沼氣發(fā)電中沼氣發(fā)酵的基本條件

時間:2015-11-17 16:25 作者:bspower 分享到:
  沼氣發(fā)電中沼氣發(fā)酵的基本條件:沼氣是多種厭氧性細(xì)菌發(fā)酵分解有機物質(zhì)產(chǎn)生的,豐富的有機物質(zhì)在隔絕空氣和保持一定水分、溫度的條件下,便能生成沼氣。于是人們對沼氣的產(chǎn)生過程進(jìn)行了深入研究,逐步弄清了人工制取沼氣的工藝條件。人工制取沼氣,必須創(chuàng)造厭氧發(fā)酵的基本條件,若不具備相用的條件將得不到沼氣或得到很少。這些基本條件是:
 
  一、嚴(yán)格的厭氧環(huán)境一密封的厭氧發(fā)酵池
 
  分解有機物質(zhì)產(chǎn)生沼氣的細(xì)菌是產(chǎn)甲烷菌,都是厭氧性細(xì)菌,對氧特別敏感,它們在生長、發(fā)育、繁殖、代謝等生命活動中都不需要空氣,空氣中的氧氣會使其生命活動受到抑制,甚至死亡。產(chǎn)甲烷菌只能在嚴(yán)格厭氧的環(huán)境中才能生長。所以,修建沼氣池,要嚴(yán)格密閉,不漏水,不漏氣,這是制取沼氣的關(guān)鍵。這不僅是收集沼氣和貯存沼氣發(fā)酵原料的需要,也是保證沼氣微生物在厭氧的生態(tài)條件下生活得好,使沼氣池能正常產(chǎn)氣的需要。
 
  二、適宜的發(fā)酵原料和質(zhì)優(yōu)量足的菌種
 
  沼氣發(fā)酵原料是產(chǎn)生沼氣的物質(zhì)基礎(chǔ),又是沼氣細(xì)菌賴以生存的營養(yǎng)來源,各種有機物質(zhì)如人畜糞便、作物秸稈、樹葉雜草、生活污水、含有機物質(zhì)的工業(yè)廢渣等,都可以作為沼氣池發(fā)酵的原料。沼氣技術(shù),沼氣設(shè)備但細(xì)菌對營養(yǎng)物質(zhì)中的碳素、氮素需要量必須維持適當(dāng)?shù)谋壤禾嫉壤涑?5:1-30:1。人畜糞便和作物秸稈是主要的發(fā)酵原料。人畜和家禽糞便富含氮元素,稱“富氮原料”。這類原料經(jīng)過人和動物腸胃系統(tǒng)的充分消化,一般顆粒細(xì)小,含水量較高,容易厭氧分解,產(chǎn)氣快,發(fā)酵期短。秸桿。稻草、菜蔓、枇殼等農(nóng)作物的殘余物,這些原料富含纖維素、半纖維素、果膠以及難降解的木質(zhì)素和植物蠟質(zhì),稱“富碳原料”。干物質(zhì)含量比富氮原料高,發(fā)酵前一般需經(jīng)物理、化學(xué)、生物三步預(yù)處理。富碳原料其厭氧分解比富氮原料慢,產(chǎn)期周期長,產(chǎn)氣量高。氮素是構(gòu)成微生物細(xì)胞質(zhì)的重要原料,碳素不僅構(gòu)成微生物細(xì)胞質(zhì),而且提供生命活動的能量。發(fā)酵原料的碳氮比不同,因發(fā)酵細(xì)菌消耗碳的速度比消耗氮的速度要快25~30倍??梢允拐託獍l(fā)酵在合適的速度下進(jìn)行。如果比例失調(diào),就會使產(chǎn)氣和微生物的生命活動受到影響。因此,制取沼氣不僅要有充足的原料,還應(yīng)注意各種發(fā)酵原料碳氮比的合理搭配。
 
