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生物質(zhì)能源考試復(fù)習(xí)題生物質(zhì)能源考試復(fù)習(xí)題生物質(zhì)能源考試復(fù)習(xí)題生物質(zhì)能源考試復(fù)習(xí)題編制僅供參考審核批準(zhǔn)生效日期地址:電話:傳真:郵編:一、名詞解釋1、生物質(zhì)能:是蘊(yùn)藏在生物質(zhì)中的能量,是綠色植物通過葉綠素將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能而貯存在生物質(zhì)內(nèi)部的能量。煤、石油和天然氣等化石能源也是由生物質(zhì)能轉(zhuǎn)變而來的。2、能源植物:廣義:幾乎可以包括所有植物。狹義:是指那些利用光能效率高、可合成類似石油或柴油成分的植物以及富含油脂或者碳水化合物或者產(chǎn)氫的植物。3、沼氣:沼氣是各種有機(jī)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w4、生物柴油:指以各種油脂(包括植物油、動(dòng)物油脂、廢餐飲油等)為原料,經(jīng)一系列加工處理過程而生產(chǎn)出的一種液體燃料。屬于長鏈脂肪酸的單烷基酯5、燃料乙醇:一般是指體積濃度達(dá)到99.5%以上的無水乙醇。燃料乙醇是燃燒清潔的高辛烷值燃料,是可再生能源。主要是以雅津甜高粱加工而成6、生物質(zhì)發(fā)電:利用生物質(zhì)資源進(jìn)行的發(fā)電。一般分直接燃燒發(fā)電和氣化發(fā)電兩種類型,主要包括農(nóng)林廢棄物直接燃燒發(fā)電、農(nóng)林廢棄物氣化發(fā)電、垃圾焚燒發(fā)電、垃圾填埋氣發(fā)電、沼氣發(fā)電二、簡答題1、生物質(zhì)能的開發(fā)利用是在怎樣的背景下提出來的有何重要意義

答:背景:1.能源的開發(fā)和利用一直以來見證著人類文明的進(jìn)步,能源的更新替換,成為人類適應(yīng)環(huán)境、利用環(huán)境、改造環(huán)境的重要標(biāo)志之一。當(dāng)今的新型替代能源,如風(fēng)能、太陽能、生物能、地?zé)崮艿燃娂娪楷F(xiàn),各具優(yōu)勢(shì),且利用技術(shù)不斷成熟和發(fā)展,其中生物能在實(shí)用性、可行性、廣泛性方面,顯現(xiàn)出獨(dú)有的優(yōu)勢(shì),被認(rèn)為是未來30~50年里,最具大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化開發(fā)前景的新型能源。2.能源危機(jī)與生態(tài)危機(jī):煤炭、石油只能開采100年;天然氣只能開采50~60年;空氣污染、水污染、土壤污染、溫室效應(yīng)、物種絕滅。發(fā)展意義(自由擴(kuò)展):1.傳統(tǒng)能源有限、不可再生及環(huán)境危害性2.生物質(zhì)能源豐富、可再生及環(huán)境友好性2、汽車使用乙醇汽油的好處。第一,乙醇汽油增加汽油中的含氧量,使燃燒更充分,有效地降低了尾氣中有害物質(zhì)的排放;第二,有效提高汽油的標(biāo)號(hào),使發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行更平穩(wěn);第三,可有效消除火花塞、氣門、活塞頂部及排氣管、消聲器部位的積炭,延長主要部件的使用壽命。3、概述世界主要國家生物質(zhì)能開發(fā)利用現(xiàn)狀。目前,生物質(zhì)能技術(shù)的研究與開發(fā)已成為世界重大熱門課題之一,受到世界各國政府與科學(xué)家的關(guān)注。許多國家都制定了相應(yīng)的開發(fā)研究計(jì)劃,如美國的能源農(nóng)場(chǎng)計(jì)劃、日本的陽光計(jì)劃(是日本政府為對(duì)付能源危機(jī)和建設(shè)無公害社會(huì)制定并推行的新能源開發(fā)計(jì)劃)、巴西的酒精能源計(jì)劃(以甘蔗為原料生產(chǎn)酒精,將使用的所有汽油都添加20%到25%的酒精)等,其中生物質(zhì)能源的開發(fā)利用占有相當(dāng)?shù)谋戎亍?