什么是沼氣沼氣的來源沼氣的成分沼氣的性質沼氣的概念與特性第1頁/共75頁第一頁，共76頁。

什么是沼氣

沼氣是人畜糞尿等有機物質在一定的水分、溫度和厭氧條件下，經微生物發酵轉換而成的一種方便、清潔、優質、高品位的氣體燃料。一.沼氣的概念與特性第2頁/共75頁第二頁，共76頁。

沼氣的來源

沼氣發酵是自然界中普遍而典型的物質循環過程，按其來源不同，可分為天然沼氣和人工沼氣兩大類。一.沼氣的概念與特性第3頁/共75頁第三頁，共76頁。

沼氣的成分

沼氣主要成分是甲烷，其含量一般為50%～70%。另外還含有二氧化碳和少量的硫化氫、氫氣、一氧化碳、氮等氣體；其中二氧化碳約占30%～40%，其他成分含量很少。一.沼氣的概念與特性第4頁/共75頁第四頁，共76頁。

沼氣的性質一.沼氣的概念與特性理化特性甲烷標準沼氣（甲烷60%，二氧化碳<40%）體積百分比（%）54～80100熱值（千焦/米3）3582021520密度（克/升）0.721.22比重（與空氣相比）0.550.94臨界溫度（℃）-82.5-25.7～-48.42臨界壓力（×105帕）46.459.35～53.93爆炸范圍（與空氣混合的體積百分比%）5～158.80～24.4氣味無微臭第5頁/共75頁第五頁，共76頁。二.沼氣發酵基本原理

沼氣發酵是復雜的微生物學過程，只有有了大量的沼氣微生物，并使各種類群的微生物得到最佳的生長條件，各種有機物原料才會在微生物的作用下轉化為沼氣。第6頁/共75頁第六頁，共76頁。二.沼氣發酵基本原理

(一)沼氣發酵微生物第7頁/共75頁第七頁，共76頁。沼氣微生物不產甲烷菌產甲烷菌發酵性細菌產氫產乙酸菌耗氫產乙酸菌食氫產甲烷菌食乙酸產甲烷菌1.沼氣微生物的種類第8頁/共75頁第八頁，共76頁。

不產甲烷菌能將纖維、半纖維、淀粉、蛋白質、脂肪等復雜有機物分解成乙酸、丙酸、丁酸等簡單的小分子量的物質，為產甲烷菌提供基質。不產甲烷菌第9頁/共75頁第九頁，共76頁。

產甲烷菌是沼氣發酵微生物的核心，它們嚴格厭氧，適宜在中性環境中繁殖，依靠乙酸、二氧化碳和氫生長，并以廢物的形式排出甲烷。產甲烷菌第10頁/共75頁第十頁，共76頁。2.沼氣微生物的作用不產甲烷菌為產甲烷菌提供營養不產甲烷菌為產甲烷菌創造適宜的厭氧生態環境不產甲烷菌為甲烷菌清除有毒物質不產甲烷菌與甲烷菌共同維持環境中適宜的酸堿度第11頁/共75頁第十一頁，共76頁。3.沼氣微生物的特點分布廣，種類多繁殖快，代謝強適應性強，容易培養第12頁/共75頁第十二頁，共76頁。二.沼氣發酵基本原理

(二)沼氣發酵過程第13頁/共75頁第十三頁，共76頁。有機質

水解

產酸

產甲烷

沼氣

沼氣發酵過程第14頁/共75頁第十四頁，共76頁。纖維素蛋白質脂肪纖維酶蛋白酶脂肪酶雙糖或單糖多肽和氨基酸脂肪酸和甘油第一階段─水解發酵第15頁/共75頁第十五頁，共76頁。

單糖氨基酸脂肪酸產酸菌乙酸丙酸＋CO2＋氫氣醇類可溶性物質簡單化合物第二階段──產酸第16頁/共75頁第十六頁，共76頁。乙酸丙酸甲烷菌甲烷＋二氧化碳醇類簡單化合物第三階段--產甲烷第17頁/共75頁第十七頁，共76頁。●碳氮比適宜的發酵原料●質優量足的菌種●嚴格的厭氧環境●適宜的發酵溫度●適宜的酸堿度●適度的發酵濃度●持續的攪拌三.沼氣發酵條件第18頁/共75頁第十八頁，共76頁。(一)發酵原料

