沼氣的利用與可持續(xù)發(fā)展

1、沼氣的利用與可持續(xù)性發(fā)展,報(bào)告人：黃剛雷,1,、沼氣的概念,?,沼氣是有機(jī)質(zhì),(,作物秸稈、人畜糞便、工業(yè)有機(jī)廢,物等,),在厭氧的條件下，并在適宜的溫度、,PH,值下，,經(jīng)過(guò),微生物,的,發(fā)酵作用,產(chǎn)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?yàn)槿藗冏?初是從沼澤中發(fā)現(xiàn)這種氣體的,，所以稱(chēng)之為沼氣，,也有人稱(chēng)之,為,“瓦斯,”。,2,、發(fā)展沼氣的重要性,?,全球的能源危機(jī)和環(huán)境問(wèn)題使人類(lèi)將注意力引向清潔可再生,能源，如太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)崮?、潮汐能和生物質(zhì)能。目前，,從技術(shù)和能量角度，有兩種最重要的生物質(zhì)能生物學(xué)轉(zhuǎn)化方,法,:,（,1,）生物質(zhì)發(fā)酵制甲烷；（,2,）生物質(zhì)發(fā)酵制

2、乙醇。在,我國(guó)農(nóng)村發(fā)展發(fā)酵制甲烷有很多便利的條件，因此發(fā)展農(nóng)村,沼氣，可以有效緩解我國(guó)的能源問(wèn)題和污染問(wèn)題，改變了以,往農(nóng)民依靠燃燒秸稈、樹(shù)木和煤炭的生活方式，減輕了環(huán)境,壓力，保護(hù)森林生農(nóng)村沼氣建設(shè)可持續(xù)發(fā)展研究態(tài)系統(tǒng)，改,善了農(nóng)戶(hù)的生活衛(wèi)生條件，提高了生活質(zhì)量；,?,同時(shí)國(guó)家為了縮短城鄉(xiāng)差距，實(shí)施了新農(nóng)村建設(shè)計(jì),劃，而發(fā)展農(nóng)村沼氣既可以增加農(nóng)戶(hù)的收入，又能,響應(yīng)積極建設(shè)新型農(nóng)村建設(shè)的國(guó)策，可謂一舉兩得。,3,、人們對(duì)沼氣的研究的發(fā)展,?,3.1,國(guó)外對(duì)沼氣的研究,?,意大利物理學(xué)家,A.,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(guó)人,B.II.,奧

3、梅良斯基分離出來(lái)，在,1980,年,我國(guó)成功分離出甲烷八疊球菌，目前世界上,已經(jīng)分離出的甲烷菌將近,20,株。,?,1860,年法國(guó)人,L.,穆拉將簡(jiǎn)易的沉淀池改進(jìn)成,世界上第一個(gè)沼氣發(fā)生器；,?,1925,年和,1926,年，德國(guó)和美國(guó)分別建造了具有加熱,設(shè)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(guó)家雖,然得到一定的發(fā)展，但是由于當(dāng)時(shí)石油的廉價(jià)而受,到影響和限制,后來(lái)由于世界性能源危機(jī)的出現(xiàn),沼,氣又開(kāi)始逐漸受到人們的重視，,1955,年高速率厭氧,消化工藝的產(chǎn)生標(biāo)志了人類(lèi)對(duì)于沼氣的掌握進(jìn)入一,個(gè)新的臺(tái)階，它突破了傳統(tǒng)的發(fā)酵工藝，大大提高,了沼氣池

4、的產(chǎn)氣率，由原來(lái)每立方米池容產(chǎn),0.7,一,1.5,立方米沼氣提高到,4,一,8,立方米。,舉例：,1,、農(nóng)村戶(hù)用沼氣使用簡(jiǎn)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(guó),3.2.1,試驗(yàn)和起步階段,20,世紀(jì),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(guó)最先研究沼氣的是,臺(tái)灣省新竹縣羅國(guó)瑞，,20,世紀(jì),20,年代形成了實(shí)用和,價(jià)值很高的“中華國(guó)瑞天然瓦斯庫(kù)”，并完善了沼,氣池的應(yīng)用技術(shù)和建造結(jié)構(gòu)。,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(dòng)城市煤氣化建設(shè)進(jìn)程和,農(nóng)村沼氣化進(jìn)程。,?,3.2

5、.2,技術(shù)突破和工藝完善,?,經(jīng)過(guò)不斷的科研工作和探索階段，我國(guó)沼氣池建設(shè),無(wú)論在技術(shù)，還是工藝方面都取得了重大突破。研,究出了適應(yīng)不同氣候，不同地理?xiàng)l件的沼氣池池型，,開(kāi)發(fā)出了使用方便。安全的進(jìn)出料工藝結(jié)構(gòu)，采用,了混凝土澆筑施工的工程工藝，為了解決過(guò)去進(jìn)出,料周期短,!,沼氣池壽命短、不安全等技術(shù)難題而制定,了一系列沼氣池建設(shè)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。,?,同時(shí)，形成沼氣池與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)相結(jié)合的生態(tài)農(nóng)業(yè)循,環(huán)鏈結(jié)構(gòu)，如南方的“豬一沼一果”模式、北方的,“四位一體”模式、“八五”和“九五”期間平均,每年新增沼氣池用戶(hù),36,萬(wàn)戶(hù)和,75,萬(wàn)戶(hù)，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

