沼氣的利用與可持續(xù)發(fā)展課件

1、沼氣的利用與可持續(xù)性發(fā)展 報告人：黃剛雷 沼氣的利用與可持續(xù)發(fā)展課件1、沼氣的概念 沼氣是有機質 (作物秸稈、人畜糞便、工業(yè)有機廢 物等)在厭氧的條件下，并在適宜的溫度、PH值下，經過微生物的發(fā)酵作用產生的一種可燃燒氣體。沼氣屬于二次能源，并且是可再生能源。因為人們最初是從沼澤中發(fā)現(xiàn)這種氣體的 ，所以稱之為沼氣，也有人稱之 為 “瓦斯 ”。1、沼氣的概念 沼氣是有機質 (作物秸稈、人畜糞便、工業(yè)有2、發(fā)展沼氣的重要性全球的能源危機和環(huán)境問題使人類將注意力引向清潔可再生能源，如太陽能、風能、地熱能、潮汐能和生物質能。目前，從技術和能量角度，有兩種最重要的生物質能生物學轉化方法:（1）生物質發(fā)酵制

2、甲烷；（2）生物質發(fā)酵制乙醇。在我國農村發(fā)展發(fā)酵制甲烷有很多便利的條件，因此發(fā)展農村沼氣，可以有效緩解我國的能源問題和污染問題，改變了以往農民依靠燃燒秸稈、樹木和煤炭的生活方式，減輕了環(huán)境壓力，保護森林生農村沼氣建設可持續(xù)發(fā)展研究態(tài)系統(tǒng)，改善了農戶的生活衛(wèi)生條件，提高了生活質量；2、發(fā)展沼氣的重要性全球的能源危機和環(huán)境問題使人類將注意力同時國家為了縮短城鄉(xiāng)差距，實施了新農村建設計劃，而發(fā)展農村沼氣既可以增加農戶的收入，又能響應積極建設新型農村建設的國策，可謂一舉兩得。同時國家為了縮短城鄉(xiāng)差距，實施了新農村建設計劃，而發(fā)展農村沼3、人們對沼氣的研究的發(fā)展3.1國外對沼氣的研究 意大利物理學家A.

3、沃爾塔1776年在沼澤地首先發(fā)現(xiàn)沼氣的存在，1916年第一株甲烷菌由俄國人B.II.奧梅良斯基分離出來，在1980年我國成功分離出甲烷八疊球菌，目前世界上已經分離出的甲烷菌將近20株。1860年法國人L.穆拉將簡易的沉淀池改進成世界上第一個沼氣發(fā)生器；3、人們對沼氣的研究的發(fā)展3.1國外對沼氣的研究1925年和1926年，德國和美國分別建造了具有加熱設施及集氣裝置的消化池，也就是現(xiàn)代的大中型沼氣池的原型。二戰(zhàn)之后,沼氣發(fā)酵工藝在西歐國家雖然得到一定的發(fā)展，但是由于當時石油的廉價而受到影響和限制后來由于世界性能源危機的出現(xiàn),沼氣又開始逐漸受到人們的重視，1955年高速率厭氧消化工藝的產生標志了人

4、類對于沼氣的掌握進入一個新的臺階，它突破了傳統(tǒng)的發(fā)酵工藝，大大提高了沼氣池的產氣率，由原來每立方米池容產0.7一1.5立方米沼氣提高到4一8立方米。1925年和1926年，德國和美國分別建造了具有加熱設施及集舉例：1、農村戶用沼氣使用簡圖舉例：1、農村戶用沼氣使用簡圖2、沼氣發(fā)電、供熱綜合利用示意圖2、沼氣發(fā)電、供熱綜合利用示意圖3.2我沼氣的研究發(fā)展國3.2.1試驗和起步階段 20世紀90年代以前沼氣的發(fā)展較為緩慢，1930年前后,主要用于家庭、商店照。我國最先研究沼氣的是臺灣省新竹縣羅國瑞，20世紀20年代形成了實用和價值很高的“中華國瑞天然瓦斯庫”，并完善了沼氣池的應用技術和建造結構。

5、1989年3月24日江澤民同志在談到主要的節(jié)能措施中，特別提到，要加快推動城市煤氣化建設進程和農村沼氣化進程。3.2我沼氣的研究發(fā)展國3.2.1試驗和起步階段3.2.2技術突破和工藝完善經過不斷的科研工作和探索階段，我國沼氣池建設無論在技術，還是工藝方面都取得了重大突破。研究出了適應不同氣候，不同地理條件的沼氣池池型，開發(fā)出了使用方便。安全的進出料工藝結構，采用了混凝土澆筑施工的工程工藝，為了解決過去進出料周期短!沼氣池壽命短、不安全等技術難題而制定了一系列沼氣池建設的國家標準。3.2.2技術突破和工藝完善同時，形成沼氣池與農業(yè)生產相結合的生態(tài)農業(yè)循環(huán)鏈結構，如南方的“豬一沼一果”模式、北方的

