沼氣發(fā)酵的研究

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1、沼氣發(fā)酵的研究（一）背景資料能源是發(fā)展工農業(yè)生產和提高人民生活水平的重要物質基礎，人類的一切活動都需要能源，一個國家工農業(yè)生產發(fā)展的速度往往取決于能源的合理利用和開發(fā)的程度，一個國家的能耗在一定的時期內一定的程度上可以成為衡星這個國家經濟實力和技術水平以及人民生活水平高低的重耍標志。1.人類利用能源的三次重大飛躍生物質能源礦質能源電能原了能新能源（核能、太陽能、沼氣等）（1）什么是生物質能源？生物質能源是白然界的綠色植物通過光合作用將太陽能轉化為化學能貯藏在生物體中的可再生的能源。其具有三大特征：①它是一種可再生的永久性能源；②它是一種分散性能源；③每年新產生的能雖人。（2）什么是礦質

2、能源？礦質能源是億萬年前被造山運動埋藏于地卜的另一類生物質能源，包括煤、石油籌。礦質能源的發(fā)現和利用是人類利用燃料史上的第一次重大飛躍，它給吐界上生產的發(fā)展，特別是現代工業(yè)牛產的發(fā)展帶來了很大的進步，使牛產發(fā)展進入了工業(yè)化時代。（3）電能與原子能20世紀以來，人類在礦質能源利用的皋礎上乂發(fā)生了更大的變化，那就是電能和原子能的開發(fā)利用。電能和原子能的開發(fā)利用，不但使人類征服地球的能力大大加強，生產進入了現代化時期，而口使人類征服宇宙也開始成為可能。這是人類利用能源史上的第二次飛躍。（4）新能源隨著人類利用燃料的發(fā)展，近兒年來已認識到氣化燃料的許多好處，如煤、木炭和柴草等的氣化，以及從地卜

3、?開發(fā)天然氣作為燃料,既提高了熱能利用率（直接燃料作物稿稈熱效率只有8%,薪柴只有15%,糞便只有18%,而氣化后可高達60%?90%）又降低了I大1直接燃燒煤炭和柴草等所帶來的環(huán)境污染。氣化燃料及太陽能、風能、地熱、波能等新能源的利用，是繼礦質燃料、電能和原了能利用后的第三次歷史性飛躍。什么是沼氣？沼氣（Biogas）是由作物稿稈、樹木落葉、人畜糞便、工業(yè)有機廢物和廢水等有機物質在厭氧環(huán)境屮，經微牛物發(fā)酵作用降解而成的一種可燃氣體，由于這種氣體最初是在沼澤、湖泊、池塘中發(fā)現的，所以人們把它們叫做“沼氣”?，F在工業(yè)上用的天然氣就是古代的沼氣，也是微生物對冇機物的厭氧發(fā)酵產生和積累下來的

4、，故冇人把天然氣叫古代的沼氣，而把沼氣叫現代的天然氣、或叫天然瓦斯、或叫人工沼氣。但“天然氣”與“沼氣”是有區(qū)別的，沼氣可燃的主要部分是甲烷（CH）天然氣可燃成分除卬烷以外，還有乙烷、丙烷、丁烷等烷坯化合物；沼氣可燃成分只占60%?70%,而天然氣含可燃成分更高，約為總氣體的98%。沼氣是一種高效清潔衛(wèi)生的燃料，在配置適合爐貝的條件下,沼氣燃燒熱效率可高達65%,比直接燃燒柴草提高了好兒倍。另外，沼氣燃燒不會產生煙塵籌環(huán)境污染物。什么叫沼氣發(fā)酵？沼氣發(fā)酵是指有機物（如作物稿稈、雜草、糞便、污水等），在丿犬氧條件下，通過多種微生物的分解代謝（發(fā)酵）最終產生沼氣的過程。其包括以下內容：①沼

5、氣發(fā)酵首先是一種厭氧分解過程，。2是沼氣發(fā)酵絕不需要的，特別是沼氣發(fā)酵最后一類細菌——甲烷產生菌。否則會抑制甲烷菌的生長和代謝；②沼氣發(fā)酵不是一種單一的過程,與大多數工業(yè)微生物相反，它是眾多微生物菌種參與的極具復雜的發(fā)酵過程；③沼氣發(fā)酵的嚴終產物是沼氣（也有少量C0?等），故名沼氣發(fā)酵；④沼氣發(fā)酵的原料幾乎包括所有的有機物質,這也與其它工業(yè)微牛物發(fā)酵耍求特定的原料形成鮮明的對比。1.沼氣發(fā)展歷史與現狀沼氣是一種収Z不盡，用Z不竭的可再生的生物質能源，當今壯界，無論是發(fā)達國家抑或是發(fā)展屮國家，也不論是能源短缺的國家或能源豐富的國家，都在從這個方曲研究和利用它。沼氣有許多長處，如制取沼氣的

6、原料來源豐富，造價低廉，熱效率高，清潔衛(wèi)牛等。還可以綜合利川,變廢為寶,一舉解決能源、環(huán)境衛(wèi)生、生產有機肥料和維持環(huán)境的生態(tài)平衡等工農業(yè)生產和人民生活中的重人問題。有人預料，沼氣不僅是當今世界能源的—?種補充，而且將在未來的“超工業(yè)時代”中，發(fā)揮更重要的作用?，F在世界上許多國家,包括美國、俄羅斯、日本、西德、法國、英國、意大利等主要的發(fā)達國家，以及印度、南朝鮮、南非、巴西、卬尼、肯尼亞和我國等許多第三世界國家，都在加緊研究和利用沼氣。（1）國外沼氣發(fā)展概況早在1667年席勒（S1訂y）就發(fā)現了沼氣，但不知道它的化學成分；到1716年沃爾它（Volta）才測出沼氣的主要成分是甲烷（CHJ

7、,但當時仍然沒彳j人認識到它是怎樣產生的；直到1873年波波夫（Popoff）才發(fā)現了沼氣是微生物在厭氧條件下分解冇機物質的一種產物。這一發(fā)現震動了當時的微生物界，引起了微牛物學家的廣泛重視。19世紀未到20世紀,許多微牛物學家在研究厭氧發(fā)酵，特別是在研究纖維索的厭氧發(fā)酵屮，發(fā)現許多有機物質通過厭氧發(fā)酵都可以產卞沼氣。并H推斷，天然氣的形成也是微生物對有機物質進行厭氧發(fā)酵的結果。沼氣的生產利用不僅在歐美等發(fā)達國家中有較快發(fā)展，而且在亞、非、拉第