6、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(shí)也建設(shè)了大中型畜禽糞便處理的,沼氣工程。,?,3.2.3,快速發(fā)展階段,?,2001,一,2005,年的“十五”期間，我國(guó)政府為了穩(wěn)步,推進(jìn)沼氣建設(shè)，將農(nóng)業(yè)增產(chǎn)、農(nóng)民增收和生態(tài)環(huán)境,改善三駕馬車(chē)相結(jié)合；總共建設(shè)沼氣池,357.60,萬(wàn)戶(hù)，,累計(jì)投入,35.34,億元；建造養(yǎng)殖場(chǎng)的大中型沼氣工程,120,處，投資,8115,萬(wàn)元。,?,到,2005,年底,全國(guó)戶(hù)用沼氣數(shù)量達(dá)到了,1807,萬(wàn),戶(hù)，年產(chǎn)沼氣量約為,70,億立方米，折合成標(biāo),準(zhǔn)煤約有,500,萬(wàn)噸。已建的大中型養(yǎng)殖場(chǎng)沼氣,工程有,3556,處，年可處理,8700,萬(wàn)噸畜禽

7、糞便,等廢棄污染物，年產(chǎn)沼氣總量約,2.3,億立方米，,折合成標(biāo)準(zhǔn)煤約,17,萬(wàn)噸，增加了經(jīng)濟(jì)效益的,同時(shí)，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。,國(guó)家財(cái)政投入,2006,一,2010,年，新建農(nóng)村戶(hù)用沼氣,2300,萬(wàn)戶(hù),其中國(guó)家補(bǔ)助投資建設(shè),1300,萬(wàn),戶(hù)，平均每年新建,450,萬(wàn)戶(hù)。,2008,年底我國(guó)農(nóng)村沼氣池已達(dá),2800,萬(wàn)戶(hù)。,2008,年底不,完全統(tǒng)計(jì)全國(guó)大中型沼氣工程約,8000,處。依據(jù)全國(guó)農(nóng)村沼氣工程建設(shè)規(guī)劃,(2006,一,2010),，,2006,一,2010,年，新建大中型沼氣工程,4000,處，平均每年新建,800,處。,4.,沼氣發(fā)酵的原理以及應(yīng)用,?,4.1,沼氣發(fā)酵的原理,4.1

8、.1,發(fā)酵反應(yīng)中的微生物,?,發(fā)酵性細(xì)菌,?,產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌,?,耗氫產(chǎn)乙酸菌,?,產(chǎn)甲烷菌（食氫、食乙酸）,4.1.2,沼氣的發(fā)酵條件,?,(1),發(fā)酵原料的種類(lèi)及其碳、氮配比；,?,(2),足夠的接種物,(,微生物量,),；,?,(3),嚴(yán)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。,4.1.3,發(fā)酵反應(yīng),?,沼氣發(fā)酵是一個(gè)比較復(fù)雜的生物化學(xué)變化過(guò)程,在此期間有很,多微生物參與反應(yīng)過(guò)程,該過(guò)程大致分為三個(gè)階段,:,1,、水解、發(fā)酵階段；,2,、產(chǎn)氫、產(chǎn)乙酸階段；,對(duì)乙醇,:,對(duì)丙酸,:,對(duì)丁酸,:,2,3,2,2,3,2,H,COOH,

9、CH,O,H,OH,CH,CH,?,?,?,2,2,3,2,2,3,3,2,CO,H,COOH,CH,O,H,COOH,CH,CH,?,?,?,?,2,3,2,2,2,3,2,2,2,H,COOH,CH,O,H,OH,CH,CH,CH,?,?,?,3,、產(chǎn)甲烷階段,下面是兩個(gè)典型的產(chǎn)甲烷反應(yīng),:,利用乙酸：,利用,H2,和,CO2,：,2,4,3,CO,CH,COOH,CH,?,?,O,H,CH,CO,H,2,4,2,2,2,3,?,?,?,4.2,沼氣的應(yīng)用,?,4.2.1,“豬,-,沼,-,果,”模式,“豬,-,沼,-,果”能源生態(tài)模式,以農(nóng)戶(hù)為基本單元,利用房前屋后的山地、水面、庭院,等

10、場(chǎng)地,主要建設(shè)畜禽舍、沼氣池和果園等幾部分,同時(shí)使沼氣池的建設(shè)與畜禽舍,和廁所三結(jié)合,構(gòu)成養(yǎng)殖,-,沼氣,-,種植三位一體庭院經(jīng)濟(jì)格局,形成生態(tài)良性循環(huán),增,加了農(nóng)民收入。,?,4.2.2,“四位一體,”模式,“四位一體”能源生態(tài)模式是一種庭院經(jīng)濟(jì)與生態(tài)農(nóng)業(yè)相結(jié)合的生產(chǎn)模式,是典型的農(nóng)村沼氣,能源生態(tài)模式之一。,該模式以生態(tài)學(xué)、,經(jīng)濟(jì)學(xué)、,系統(tǒng)工程學(xué)為原理,以土地資源為基礎(chǔ),以太陽(yáng)能為動(dòng)力,以沼氣為紐帶,種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)相結(jié)合,通過(guò)生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換技術(shù),在農(nóng)戶(hù)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)。,?,4.2.3,“五配套,”生態(tài)模式,?

11、,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(chǎng)沼氣工程,”模式；,5,沼氣發(fā)展可持續(xù)性討論,?,5.1,農(nóng)村沼氣發(fā)展中存在的問(wèn)題,?,由于技術(shù)、管理、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展等原因,沼氣產(chǎn)業(yè)的發(fā)展面,臨著以下問(wèn)題,:,農(nóng)村社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)生了巨變,國(guó)家農(nóng)村沼氣的推,廣方式?jīng)]有跟上；全國(guó)“一刀切”的推廣方式脫離實(shí)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(méi)能真正調(diào)動(dòng)農(nóng)民的積極性,靠政府的行政手段盲目推進(jìn)；產(chǎn),業(yè)發(fā)展極其緩慢,雖國(guó)家加大了推進(jìn)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(nóng)村勞