養(yǎng)泥鰍、養(yǎng)蚯蚓等。

沼氣錄像
第三講
關(guān)于農(nóng)村沼氣建設(shè)工程的
幾個主要問題
一、功能問題
二、模式問題
四、服務(wù)體系問題
四、大中型沼氣工程問題
五、技術(shù)創(chuàng)新問題
六、安全問題
目   錄
（一）能源功能：可以解決農(nóng)村牧區(qū)的生活用能，改善農(nóng)民的生活條件
一、功能問題
（二）生態(tài)功能：可以鞏固退耕還林成果 
（三）生產(chǎn)功能：促進無公害綠色食品的生產(chǎn)
增施二氧化碳?xì)夥?
沼渣沼液施肥
（四）經(jīng)濟功能：可以節(jié)省生活用能開支、生產(chǎn)用肥用藥開支
沼液作葉面肥噴施
沼渣栽培食用菌
（五）社會功能：可以解決農(nóng)村牧區(qū)的就業(yè)問題、促進社會進步
促進社會和諧進步
生產(chǎn)工培訓(xùn)促進就業(yè)
社會主義新農(nóng)村新建設(shè)的五句話要求
與生產(chǎn)發(fā)展的關(guān)系
生產(chǎn)發(fā)展
種植業(yè)
養(yǎng)殖業(yè)
減少污染
預(yù)防疫病
提高出欄率、產(chǎn)肉率
培肥地力
提高產(chǎn)量
改善品質(zhì)
提高效益
改善生態(tài)環(huán)境
與生活寬裕的關(guān)系
生活寬裕
增加收入
減少支出
增加養(yǎng)殖收入
增加種植收入
增加沼氣生產(chǎn)工收入
減少炊事、照明等生活支出
減少化肥、農(nóng)藥等生產(chǎn)支出
與鄉(xiāng)風(fēng)文明的關(guān)系
婦女勞動減輕
夫妻關(guān)系和睦
生活條件提高
傳統(tǒng)生活
黨群關(guān)系改善
與村容整潔的關(guān)系
人有廁、豬有圈
減少秸稈燃料，院落整潔干凈
廁所
沼氣綜合利用主要有南方種植業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)(豬沼果)和北方四位一體兩類綜合利用模式。

南方模式則突出了以沼氣為紐帶的作用，將種植業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)通過沼氣池這個紐帶連接起來，實現(xiàn)增收節(jié)支，提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量，獲得綜合經(jīng)濟效益。

北方模式，就是將沼氣池、豬舍、蔬菜、塑料大棚有機地結(jié)合起來，解決北方冬季低溫天氣養(yǎng)豬、產(chǎn)沼氣、種菜的問題。
二、沼氣利用的模式
（一）沼氣建設(shè)基本模式之一  ——“一池三改”模式