6、“四位一體”模式、“八五”和“九五”期間平均每年新增沼氣池用戶36萬戶和75萬戶，其中有55%的沼氣池完成了沼氣的綜合利用,如推廣北方的“四位一體”能源生態(tài)模式和南方“豬一沼一果”能源生態(tài)模式,與此同時也建設了大中型畜禽糞便處理的沼氣工程。同時，形成沼氣池與農業(yè)生產相結合的生態(tài)農業(yè)循環(huán)鏈結構，如南方3.2.3快速發(fā)展階段2001一2005年的“十五”期間，我國政府為了穩(wěn)步推進沼氣建設，將農業(yè)增產、農民增收和生態(tài)環(huán)境改善三駕馬車相結合；總共建設沼氣池357.60萬戶，累計投入35.34億元；建造養(yǎng)殖場的大中型沼氣工程120處，投資8115萬元。3.2.3快速發(fā)展階段到2005年底,全國戶用沼氣數(shù)

7、量達到了1807萬戶，年產沼氣量約為70億立方米，折合成標準煤約有500萬噸。已建的大中型養(yǎng)殖場沼氣工程有3556處，年可處理8700萬噸畜禽糞便等廢棄污染物，年產沼氣總量約2.3億立方米，折合成標準煤約17萬噸，增加了經濟效益的同時，保護生態(tài)環(huán)境。到2005年底,全國戶用沼氣數(shù)量達到了1807萬戶，年產沼氣國家財政投入 2006一2010年，新建農村戶用沼氣2300萬戶,其中國家補助投資建設1300萬戶，平均每年新建450萬戶。2008年底我國農村沼氣池已達2800萬戶。2008年底不完全統(tǒng)計全國大中型沼氣工程約8000處。依據(jù)全國農村沼氣工程建設規(guī)劃(2006一2010)，2006一201

8、0年，新建大中型沼氣工程4000處，平均每年新建800處。國家財政投入 4.沼氣發(fā)酵的原理以及應用4.1沼氣發(fā)酵的原理4.沼氣發(fā)酵的原理以及應用4.1沼氣發(fā)酵的原理4.1.1發(fā)酵反應中的微生物發(fā)酵性細菌產氫產乙酸菌耗氫產乙酸菌產甲烷菌（食氫、食乙酸）4.1.1發(fā)酵反應中的微生物4.1.2沼氣的發(fā)酵條件(1)發(fā)酵原料的種類及其碳、氮配比；(2) 足夠的接種物(微生物量)；(3)嚴格的厭氧環(huán)境；(4) 適宜的發(fā)酵溫度；(5) pH值與堿度；(6)毒性化合物。4.1.2沼氣的發(fā)酵條件4.1.3發(fā)酵反應沼氣發(fā)酵是一個比較復雜的生物化學變化過程,在此期間有很多微生物參與反應過程,該過程大致分為三個階段:

9、4.1.3發(fā)酵反應1、水解、發(fā)酵階段；2、產氫、產乙酸階段；對乙醇: 對丙酸: 對丁酸: 1、水解、發(fā)酵階段；3、產甲烷階段下面是兩個典型的產甲烷反應:利用乙酸： 利用H2和CO2：3、產甲烷階段4.2沼氣的應用4.2.1“豬 - 沼 - 果 ”模式“豬-沼 -果”能源生態(tài)模式, 以農戶為基本單元, 利用房前屋后的山地、水面、庭院等場地,主要建設畜禽舍、沼氣池和果園等幾部分,同時使沼氣池的建設與畜禽舍和廁所三結合, 構成養(yǎng)殖-沼氣-種植三位一體庭院經濟格局,形成生態(tài)良性循環(huán),增加了農民收入。4.2沼氣的應用4.2.1“豬 - 沼 - 果 ”模式4.2.2“四位一體 ”模式 “四位一體”能源生態(tài)

10、模式是一種庭院經濟與生態(tài)農業(yè)相結合的生產模式, 是典型的農村沼氣能源生態(tài)模式之一。 該模式以生態(tài)學、 經濟學、 系統(tǒng)工程學為原理, 以土地資源為基礎, 以太陽能為動力, 以沼氣為紐帶, 種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)相結合, 通過生物質能轉換技術, 在農戶的土地上, 在全封閉的狀態(tài)下, 將沼氣池、 豬禽舍、廁所和日 光溫室等組合在一起, 形成生態(tài)良性循環(huán)。4.2.2“四位一體 ”模式4.2.3“五配套 ”生態(tài)模式4.2.3“五配套 ”生態(tài)模式其他模式：“單一 ”模式；“一池三改 ”模式；“生態(tài)家園 ”模式；“生物鏈工程 ”模式；“生活污水凈化沼氣工程 ”模式；“大中小型畜牧場沼氣工程 ”模式；其他模式：5沼氣發(fā)展可持續(xù)性討論5.1農村沼氣發(fā)展中存在的問題由于技術、管理、經濟、社會發(fā)展等原因,沼氣產業(yè)的發(fā)展面臨著以下問題: 農村社會經濟發(fā)生了巨變,國家農村沼氣的推廣方式沒有跟上；全國“一刀切”的推廣方式脫離實際；雖然形成了3種主要發(fā)展模式并有一定規(guī)模的發(fā)展,卻尚未普及；沒能真正調動農民的積極性,靠政府的行政手段盲目推進；產業(yè)發(fā)展極其緩慢,雖國家加大了推進力度,卻仍是收效甚微；重建輕管，沼氣池使用壽命短、供氣不足，并存在極大的安全隱患；農村勞動力轉移造成勞動力不足，管護困難；養(yǎng)