生物质能中制备沼气时使用的方法是什么

(一)发展沼气，能有效地增加农民收人，是农村摆脱贫困的重要途径

建一口8—10立方米的沼气池，约需投资1500-2500元左右，利用这口沼气池农户年可节省燃料和电费250—350元，减少化肥和农药使用量，节支150—200元，养畜增效150—200元，种植业增效也在150元左右。一口沼气池带来的直接效益在800元左右，两年即可收回成本。沼气池使用年限按15年计，如果建池成本分摊到每年则为100元。这样，每年农户使用沼气池带来的直接纯效益就是700元左右，人均增加纯效益150—200元。如果把沼气建设与无公害大棚蔬菜、水果等高产值作物生产结合起来，带来的效益会更大。

(二)发展沼气能有效地保护生态环境，是实现山川秀美的重要手段

建一座8—10立方米的沼气池，户均年产沼气300立方米，年可节约柴草2．5吨，相当于0．33公顷薪炭林一年的生长量，使用清洁的沼气能源，可有效的解决农村因烧柴而毁树伐木的问题，保护森林资源，改善农业生态环境，实现山川秀美。

(三)发展沼气促进了农业资源的深层次利用，是新一轮农业结构调整的基础工程

新一轮农业结构调整的基本目标是瞄准国际国内市场，着力发展适销对路的绿色有机食品、无公害农产品，走高效生态农业之路。农村发展沼气，把动物、植物有机地结合在一起，把种植、养殖有机地结合在一起，大大提高了资源的利用效率。其沼液、沼渣作饲料可以使其营养物质和能量的利用率增加20％；通过厌氧发酵过的粪便(沼液、沼渣)，氮、磷、钾的营养成分没有损失，且转化为可直接利用的活性态养分；农田施用沼肥，可替代部分化肥，沼液喷施，可替代部分农药，从而降低了化肥、农药在农产品中的残留；同时，由于沼肥富含生物活性物质，因此可明显地提高农产品质量。通过上述综合利用，使氮素总利用率达90％，总能量利用率达到80％。另外，推广以沼气为纽带的能源生态建设模式，不仅有效地提高了资源的利用效率，而且也推动了农业结构的调整；如“四位一体”模式，把沼气池、畜舍、厕所、温室大棚有机结合起来，通过沼液喂畜、沼肥施用和沼气气肥技术，促进了养殖业和蔬菜生产的发展；“猪—沼—果”模式，把沼气池和果园、猪舍相结合，通过沼液喂猪、果树沼液喷施和沼肥施用技术，促进了林果业和养猪业的发展，改变了单一以粮食种植为主的农业结构。可以说，目前农村的沼气建设以推广各类沼气生态经济模式为切入点，通过广泛开展沼气的综合利用，既提高了资源的利用效率，又促进了生态有机无公害农产品的发展，带动了农业产业结构调整和升级。

(四)发展沼气有利于提高农产品质量

农产品质量安全关系着人类社会的健康发展，农产品质量安全，客观上要求农产品必须是无污染、低残留、对人体无害，而要达到这个要求，必须降低农业生产对生态环境的影响和破坏，尽量减少农业生产过程中对外来物质和能量的应用由于生物质能具有储量大、无污染、可再生的优点，恰恰可以满足这方面的要求。如“四位一体”生态模式技术的示范推广，一方面为农业生产提供了大量优质有机肥料(沼液、沼渣)，可以大大减少化肥、农药的施用量，从而降低化肥、农药在农产品中的残留；同时由于沼肥富含生物活性物质，可以明显地提高农产品质量。

修建沼气池需要什么材料？

修建沼气池材料主要是水泥、沙、石子、砖，还需要一些砼预制构件或选用其它成型材料做进、出料管、池盖以及输配气管件、灯、灶具等。

修建沼气池有哪些步骤？

（1）查看地形，确定沼气池修建的位置；

（2）拟定施工方案，绘制施工图纸；

（3）准备建池材料；

（4）放线；

（5）挖土方；

（6）支模（外模和内模）；

（7）混凝土浇捣，或砖砌筑，或预制砼大板组装；

（8）养护；

（9）拆模；

（10）回填土；

（11）密封层施工；

（12）输配气管件、灯、灶具安装；

（13）试压，验收。

各地要因地制宜，就地取材，不强求一律。

沼气的定义是：沼气是有机物在厌氧环境下，经厌氧微生物发酵产生的可种可燃性气体。因此，在农村人畜粪便、作物秸秆等只要是有机物均可以产生沼气。但具体有杀菌功能的作物除外（如大葱、大蒜等）。 沼气池的工作原理是：气压水、水压气。