“豬—沼—果”能源生態(tài)模式 
養(yǎng)殖—沼氣—種植  三位一體 
改 廁
改 廚
“一池三改”模式，即在建設(shè)沼氣池的基礎(chǔ)上，同步改造或新建太陽能暖圈舍、改造廁所、改造廚房。
“一池三改”模式示意圖
“一池三改”模式實景圖
改 圈
改 廁
改 廚
豬-沼-魚
?豬-沼-糧 
?豬-沼-菜 
豬-沼-果 
南方沼氣綜合利用的模式
北方沼氣綜合利用的模式
（二）沼氣建設(shè)基本模式之二——“四位一體”模式
“四位一體”模式，即在“一池三改”的基礎(chǔ)上，同步建設(shè)日光溫室，構(gòu)成“日光溫室、沼氣池、暖圈舍、廁所”四位一體,實現(xiàn)種養(yǎng)結(jié)合，優(yōu)勢互補，循環(huán)生產(chǎn)。 
“四位一體”模式示意圖
“四位一體”模式實景圖
標(biāo)準(zhǔn)“四位一體”模式
日光溫室
太陽灶
太陽能暖圈棚
沼氣池
蔬菜大棚
青貯池
節(jié)煤炕連灶
——知識密集型的生態(tài)家園建設(shè)模式
(三)沼氣建設(shè)的幾種新模式示范
“農(nóng)牧六配套”
飼草加工機械
青貯窖
節(jié)能架空炕
節(jié)能灶
沼氣池
太陽能暖圈
——多種實用技術(shù)組裝集成的生態(tài)家園建設(shè)模式
——種養(yǎng)結(jié)合的庭院式生態(tài)家園建設(shè)模式 
以沼氣建設(shè)為紐帶的新農(nóng)村
改  圈
改  廚
改  炕
改  廁
手動回流沖廁
農(nóng)業(yè)種植區(qū)的“田園五位一體”模式
——“生態(tài)養(yǎng)殖-沼氣-有機肥料-高效種植”，資源消耗低、環(huán)境污染少、綜合效益高的農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展模式
太陽能暖房與日光溫室整體建設(shè)
在日光溫室內(nèi)建暖圈、廁所和沼氣池
規(guī)模養(yǎng)殖場的“多池連體”模式
四池連體
兩池連體
模式實景圖
三、服務(wù)體系問題
服務(wù)體系是農(nóng)村沼氣事業(yè)發(fā)展的保障
	根據(jù)事業(yè)發(fā)展的需要，應(yīng)當(dāng)具備4個方面的專業(yè)技術(shù)隊伍。
技術(shù)推廣與管理隊伍（初具規(guī)模）
專業(yè)化施工隊伍（數(shù)量和能力不穩(wěn)定）
物業(yè)化服務(wù)隊伍（亟待加強）
技術(shù)研發(fā)隊伍（尚未建立）
堅決杜絕“一年建、二年用、三年棄”的現(xiàn)象發(fā)生
沼氣建后管理、服務(wù)車
沼氣生產(chǎn)工培訓(xùn)現(xiàn)場
建設(shè)中的沼氣池
村級服務(wù)網(wǎng)點
出料運輸車
四、大中型沼氣工程問題
國家要提高沼氣工程項目投資的比重

國家重點支持厭氧消化器容積300立方米以上，重點支持為農(nóng)戶集中供氣的沼氣工程

國家不支持非養(yǎng)殖企業(yè)建設(shè)大中型沼氣
建設(shè)單位要求
項目建設(shè)單位必須是行政村村委會及具有獨立法人資格的養(yǎng)殖企業(yè)、合作社；
養(yǎng)殖企業(yè)必須是注冊并正常運行1年以上的；
應(yīng)具備落實自籌資金的能力，配套能力在200萬元以上；
配套養(yǎng)殖規(guī)模：成豬：出欄3000頭以上
                蛋雞：存欄5萬羽以上
                肉雞：出欄10萬羽以上
                奶牛：存欄200頭以上
                肉牛：出欄500頭以上
                肉羊：出欄6000只以上
具有易收集的畜禽糞便及具有消納沼渣沼液的農(nóng)田；

北京房山區(qū)豬場沼氣工程
五、技術(shù)創(chuàng)新問題
技術(shù)創(chuàng)新是沼氣事業(yè)發(fā)展的永恒主題和不竭動力。

今后一個時期要繼續(xù)在以下幾個方面搞好創(chuàng)新：
沼氣建池技術(shù)，引進新工藝、新技術(shù)、新產(chǎn)品、新設(shè)備；
沼氣建設(shè)模式，實現(xiàn)多能互補、綜合利用；
河北固安太陽能沼氣池
沼液作飼料添加劑喂豬
沼渣作底肥
沼渣沼液綜合利用，延伸沼氣的功能，提高綜合效益；
最終實現(xiàn)三個轉(zhuǎn)變：
從重視建設(shè)向建、管、用并重轉(zhuǎn)變