、我國能源植物開發(fā)利用現(xiàn)狀。P475、(P26)列舉十個(gè)生物質(zhì)能研究熱點(diǎn)問題。1、合成生物學(xué)與生物質(zhì)能的生產(chǎn)用化學(xué)物質(zhì)造出合成DNA,由DNA組成基因,再由基因形成基因組,最終在實(shí)驗(yàn)室造出全新生物體的分子系統(tǒng)2、斯坦福大學(xué)有一個(gè)國際研究機(jī)構(gòu)正在開展土壤微生物吸收光能分解水制氫的研究3、美國一家綠色燃料科技公司研究將海藻作為生物反應(yīng)器(bioreator),它吸收光能、水與CO2之后,再轉(zhuǎn)變?yōu)樯镔|(zhì)燃料。光合作用的模擬5、遺傳工程改變生物質(zhì)以遺傳工程改良技術(shù),提高纖維素利用效率

6藻類產(chǎn)柴油部份藻類含油量高,生長快速,因此成為制造生物質(zhì)柴油的理想物種。7.利用光能效率高、可合成類似石油或柴油成分的植物以及富含油脂或者碳水化合物或者產(chǎn)氫的植物8.生物質(zhì)能直燃發(fā)電是以農(nóng)作物秸稈和林木廢棄物為原料,進(jìn)行簡單加工,然后輸送至生物質(zhì)發(fā)電鍋爐,經(jīng)充分燃燒后產(chǎn)生蒸汽推動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)電9沼氣的產(chǎn)生,發(fā)酵原料來源于人畜糞便及廢棄有機(jī)物(如秸桿、污水等)6、簡述能源植物的優(yōu)點(diǎn)。(1)環(huán)保性。不含硫化物,因此不會(huì)形成酸雨。還可以通過生物降解,從而避免對(duì)土壤和地下水的污染。(2)低成本。能源植物的分布廣,若能因地制宜地進(jìn)行種植,便能就地取材生產(chǎn)燃料酒精或者生物柴油,不需要進(jìn)行勘探、鉆井、采礦和提煉等過程,也減少了長途運(yùn)輸、管道輸送等成本。(3)可再生性:只要有光、水和土壤,它就能生長,取之不盡,用之不竭。(4)安全性:使用起來比核能安全,不發(fā)生爆炸、泄漏。7、簡述世界燃料酒精生產(chǎn)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)。答:國外應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì):世界酒精的66%用于燃料,14%用于食用,11%用于工業(yè)溶劑,9%用于其它化學(xué)工業(yè)。發(fā)酵酒精作車用燃料有兩種方式:其一是配制汽油和無水酒精的混合物——汽油醇.其二是直接利用酒精作為汽車燃料,這時(shí)必需使用專門設(shè)計(jì)的,具有更高壓縮比的發(fā)動(dòng)機(jī)。國內(nèi)現(xiàn)狀:生物乙醇汽油的消費(fèi)量已占到全國汽油消費(fèi)總量的20%。2006年,我國燃料乙醇的生產(chǎn)達(dá)到130萬噸。我國生物乙醇汽油在生產(chǎn)、混配、儲(chǔ)運(yùn)及銷售等方面已擁有較成熟的技術(shù)。目前我國發(fā)展非糧乙醇的可行之路,在于發(fā)展用甜高粱、甘薯、木薯等原料來替代糧食。8、(P187)簡述世界生物柴油生產(chǎn)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)。答:世界各國,尤其是發(fā)達(dá)國家,都在致力于開發(fā)高效、無污染的生物質(zhì)能利用技術(shù)。歐洲已成為全球生化柴油的主要生產(chǎn)地。美國、意大利、法國已相繼建成生物柴油生產(chǎn)裝置數(shù)百座。截止2007年,中國有大小生物柴油生產(chǎn)廠2000多家。生物柴油的需求量在不斷增加,預(yù)計(jì)到2012年,中國生物柴油的需求量將達(dá)到2000萬噸/年,按國家再生能源中長期規(guī)劃,那時(shí)的產(chǎn)能是20萬噸/年。需求與產(chǎn)量的反差,將會(huì)是形成產(chǎn)品供不應(yīng)求的局面。向基地化和規(guī)?;较虬l(fā)展,實(shí)行集約經(jīng)營,形成產(chǎn)業(yè)化.