所谓生物质能是指从生物质转化产生的能。常用的生物质包括植物——农作物、薪材、草、木、人畜粪便、工农业有机废物、有机废水等。这些生物质能都直接或间接地（经过人和动物的消化或工农业加工）来源于绿色植物，来源于太阳能，因此，它又称“绿色能源”，实质上它是物化的太阳能。据计算，每年全球靠光合作用可产生生物质能1200亿吨，其所含能量是当前全球能耗总量的5倍。

由于生物质能的数量巨大，同时转化过程中很少或不产生污染物，世界各国都正在开发深度利用高效生物能的转换技术，使生物质成为具有广泛用途的热能、电能和动力用燃料，转化技术有下面两种：

通过液化将生物质转化为酒精。燃烧1千克酒精，可以放出29726千焦的热量，比普通煤的发热量高。而且酒精是液体能源，便于使用、贮存、运输。普通汽油发电机稍加改装，就可以用纯酒精作燃料。如果用汽油和酒精的混合物来开汽车，汽车发电机甚至不需改装就可以使用。1升酒精可以驱动汽车在公路上行使16千米。

酒精是用淀粉、糖等有机物经过微生物发酵作用生产出来的。含有淀粉和糖的生物质很多，包括甘蔗、甜菜、玉米、高粱、木薯、马铃薯以及水草、藻类等，它们都可以是生产酒精的原料。

巴西在这方面获得了巨大的成就，早在1975年，巴西就制定了“酒精计划”，逐步用酒精或酒精和汽油的混合物部分替代了石油，解决了交通用能供应的问题，目前巴西有90％的小汽车用酒精做燃料。美国目前有30％的汽油掺有酒精，酒精的掺入量约为10％左右。

通过发酵过程制作以甲烷为主的沼气。我国每年作为农家燃料烧掉的柴草合标准煤2亿吨，占全国总能耗的15％。但能量的利用效率比较低。

利用人畜粪便和秸秆为主要原料发展沼气池，既解决了家用燃料问题，又保持了农田肥力，减少化肥对水的污染。1990年，我国就有400多万户使用小沼气池，年产沼气10多亿立方米，沼气电站装机2000多千瓦，我国目前是户用沼气池最多的国家。

目前，我国很多的大型城市污水处理厂，利用处理厂中的固体废物进行沼气发酵，产生的沼气用来发电。在英国的5000多个污水处理厂中，有1／3是用通过发酵所产生的沼气作为动力的。法国在南部利摩日地区建造了两座垃圾发酵处理站，每年处理垃圾8.45万吨，每小时生产沼气800立方米，这些沼气已供一些工厂和煤气公司使用。

如过去的10多年中，美国已建成生物发电的容量达400多万千瓦，主要是采用木材及木制品工业废料气化后的气体燃料发电。国外结合治理城市环境污染，开始进行垃圾发电，技术已经成熟。仅日本就运行约100座垃圾电站，并计划把垃圾电站的装机容量发展到400万千瓦。因此，利用生物质能发电是当今新能源发电的新趋势之一。

我国是一个农业国，物质能资源非常丰富，年资源量是薪材3000万吨，秸秆4.5亿吨，稻壳0.15亿吨，另外还产生大量的城市排放的生活污水、垃圾、工业废水等。

利用生物质能发电在我国目前还是小规模、小范围的利用，稻壳转化发电容量只有5000瓦，沼气发电装置140个左右，总容量也只有2000千瓦。另外，我国还引进发电容量为4000千瓦的垃圾发电站。