  沼氣發(fā)酵微生物是人工制取沼氣和內(nèi)因條件,一切外因條件都是通過個基本的內(nèi)因條件才能起作用。因此,沼氣發(fā)酵的前提條件就是要接入含有大量這種微生物的接種物。新鮮原料入池發(fā)酵,若加入的菌種很少,厭氧發(fā)酵停滯期很長,則遲遲不產(chǎn)氣或產(chǎn)氣少。采用預(yù)先漚制過的原料,并加入少量沼氣污泥進(jìn)行發(fā)酵,甲烷含量很快上升。說明厭氧發(fā)酵必須有大量菌種。
 
  三、沼氣發(fā)酵的重要外因條件一溫度、水分
 
  沼氣發(fā)電而發(fā)酵時溫度的高低直接影響原料的消化速度和產(chǎn)氣率,溫度適宜則細(xì)菌繁殖旺盛,活力強,厭氧分解和生成甲烷的速度就快,產(chǎn)氣就多。適宜沼氣發(fā)酵的溫度范圍較廣,一般8~70℃,都能產(chǎn)生沼氣。低于10℃或者高于60℃,都嚴(yán)重抑制微生物生存、繁殖、影響產(chǎn)氣。根據(jù)實際情況,人們把沼氣發(fā)酵劃分三個發(fā)酵區(qū):即10~30℃為常溫發(fā)酵區(qū),33-38℃為中溫發(fā)酵區(qū),50~55℃為高溫發(fā)酵區(qū)。農(nóng)戶通常采用的是常溫發(fā)酵工藝。在這一溫度范圍內(nèi),一般溫度愈高,微生物活動愈旺盛,產(chǎn)氣量愈高。微生物對溫度變化十分敏感,溫度突升或突降,都會影響微生物的生命活動,使產(chǎn)氣狀況惡化。這就是為什么沼氣池在夏季,特別是氣溫最高的7月產(chǎn)氣量大,而在冬季最冷的1月產(chǎn)氣很少,甚至不產(chǎn)氣的原因。
 
  四、適宜的酸堿度
 
  沼氣微生物的生長、繁殖,要求發(fā)酵原料的酸堿度保持中性,或者微偏堿性,過酸、過堿都會影產(chǎn)氣。測定表明,酸堿度在pH=6-8之間,均可產(chǎn)氣,以pH=6.5-7.5產(chǎn)氣量最高,pH低于6或高于9時均不產(chǎn)氣。在正常的發(fā)酵過程中,沼氣池內(nèi)的酸堿度變化可以自然進(jìn)行調(diào)解,先由高到底,然后又升高,最后達(dá)到恒定的自然平衡(即適宜的pH),一般不需要進(jìn)行人為調(diào)節(jié)。只有在配料和管理不當(dāng),使正常發(fā)酵過程受到破壞的情況下,才可能出現(xiàn)有機酸大量積累,發(fā)酵料液過于偏酸的現(xiàn)象。此時,可取出部分料液,加入等量的接種物,將積累的有機酸轉(zhuǎn)化為甲烷,或者添加適量的草木灰或石灰澄清液,中和有機酸,使酸堿度恢復(fù)正常。
 
  五、嚴(yán)格控制阻抑物含量
 
  沼氣細(xì)菌很容易受到阻抑物的影響,抑制沼氣細(xì)菌的生命活動,防礙產(chǎn)氣。沼氣池內(nèi)揮發(fā)酸濃度或氨態(tài)氮濃度過高,對發(fā)酵菌有抑制和阻抑作用。因此不能投入農(nóng)藥、油氈、電石、及含有阻抑物的廢渣、廢液、廢水等。
 
  六、持續(xù)的攪拌
 
  適當(dāng)?shù)臄嚢璺绞胶蛷姸?,可以使發(fā)酵原料分布均勻,增強微生物與原料的接觸,防止浮渣增厚和結(jié)殼,提高原料的利用率及能量轉(zhuǎn)換效率,并有利于氣泡的釋放,使之獲取營養(yǎng)物質(zhì)的機會增加,活性增強,生長繁殖旺盛,從而提高產(chǎn)氣量。采用攪拌后,平均產(chǎn)氣量可提高30%以上。
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