目前,原料短缺是制約生物柴油產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的重要瓶頸。9、沼氣工程的意義。答:1.生產(chǎn)清潔能源—高效、可再生能源2.治理環(huán)境污染—處理糞便、垃圾、有機(jī)廢水、廢渣3.提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益—綜合利用、改善生產(chǎn)條件4.形成新的產(chǎn)業(yè)—設(shè)計(jì)、施工、副產(chǎn)品生產(chǎn)銷售、配套設(shè)備加工5.發(fā)展農(nóng)村戶式沼氣具有極高的經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性。10、簡述沼氣發(fā)酵的基本原理。答: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、耗氧產(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(dòng)。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)C6H12O6→CH3COOH+CH3CH2COOH+CH3CH2CH2COOH+3CO2+3H2②.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+3H2CH3CH2CH2COOH+2H2O→2CH3COOH+2H2③.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+2H2OC6H12O6→3CH3COOH④.產(chǎn)甲烷菌(食氫、食乙酸):它們?cè)趨捬鯒l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)甲烷菌廣泛存在于水底沉積物和動(dòng)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+CO24H2+CO2→CH4+2H2O4HCOOH→CH4+3CO2+2H2O4CH3OH→3CH4+CO2+2H2O11、簡述沼氣發(fā)酵過程。(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(duì)有機(jī)物進(jìn)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(jī)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(gè)階段叫液化階段。(二)產(chǎn)酸階段這個(gè)階段是三個(gè)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(jìn)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(jī)物為乙酸。(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(jī)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。12、沼氣發(fā)酵的基本條件。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13、生物柴油的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn):1.具有優(yōu)良的環(huán)保特性2.具有較好的低溫發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)性能3.具有較好的潤滑性能、安全性能、燃料性能、再生性能4.無須改動(dòng)柴油機(jī)5.生物柴油以一定比例與石化柴油調(diào)和使用,可以降低油耗、提高動(dòng)力性,并降低尾氣污染缺點(diǎn):1.以菜籽油為原料生產(chǎn)的生物柴油成本高2.用化學(xué)方法合成生物柴油有以下缺點(diǎn)3.