從單一用氣向綜合利用轉(zhuǎn)變

從單純建池向生態(tài)家園轉(zhuǎn)變
留民營沼氣站的高溫發(fā)酵沼氣工程
沼氣貯氣罐
北京蟹島生態(tài)度假村沼氣站
北京蟹島生態(tài)度假村沼氣站
六、安全問題
沼氣安全生產(chǎn)問題不僅關(guān)系到農(nóng)民的生命和財產(chǎn)，更關(guān)系到項目相關(guān)責(zé)任人的前途和命運。
	要求
安全責(zé)任必須落實到人
各項目（企業(yè)）都應(yīng)制定安全應(yīng)急預(yù)案，并作為驗收的必要條件
要求對每個項目農(nóng)戶（企業(yè)）不僅要進行安全使用培訓(xùn)，而且要做到沼氣安全使用永久標(biāo)識上墻
七、資金管理問題
2007年9月8日，財政部和農(nóng)業(yè)部印發(fā)了《農(nóng)村沼氣項目建設(shè)資金管理辦法》
要求
?？顚Ｓ茫瑔为毥ㄙ~，單獨決算，專項審計，確保資金使用合理、合法；
中央補助資金的用途：主要用于灶具、管路、技工工資、水泥、磚等主要建材；水泥、磚納入政府采購；
嚴(yán)禁將農(nóng)民自籌資金納入集中采購
農(nóng)村沼氣國債項目示范村（一）
農(nóng)村沼氣國債項目示范村（二）
備注：遼寧省項目示范村
農(nóng)業(yè)部農(nóng)村沼氣國債項目“永安市百村萬戶生態(tài)家園建設(shè)”示范村） 
（新村沼氣池建設(shè)一角）
新農(nóng)村生態(tài)環(huán)境 
總之,把建設(shè)生態(tài)家園的全新理念融入到沼氣建設(shè)之中，實施“一池三改”（建沼氣池、改廚房、改廁所、改豬圈）的生物循環(huán)利用工程，使沼氣建設(shè)突破了傳統(tǒng)的燃料范疇，把解決炊事、照明等生活用能問題與環(huán)境美化、預(yù)防疾病、植樹造林、修建道路、污水處理、村容村貌治理等多項事業(yè)有機結(jié)合起來，

大大改善了村莊的生態(tài)環(huán)境，實現(xiàn)了家居溫暖清潔化、庭院經(jīng)濟高效化和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)無害化的目標(biāo)，有效地解決了廣大農(nóng)村祖祖輩輩無可奈何的“臟亂差”問題，使農(nóng)民步入城市化生活的行列，實現(xiàn)了人與自然的和諧。 
沼氣建設(shè)從單純解決生活用能向注重沼氣綜合利用開發(fā)、發(fā)揮生態(tài)功能和社會效益方向發(fā)展，

使得“一氣帶三料”（燃料、飼料、肥料）、

“三料促五業(yè)”（種植業(yè)、林業(yè)、畜牧業(yè)、水產(chǎn)業(yè)、農(nóng)產(chǎn)品加工業(yè)）、

“五業(yè)出四效”（經(jīng)濟效益、生態(tài)效益、環(huán)境效益、社會效益）的較好綜合效益。 
本節(jié) 復(fù)習(xí)題 
“三沼”的綜合利用主要體現(xiàn)在哪些方面？

農(nóng)村沼氣建設(shè)工程需要注意的幾個主要問題?

綠色(生態(tài))農(nóng)場項目策劃書
案例
思考設(shè)計題
綠色農(nóng)場的綠色在于它實現(xiàn)了清潔生產(chǎn)和良性循環(huán)經(jīng)濟 ，自行消化各環(huán)節(jié)的廢料，減少對外界環(huán)境的污染。
排泄物
喂養(yǎng)

一般作物
水產(chǎn)品
出售
經(jīng)濟作物
出售
果蔬
灌溉
沼氣能源
管道運輸
沼氣池
殘余物
禽畜
出售
團隊凝聚力
團隊規(guī)范的性質(zhì)
團隊的領(lǐng)導(dǎo)方式
成員的個性特征
團隊的地位
團隊的規(guī)模大小
信息溝通狀況
團隊的目標(biāo)結(jié)構(gòu)

團隊與外部的關(guān)系

成本預(yù)算
本項目預(yù)算資金元人民幣，其中工程設(shè)計階段25萬元，辦理規(guī)劃手續(xù)階段4萬元，辦理工程開工證階段18萬元，施工準(zhǔn)備階段35萬元,建安工程階段608萬元，市政工程階段156萬元，移交，驗收階段11萬元
資金來源說明
項目各階段工作分析
項目風(fēng)險應(yīng)對措施
項目風(fēng)險應(yīng)對措施

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