1.生物质气化集中供气：秸秆、树枝等生物质原料通过干馏热解或部分氧化等工艺，形成可燃气，通过管道输送到用户。特点：清洁、方便、技术相对比较成熟，燃起热值基本满足农户做饭、取暖的需要。但投资相对较大，运行维护需要一定费用，原料制气过程中产生焦油等副产品，无人回收，很难处理。

2.户用生物质气化炉：秸秆、树枝等切碎后装添进专用炉具。特点：一次性投资较少，农户自己操作，原料没有成本。但炉具质量不稳定，使用也需要一定技术。

3.生物质颗粒燃料：秸秆、树枝等在加工厂经过粉碎加压制成比较紧实的燃料块，通过专用炉具可做饭、取暖。特点：清洁、方便。但和传统的直接燃烧秸秆比，燃料比较贵，和煤比，热值低。

此外，还有传统的沼气利用方式，有大型沼气池集中供气和户用小型沼气池两种

生物质能是自然界中有生命的植物提供的能量。这些植物以生物质作为媒介储存太阳能。属再生能源。据计算，生物质储存的能量为270亿千瓦，比目前世界能源消费总量大2倍。人类历史上最早使用的能源是生物质能。19世纪后半期以前，人类利用的能源以薪柴为主。当前较为有效地利用生物质能的方式有： (1) 制取沼气。主要是利用城乡有机垃圾、秸杆、水、人畜粪便，通过厌氧消化产生可燃气体甲烷，供生活、生产之用。(2) 利用生物质制取酒精。当前的世界能源结构中，生物质能所占比重微乎其微。

1.什么是生物质？什么是生物质能？生物质（biomass）可以理解为自然界通过光合作用产生的一切生命体（动、植、微生物）及其代谢的产物（粪便、秸秆）等。

生物质能（biomass energy）则可以简单地理解为这些生命体里所蕴含的能量，是一种能源。2.身边的生物质能利用         就拿国内来说，已经规模化利用方式有主要有沼气池、生物质发电等。（可能还有堆肥之类的，本身作为热能方向的学生不甚了解）3.生物质能里利用方式固体燃料        例如火力发电厂中与煤混燃发电，或是直接的生物质发电厂发电。存在的问题就是生物质在中国的收集运输成本较高。在欧洲一些国家生物质发电发展的很好，而且生物质已经被制作成颗粒燃料，可以简单的用于日常替代煤。液体燃料       液体燃料的话，主要有通过生化转化、热解等技术产生的生物乙醇、生物柴油等等。曾经，美国向墨西哥大量采购玉米作为燃料生产乙醇，而且采购价格比国内食用采购价还高，导致墨西哥国内市场问题。对这个生化转化有兴趣的话有很多相关的书籍可以了解一下。垃圾焚烧       垃圾焚烧也可以算作生物质能的利用范畴，与之前提到的火电厂不同，其主要问题在于会产生剧毒物质二恶英，但作为迄今为止优秀的垃圾处理方式，已经慢慢推广。同学毕业后就有很多去往深圳能源的垃圾焚烧厂。沼气       其本质也属于生物质生化转化范畴，与发酵之类相关。

生物质（biomass）是指通过光合作用而形成的各种有机体，包括所有的动植物和微生物。生物质能则是太阳能以化学能形式储存在生物质中的能量形式，它一直是人类赖以生存的重要能源之一，是仅次于煤炭、石油、天然气之后第四大能源，在整个能源系统中占有重要的地位。生物质种类繁多，分别具有不同特点和属性，利用技术复杂、多样，纵观国内外生物质利用技术，均是将其转换为固态、液态和气态燃料加以高效利用，主要途径有：[2] 1、直接燃烧技术包括户用炉灶燃烧技术，锅炉燃烧技术、生物质与煤的混合燃烧技术，以及与之相关的压缩成型和烘焙技术。 2、生物转化技术小型户用沼气池、大中型厌氧消化。 3、热化学转化技术包括生物质气化、干馏、快速热解液化技术。 4、液化技术包括提炼植物油技术、制取乙醇、甲醇等技术 5、有机垃圾能源化处理技术。