低溫啟動(dòng)性能不佳。4.燃燒排放物中NOx含量較高。5.含有微量甲醇與甘油,會(huì)使接觸的橡膠零件,如橡膠膜、密封圈、燃油管等逐漸降解。6、油脂來源分散,品種復(fù)雜。14、目前利用生物酶法制備生物柴油存在哪些亟待解決的問題?答:(1)脂肪酶對(duì)長鏈脂肪醇的酯化或轉(zhuǎn)酯化有效,而對(duì)短鏈脂肪醇(如甲醇或乙醇等)轉(zhuǎn)化率低,一般僅為40%-60%;(2)甲醇和乙醇對(duì)酶有一定的毒性,容易使酶失活(3)副產(chǎn)物甘油和水難以回收,不但對(duì)產(chǎn)物形成一致,而且甘油也對(duì)酶有毒性;(4)短鏈脂肪醇和甘油的存在都影響酶的反應(yīng)活性及穩(wěn)定性,使固化酶的使用壽命大大縮短。15、生物柴油的制備方法有哪些?答:可分為兩大類:物理法和化學(xué)法。一、物理法:通過物理機(jī)械的方法,改變?cè)嫌椭蛑镜酿ざ群土鲃?dòng)性等得到生物柴油,包括直接混合法和微乳液法。①直接混合法:將植物油與礦物柴油按一定的比例混合后作為發(fā)動(dòng)機(jī)燃料使用。②微乳液法:將動(dòng)植物油與溶劑混合制成微乳狀液也是解決動(dòng)植物油高黏度的辦法之一。二、化學(xué)法:通過原料油脂或脂肪,與低碳醇在催化劑存在的情況下,進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)生成相應(yīng)酯的過程,分為高溫裂解法和酯交換法。目前,酯交換法是生產(chǎn)生物柴油的主要研究方向,包括酶促合成法、固體酸堿法、離子液體法、離子交換樹脂法和超臨界甲醇法。16、酸堿催化酯交換的反應(yīng)機(jī)理如何?酸性催化劑:質(zhì)子先與甘油三酯的羰基結(jié)合,形成碳陽離子中間體。親質(zhì)子的甲醇與碳陽離子結(jié)合并形成四面體結(jié)構(gòu)的中間體,然后這個(gè)中間體分解成甲酯和甘油二酯,并產(chǎn)生質(zhì)子催化下一輪反應(yīng)。甘油二酯及甘油單酯也按這個(gè)過程反應(yīng)。堿性催化劑:催化的酯交換反應(yīng)中,真正起活性作用的是甲氧陰離子,它攻擊甘油三酯的羰基碳原子,形成一個(gè)四面體結(jié)構(gòu)的中間體,然后這個(gè)中間體分解成一個(gè)脂肪酸甲酯和一個(gè)甘油二酯陰離子,這個(gè)陰離子與甲醇反應(yīng)生成一個(gè)甲氧陰離子和一個(gè)甘油二酯分子,后者會(huì)進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成甘油單酯,然后轉(zhuǎn)化成甘油。所生成的甲氧陰離子又循環(huán)進(jìn)行下一個(gè)的催化反應(yīng)。17、微藻作為生物柴油生產(chǎn)的優(yōu)勢(shì)與應(yīng)用前景分析。答:生產(chǎn)優(yōu)勢(shì):1.占地球表面積71%的是水體,每年能提供非常豐富的藻類生物量;2.藻類容易繁殖,生長周期短,光合作用效率高;3.藻類的生長繁殖不依靠土壤,不占用農(nóng)業(yè)用地,而且其養(yǎng)殖過程可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制;4.藻類是一種單細(xì)胞生物,它沒有葉、莖、根。即沒有無用生物量,整個(gè)藻體都可用于熱轉(zhuǎn)化。5.藻類含有較高的脂類、可溶性多糖和蛋白質(zhì)等易熱解的化學(xué)組分;藻類熱解所獲得的生物質(zhì)燃油熱值高,平均高達(dá)33MJ/kg,是木材或農(nóng)作物秸稈的1.6倍。6.藻類不含纖維素等難分解成分,易被粉碎和干燥,所需熱解條件相對(duì)較低,可使生產(chǎn)成本降低;7.藻類可塑性大,可以通過改變培養(yǎng)條件或誘導(dǎo),提高其產(chǎn)油能力;8.從藻類獲取的油是沒有污染、可再生的能量資源,它的應(yīng)用不需要改變汽車、飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)。