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- 沼气池的发展历史
- 沼气对人类的发展起到哪些作用?
沼气池的发展历史
固定拱盖水压式沼气池固定拱盖水压式沼气池有圆筒形、球形和椭球形 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。 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4~千帕(即~厘米汞柱)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.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。
变型的水压式沼气池
(1)中心吊管式沼气池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。
无活动盖底层出料水压式沼气池
无活动盖底层出料水压式沼气池是一种变型的水压式沼气池。该池型将水压式沼气池活动盖 取消,把沼气池拱盖封死,只留导气管,并且加大水压间容积,这样可避免因沼气池活动盖 密封不严带来的问题,在我国北方农村,与“模式”配套新建的沼气池提倡采用这种池型。 本书将介绍该种沼气池的建造技术。无活动盖底层出料水压式沼气池的构造如所示 。沼气池为圆柱形,斜坡池底。它由发酵间、贮气间、进料口、出料口、水压间、导气管等 组成。 (1)进料口与进料管 进料口与进料管分别设在猪舍地面和地下。厕所、猪舍及收集的人畜 粪便,由进料口通过进料管注入沼气池发酵间。 (2)出料口与水压间 出料口与水压间设在与池体相连的日光温室内。其目的是便于蔬菜生 产施用沼气肥,同时出料口随时放出二氧化碳进入日光温室内促进蔬菜生长。水压间的下端 通过出料通道与发酵间相通。出料口要设置盖板,以防人、畜误入池内。 (3)池底 池底呈锅底形状,在池底中心至水压间底部之间,建一U型槽,下返坡度5%,便于 底层出料。 (4)工作原理 ①未产气时,进料管、发酵间、水压间的料液在同一水平面上。②产气时, 经微生物发酵分解而产生的沼气上升到贮气间,由于贮气间密封不漏气,沼气不断积聚,便 产生压力。当沼气压力超过大气压力时,便把沼气池内的料液压出,进料管和水压间内水位 上升,发酵间水压下降,产生了水位差,由于水压气而使贮气间内的沼气保持一定的压力。 ③用气时,沼气从导气管输出,水压间的水流回发酵间,即水压间水位下降,发酵间水位上 升。依靠水压间水位的自动升降,使贮气间的沼气压力能自动调节,保持燃烧设备火力的稳 定。④产气太少时,如果发酵间产生的沼气跟不上用气需要,则发酵间水位将逐渐与水压 间水位相平,最后压差消失,沼气停止输出。
沼气对人类的发展起到哪些作用?
高效利用生物质能的另一最佳途径就是用生物质产生沼气。所谓“沼气”,就是一种可以燃烧的气体,在沼泽地、河流、湖泊、污水渠、下水道等地所冒出的气泡,就是沼气。沼气是一种高效的气体燃料,可以用于生活能源,也可以用于动力能源。沼气的主要成分是甲烷,约占%~%,其次是二氧化碳,约占%~%,还有少量的硫化氢、氢气、氨气、磷化三氢和水蒸气等。沼气的产生实质上就是微生物作用的结果。
甲烷是沼气的主要成分,它是一种无色无臭的气体,它的热值比较高,每立方米有千卡,沼气中的甲烷含量超过%时就可以燃烧。甲烷在完全燃烧时,发出蓝色火焰,并放出大量热。沼气中含有的少量硫化氢,氨和磷化三氢的缘故,这些气体是有毒气体。沼气因有这些杂质,使单位热值降低了,以只含%甲烷的沼气论,其热值每立方米只有~千卡。为了确保使用安全,在使用沼气之前一定要经过净化处理,脱掉那些有毒气体。
说起沼气的发现,还要追溯到世纪。年,意大利物理学家伏尔泰首先发现,在厌氧状态下有机物质变腐过程中能产生甲烷气体(即沼气)。差不多经过年后,到年,欧洲第一个市政有机废水处理的厌氧消化工程在法国建成并投入运行。由于欧洲能源紧张,在第二次世界大战前后,生产沼气的发酵工艺迅速发展起来,从年到年间,法国、德国都兴建了一批小型沼气发酵工程。到五六十年代,由于矿石燃料价格便宜,“沼气热”被冷落了,一些沼气工程相继停产。那时的沼气发酵工艺已比较成熟,其中许多技术一直沿用至今。
到年发生了世界性石油危机后不久,沼气又被重新重视起来,许多人对“绿色革命”兴趣很浓,积极主张发展沼气能源。瑞士在蒙塞里特于年率先建成一个立方米容积处理牛粪的沼气发酵装置,随后一大批沼气发酵工程发展起来了。截至年底,年时间西欧各国就兴建起来个沼气工程,其中大型工程有%是农场沼气工程,%是工业沼气工程。发酵罐总容积最大的有.5万立方米。沼气发酵罐的平均产气率,在一般情况下为每天每立方米罐容可造1立方米沼气,有的运用厌氧过滤器等新工艺,产量可达4立方米。其中%用于自身能源消耗,%可作为能源输出。
沼气发酵原料十分广泛而丰富,目前,“未利用资源”中,可用于沼气发酵的种类甚多,仅西欧各国就有农业废弃物种,包括圈养和放养的牲畜粪便以及农作物废物;工业废水有种,多为农作物加工和食品工业废水;还有糖厂的废渣、屠宰场的废水等。充分利用这些“未利用资源”,开发沼气能源,这对解决农村能源和处理城市垃圾,都是一条变废为宝的现实途径,而且潜力甚大,据欧共体国家宣布,可供生产沼气的人畜粪便每年约有万吨,农作物秸秆等约万吨,市政污物万吨,这些总数达万吨的废弃物可产出相当欧共体年总能耗的3%左右的沼气。如将海藻水生植物等也用来生产沼气,总潜力还可增加三倍。
我国沼气生产潜力也很大,据测算,我国全部农作物废弃物和人畜粪便等,如全部入池发酵,每年就可制取沼气多亿立方米。除可全部满足农村生活燃料需用外,还可供数百万个5~8千瓦的沼气动力站每天工作6小时。从年代初以来,全国平均每年新建沼气池近万个,产气水平也逐步上升,沼气的利用已从生活领域走向生产领域,并开始从农村走向城镇。
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