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55％～70％，其次是二氧化碳，约占30％～35％，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9350千卡，沼气中的甲烷含量超过50％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。为什么人们闻到沼气还有臭味呢？就是由于沼气中所含有的少量硫化氢，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60％甲烷的沼气论，其热值每立方米只有5300～5800千卡。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18世纪。1776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100年后，到1881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1941年到1947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1973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1976年率先建成一个75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1987年底，10年时间西欧各国就兴建起来743个沼气工程，其中大型工程有71％是农场沼气工程，29％是工业沼气工程。发酵罐总容积最大的有44.5万立方米。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30％用于自身能源消耗，70％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37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21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1410万吨，农作物秸秆等约850万吨，市政污物890万吨，这些总数达3150万吨的废弃物可产出相当欧共体1985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1000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80年代初以来，全国平均每年新建沼气池近60万个，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。

沼气是怎样产生的呢？从根本上说，是一种“发酵”的结果，也就是说，在极严格的厌氧条件下，即在没有氧气的情况下，复杂的有机物经多种微生物的分解与转化作用，特别是“产甲烷菌”的参与，使复杂有机物中的碳素化合物彻底氧化分解成二氧化碳，一部分碳素化合物彻底还原成甲烷的过程。在这种复杂的发酵过程中，二氧化碳是碳素氧化的最终产物，甲烷则是碳素还原的最终产物。被分解的有机碳化物中的能量大部分转化储存在甲烷中；一小部分有机碳化物被氧化成二氧化碳，所释放出的能量则用以满足微生物生命活动的需要。

沼气池中生存着许多微生物，这些微生物由于在发酵过程中的作用不同，产生的产品不同，各自发挥功能，根据它们的作用不同，分为纤维素分解菌、脂肪分解菌、果胶分解菌。按它们的代谢产物不同，分为产酸细菌、产氢细菌、产甲烷细菌。实际上，在发酵过程中，它们的确是在相互协调、分工合作中完成沼气发酵的。因此，“沼气发酵”是集纤维素发酵、果胶发酵、氢发酵、甲烷发酵等多种单一发酵于一“罐”的混合发酵过程。

沼气发酵过程好比作战，可分为“三大战役”：

第一战役水解液化，这是发酵的第一阶段。参加这一战役时前面谈到的四大“菌种”全部出动，其任务是将复杂的有机物分解成为较小分子的化合物。它们各自使用自己的独特“攻击武器”——“胞外酶”，专攻击自己的猎物，使之能转化为可溶于水的物质。比如，纤维分解菌，它能专门分泌一种纤维素酶，用它就可使纤维素“土崩瓦解”而溶于水，变为双糖或单糖。蛋白质分解菌则可将蛋白质分解为氨基酸。脂肪分解菌则可将脂肪分解为甘油和脂肪酸。

对于用纤维素作主要发酵原料的沼气发酵，纤维分解菌就是这个战役中的主力军，它们的战斗力强弱，直接关系着沼气产量的多少。

第二战役产酸，这是发酵的第二阶段。参加这一战役的包括细菌、真菌和原生动物，其“主力军”是产醋酸菌“兵团”，它们的任务就是使第一战役的“战俘”进一步转化为小分子化合物，同时还要产生二氧化碳和氢气。“生力军”是产氢细菌“兵团”，它们的任务就是使那些不能为产甲烷细菌所利用的中间产物进一步转化为乙酸、氢、二氧化碳等物质，以作为产甲烷菌用以生成甲烷的“军需品”，为产甲烷菌提供原料，准备下一阶段的最后战役。

第一战役和第二战役是连续进行的，也统称为“不产甲烷阶段”，实际上这是一个甲烷原料的加工阶段。

第三战役产甲烷，这是发酵的第三阶段。这一战役的“主力军”就是产甲烷菌“兵团”了。产甲烷菌是一类极其古老而又极其特殊的细菌，它们是沼气发酵过程中微生物食物链中最后一个战斗员，按它们的形态分为球菌、杆菌、八叠球菌和螺旋菌。它们分别把“不产甲烷阶段”的战利品——氢、二氧化碳、乙酸（醋酸）、甲酸盐、乙醇等，都统一生成甲烷和二氧化碳。它们的攻击目标——底物，虽不相同，但最终成果却都能改造成甲烷。