前景分析:l)和現(xiàn)已初步實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的玉米等糧食作物制取生物柴油的方式相比,海洋微藻產(chǎn)量高,單位面積產(chǎn)量是糧食的幾十倍,生長周期短、繁殖快,并且培養(yǎng)時(shí)間短,在很短的時(shí)間內(nèi)可獲得大量產(chǎn)品。2)微藻在水域(淡水或海水均可)中生長繁殖,不依靠土壤,不存在與農(nóng)業(yè)用地相競(jìng)爭的問題,不占用耕地,不影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。3)微藻的含油量相對(duì)較高,其生長繁殖和油脂的制備都可以實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化。4)微藻個(gè)體小、木素含量很低,易粉碎干燥,用藻類來生產(chǎn)液體燃料所需處理和加工條件相對(duì)較低,生產(chǎn)成本與其他生物燃料原料相比相對(duì)較低。5)微藻生長可以消耗大量的二氧化碳,并且在微藻培育過程中加人二氧化碳,可令微藻的產(chǎn)量大幅度增加,從微藻到油的生產(chǎn)過程也可以實(shí)現(xiàn)零排放,具有良好的環(huán)保效益。18、燃料乙醇原料的發(fā)展趨勢(shì)。《生物質(zhì)能學(xué)》173頁燃料乙醇生產(chǎn)僅僅依靠糧食來提供原料,已不能滿足燃料乙醇生產(chǎn)的需求,我國需要走多元化供應(yīng)的路子,未來我國燃料乙醇發(fā)展更多的應(yīng)是依靠非糧食原料。我國燃料乙醇生產(chǎn)企業(yè)的發(fā)展主要是兩個(gè)方向:一是木薯乙醇;二是纖維素乙醇。兩者都屬于非糧食作物,其中,木薯乙醇已處于規(guī)?;a(chǎn)階段,技術(shù)發(fā)展已相對(duì)完善;而纖維素乙醇在我國還處在試驗(yàn)階段,技術(shù)還有待完善。木薯是替代玉米的最佳選擇:木薯是取代玉米等原料生產(chǎn)酒精的理想替代物,開發(fā)木薯酒精資源前景看好。在同樣土地資源條件下,種植木薯可比種植玉米多產(chǎn)近2倍酒精。利用木薯進(jìn)行酒精生產(chǎn),整株作物無廢料,利用效率很高。纖維素乙醇發(fā)展?jié)摿ψ畲螅洪L期來看,木薯也只是中國生產(chǎn)燃料乙醇的過渡性原料,還不足以改變中國整個(gè)能源結(jié)構(gòu)。承擔(dān)改變中國能源結(jié)構(gòu)重任的是以秸稈為代表的植物纖維。開發(fā)大規(guī)模生產(chǎn)木質(zhì)纖維類生物質(zhì)燃料乙醇的工業(yè)技術(shù),是解決燃料乙醇原料成本高、原料有限的根本出路。19.燃料乙醇的優(yōu)點(diǎn):1、可作為新的燃料替代品,減少對(duì)石油的消耗。2、辛烷值高,抗爆性能就好3、減少礦物燃料的應(yīng)用以及污染4、可再生能源5、不會(huì)增加大氣中的CO220.乙醇脫水制備燃料乙醇的方法:目前制備燃料乙醇的方法主要有化學(xué)反應(yīng)脫水法、恒沸精餾、萃取精餾、吸附、膜分離、真空蒸餾法、離子交換樹脂法等。21.木質(zhì)纖維素糖化發(fā)酵的四種類型及其目前各自面臨的技術(shù)難題: (1)物理法:球磨、壓縮球磨、爆破粉碎、冷凍粉碎、聲波、電子射線。弊端:效果不明顯、處理成本高、條件苛刻。(2)化學(xué)法:酸、堿、有機(jī)溶劑。弊端:污染嚴(yán)重、設(shè)備要求高、損失大、收率低。(3)理化法(4)生物法:木質(zhì)素降解微生物:白腐真菌為主、木質(zhì)素降解酶類:Lacs、Lips、MnPs等、木質(zhì)素降解條件、木質(zhì)素降解分子生物學(xué)22.生物質(zhì)發(fā)電的意義:1、緩解能源短缺;2、增加我國清潔能源比重;3、改善環(huán)境;4、擴(kuò)大鄉(xiāng)鎮(zhèn)產(chǎn)業(yè)規(guī)模,增加農(nóng)民收入,縮小城鄉(xiāng)差距。23.