整个沼气发酵的“战争”就这样胜利结束了。在这里，立了最后奇功的是产甲烷菌。因此人们把它誉为“核心中的核心”。

目前，沼气的应用范围不断扩展，不仅能烧，还能作为汽车燃料使用。近年来，美国通用电气公司加拿大分公司为加拿大生产了一批名叫“吕米娜”的以沼气为燃料的汽车。用85％的沼气、15％的汽油混合燃料。已交付10辆；1992年再交100辆；另生产2300辆运往美国市场。加拿大是沼气生产大国，产量居世界首位。

我国是世界上应用沼气较早的国家之一，已有60多年历史。20世纪20年代初，台湾人罗国瑞就首先进行了人工制取沼气的研究。在30年代时，已有10多个省建立了沼气公司，仅上海、江苏就建造了100多个沼气池。有些池子保存完好，至今还可继续使用。目前，我国农村已有家用沼气池500多万个，约使2000万人口用上了沼气，年产沼气10多亿立方米，是世界上建造沼气发酵装置最多的国家。

我国在农村推广的沼气池，多为水压式沼气池。这种形式的沼气池又称“中国式沼气池”，已为第三世界各国采用。在我国南方这样一个池子正常情况下，一般可年产250～300立方米沼气，可提供一家8至10个月炊事燃料。

印度也在积极推广农村沼气池，印度的戈巴沼气装置也是一种典型的农村家用沼气池。它是以牛粪为原料的。已建成80多万个沼池。

我国城镇生活污水净化沼气池的发展也很迅速，主要解决城镇生活污水和粪便问题，已有10多个省市修建了9000多处。还把产能和节能相结合，在一些农牧场、食品厂、酒厂、制药厂修建大中型沼气工程1000多处。年产沼气约2.5万立方米，既可解决生产补充用能，又能向5.4万户居民集中供气。

沼气作为生物质能源的一种重要组成部分，发挥着重要作用。人类的生产活动，从根本上说，就是能量的转换和物质的转换，农业生产实质上就是生物生产。现实生活迫使人们必须要建立以沼气为纽带，促进生物质良性循环，发展庭园经济，建立生态农业，维护生态平衡的大农业意识，要把能源、生态和生活环境纳入农业生产的总系统。在这方面我国农村已开始走出一条适合我国农村发展的生态农业的道路。

1、废弃的生物质能制备氢气、沼气、发电等。

2、生物质是指利用大气、水、土地等通过光合作用而产生的各种有机体，即一切有生命的可以生长的有机物质通称为生物质。特点:可再生性。低污染性。广泛分布性。资源丰富。碳中性。生物质包括植物、动物和微生物。

3、生物质能是可再生能源的重要组成部分.生物质能的高效开发利用,对解决能源、生态环境问题将起到十分积极的作用.进入20世纪70年代以来,世界各国尤其是经济发达国家都对此高度重视,积极开展生物质能应用技术的研究,并取得许多研究成果,达到工业化应用规模.本文概述了国内外研究和开发进展,涉及到生物质能固化、液化、气化和直接燃烧等研究技术。

4、中国对生物质能源利用极为重视，己连续在四个国家五年计划将生物质能利用技术的研究与应用列为重点科技攻关项目，开展了生物质能利用技术的研究与开发，如户用沼气池、节柴炕灶、薪炭林、大中型沼气工程、生物质压块成型、气化与气化发电、生物质液体燃料等，取得了多项优秀成果。政策方面，2005年2月28日，第十届全国人民代表大会常务委员会第十四次会议通过了《可再生能源法》，2006年1月1日起已经正式实施，并于2006年陆续出台了相应的配套措施。这表明中国政府已在法律上明确了可再生能源包括生物质能在现代能源中的地位，并在政策上给予了巨大优惠支持。2007年，国家发展与改革委员会制订的《中国对应气候变化国家方案》确认，2010年后每年将通过发展生物质能源减少温室气体排放0.3亿吨CO2当量。因此，中国生物质能发展前景和投资前景极为广阔。