氫能的特點(diǎn):(l)所有元素中,氫重量最輕;(2)所有氣體中,氫氣的導(dǎo)熱性最好;(3)氫是自然界存在最普遍的元素,據(jù)估計(jì)它構(gòu)成了宇宙質(zhì)量的75%;(4)除核燃料外,氫的發(fā)熱值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的;(5)氫燃燒性能好,點(diǎn)燃快;(6)氫本身無毒,與其他燃料相比氫燃燒時(shí)最清潔;(7)氫能利用形式多,既可以通過燃燒產(chǎn)生熱能,又可以作為能源材料用于燃料電池,或轉(zhuǎn)換成固態(tài)氫用作結(jié)構(gòu)材料。三、設(shè)計(jì)題1、沼氣池的類型、組成和設(shè)計(jì)原理。沼氣池組成1進(jìn)料口和進(jìn)料管進(jìn)料口位于畜禽舍地面下,由設(shè)在地下的進(jìn)料管與發(fā)酵間連通。進(jìn)料口將廁所、畜禽糞便污水通過進(jìn)料管流入沼氣池發(fā)酵間。進(jìn)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(jìn)料順暢、攪拌方便、施工方便。2、發(fā)酵間和儲(chǔ)氣室是沼氣池的主體,可分為發(fā)酵間和儲(chǔ)氣室。發(fā)酵原料在發(fā)酵間進(jìn)行發(fā)酵,產(chǎn)生的沼氣溢出水面進(jìn)入上部的削球形儲(chǔ)氣室儲(chǔ)存。因此,要求發(fā)酵間不漏水,儲(chǔ)氣室不漏氣。3、水壓間(出料間)主要功能是為儲(chǔ)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(shí)所產(chǎn)沼氣的一半。水壓間與發(fā)酵間的連接,隨著出料方式的不同而存在兩種方式:①當(dāng)滿足沉降、殺滅寄生蟲卵的需要,采取中層出料時(shí),水壓間通過安裝于其中部的出料管與發(fā)酵間連接。②為便于出料、免除一年一度的大換料,采取底層出料時(shí),水壓間通過其下部的出料口與發(fā)酵間直接相通。4、活動(dòng)蓋設(shè)計(jì)在池蓋的頂部,呈瓶塞狀,上大下小?;顒?dòng)蓋可以按需要開啟或關(guān)閉,是一個(gè)裝配式的部件。其功能主要有:(1)在進(jìn)行沼氣池的維修和清除沉渣時(shí),打開活動(dòng)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(shí),活動(dòng)蓋即被沖開,從而降低池內(nèi)氣壓,使池體得到保護(hù)。(3)當(dāng)池內(nèi)發(fā)酵表面嚴(yán)重結(jié)殼,影響產(chǎn)氣時(shí),可以打開活動(dòng)蓋,破碎浮渣層,攪動(dòng)料液。5導(dǎo)氣管固定在沼氣池拱頂最高處或活動(dòng)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(chǔ)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。沼氣池的設(shè)計(jì)原理建造“模式”中的沼氣池,首先要做好設(shè)計(jì)工作??偨Y(jié)多年來科學(xué)實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn),設(shè)計(jì)與模式配套的沼氣池必須堅(jiān)持下列原則:(1)必須堅(jiān)持“四結(jié)合”原則“四結(jié)合”是指沼氣池與畜圈、廁所、日光溫室相連,使人畜糞便不斷進(jìn)入沼氣池內(nèi),保證正常產(chǎn)氣、持續(xù)產(chǎn)氣,并有利于糞便管理,改善環(huán)境衛(wèi)生,沼液可方便地運(yùn)送到日光溫室蔬菜地里作肥料使用。(2)堅(jiān)持“圓、小、淺”的原則“圓、小、淺”是指池型以圓柱形為主,池容6~12立方米,池深2米左右,圓形沼氣池具有以下優(yōu)點(diǎn):第一,根據(jù)幾何學(xué)原理,相同容積的沼氣池,圓形比方形或長方形的表面積小,比較省料。第二,密閉性好,且較牢固。圓形池內(nèi)部結(jié)構(gòu)合理,池壁沒有直角,容易解決密閉問題,而且四周受力均勻,池體較牢固。第三,我國北方氣溫較低,圓形池置于地下,有利于冬季保溫和安全越冬。第四,適于推廣。無論南方、北方,建造圓形沼氣池都有利于保證建池質(zhì)量,做到建造一個(gè),成功一個(gè),使用一個(gè),鞏固一個(gè),積極穩(wěn)步地普及推廣。小,是指主池容積不宜過大。淺,是為了減少挖土深度,也便于避開地下水,同時(shí)發(fā)酵液的表面積相對(duì)擴(kuò)大,有利于產(chǎn)氣,也便于出料。(3)堅(jiān)持直管進(jìn)料,進(jìn)料口加箅子、出料口加蓋的原則直管進(jìn)料的目的是使進(jìn)料流暢,也便于攪拌。進(jìn)料口加箅子是防止豬陷入沼氣池進(jìn)料管中。出料口加蓋是為了保持環(huán)境衛(wèi)生,消滅蚊蠅孳生場(chǎng)所和防止人、畜掉進(jìn)池內(nèi)。沼氣池分類1、按儲(chǔ)氣方式有水壓式、浮罩式和氣袋式三大類,在實(shí)際應(yīng)用中,水壓式最為普遍,浮罩式次之。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(shí)際應(yīng)用中,最為普遍的是混凝土結(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(shí)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。除此以外,也有按照發(fā)酵工藝進(jìn)行分類的。2、以餐飲業(yè)廢棄油脂為原料生產(chǎn)生物柴油的工藝流程圖及文字說明。3、以木薯為原料生產(chǎn)燃料乙醇的工藝流程圖及文字說明。P1594、木質(zhì)纖維素生產(chǎn)燃料乙醇的工藝流程圖及文字說明。P166四、能力拓展題1、請(qǐng)對(duì)目前我國生物柴油(P188)、燃料乙醇(P173)和生物質(zhì)發(fā)電(P203小)等生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)面臨的主要困難進(jìn)行分析,并提出你的解決方案。2、如果要你自主創(chuàng)業(yè),籌建一家生物質(zhì)發(fā)電廠,你將如何實(shí)施?3、我國生物柴油產(chǎn)業(yè)如何才能走出困境?請(qǐng)談?wù)勀愕目捶?。P189-1904、利用微藻生產(chǎn)生物柴油是一種很好的發(fā)展思路,但目前已知的微藻合成生物柴油的產(chǎn)量低,請(qǐng)問:從理論上來說,可以通過哪些途徑獲得高生物柴油產(chǎn)量的微藻?生物柴油的“工程微藻”法:提高微藻油脂總產(chǎn)量的根本思路是提高細(xì)胞油脂合成途徑相關(guān)酶的總活力,并通過代謝調(diào)控使代謝中間物更多地分流到油脂合成途徑,在生物量和細(xì)胞含油率之間尋求平衡乃至從根本上解決生長率和含油率之間的矛盾,以獲得最多的油脂產(chǎn)量(油脂產(chǎn)量=含油率×生物量)。目前主要有兩種方法:優(yōu)化培養(yǎng)法和基因工程法。4.1優(yōu)化培養(yǎng)法優(yōu)化培養(yǎng)是以實(shí)驗(yàn)藻種現(xiàn)有的代謝體系為基礎(chǔ),通過創(chuàng)造一種生理壓力(如氮源短缺等逆境條件)來調(diào)整代謝流適當(dāng)向油脂合成方向轉(zhuǎn)換,是從生理生化水平對(duì)微藻進(jìn)行代謝調(diào)控來增加油脂總產(chǎn)量。優(yōu)化培養(yǎng)法增油脂的技術(shù)手段優(yōu)化培養(yǎng)法增油脂主要通過優(yōu)化營養(yǎng)供應(yīng)和培養(yǎng)環(huán)境、采用最佳培養(yǎng)方式和培養(yǎng)流程等技術(shù)手段來進(jìn)行。研究者通過對(duì)碳源、氮源、磷源、鐵離子、硅等的種類或供應(yīng)量的優(yōu)化,摸索出利于微藻產(chǎn)油的營養(yǎng)條件;通過對(duì)培養(yǎng)液的pH值、光照強(qiáng)度、溫度、鹽度等環(huán)境條件的優(yōu)化,總結(jié)出適于微藻產(chǎn)油的最佳培養(yǎng)環(huán)境;通過

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