發酵原料按營養成分為富氮原料和富碳原料。第19頁/共75頁第十九頁，共76頁。

富氮原料通常指人、畜和家禽糞便，這類原料經過人和動物腸胃系統的充分消化，顆粒細小，含有大量低分子化合物和較高的含水量，做沼氣原料，容易分解，產氣很快，發酵期較短。富氮原料第20頁/共75頁第二十頁，共76頁。

富碳原料通常指秸稈等農作物的殘余物，這類原料富含纖維素、半纖維素、果膠以及難降解的木質素和植物蠟質。干物質含量高，質地疏松，比重小，厭氧分解慢，產氣周期長。富碳原料第21頁/共75頁第二十一頁，共76頁。(二)質優足量的菌種

沼氣發酵微生物是人工制取沼氣的內因條件，一切外因條件都是通過這個基本的內因條件才能起作用。因此，沼氣發酵的前提條件就是要接入大量含有這種微生物的接種物。第22頁/共75頁第二十二頁，共76頁。

來源主要有：沼氣池、湖泊、沼澤、池塘底部；陰溝污泥之中；積水糞坑之中；動物糞便及其腸道之中；屠宰場、釀造廠、豆制品廠、副食品加工廠等陰溝之中及人工厭氧消化裝置之中。(二)質優足量的菌種第23頁/共75頁第二十三頁，共76頁。

農村沼氣池一般加入接種物的量為總投料量的10%～30%。在其他條件相同的情況下，加大接種物，產氣快，氣質好，啟動不宜出偏差。(二)質優足量的菌種第24頁/共75頁第二十四頁，共76頁。

沼氣微生物的核心菌群——產甲烷菌是嚴格的厭氧菌，只能在無氧的生態環境中生存和繁殖。所以，修建沼氣池，要嚴格密閉，不漏水、不漏氣。(三)嚴格的厭氧環境第25頁/共75頁第二十五頁，共76頁。

溫度是制約沼氣產量的重要因素，在10℃到60℃的范圍內，沼氣均能正常發酵產氣。在這一溫度范圍內，一般溫度愈高，微生物活動愈旺盛，產氣量愈高。

農村戶用池受條件限制，一般采用常溫發酵區。(四)適宜的發酵溫度第26頁/共75頁第二十六頁，共76頁。溫度對產氣率的影響第27頁/共75頁第二十七頁，共76頁。

沼氣微生物的生長、繁殖，要求發酵原料的酸堿度保持中性，或微偏堿性，過酸、過堿都會影響產氣。(五)適宜的酸堿度第28頁/共75頁第二十八頁，共76頁。

測定表明，酸堿度在pH=6～8之間，均可產氣，以pH=6.5～7.5最為適宜，pH值在6以下、9以上時均不產氣。(五)適宜的酸堿度第29頁/共75頁第二十九頁，共76頁。

一般沼氣池在正常的發酵過程中,池內的酸堿度可自然進行調解。只有在配料和管理不當,使正常發酵工程受到破壞時,才可能出現有機酸大量積累,發酵料液過于偏酸的現象。(五)適宜的酸堿度第30頁/共75頁第三十頁，共76頁。

農村沼氣池的負荷一般用發酵原料的濃度來體現,適宜的干物質濃度為4%～10%，即發酵原料含水量為90%～96%。發酵濃度隨溫度的變化而變化,夏季６%～8%,秋冬季10%～12%。(六)適度的發酵濃度第31頁/共75頁第三十一頁，共76頁。

靜態發酵沼氣池隨著發酵時間的推移，由下向上逐步分成沉渣層、活性層、清液層、浮渣層。(七)持續的攪拌第32頁/共75頁第三十二頁，共76頁。沼氣池的靜止狀態第33頁/共75頁第三十三頁，共76頁。●靜態發酵導致池內原料嚴重結殼、沉淀、分層。●發酵間存在“微生物貧乏區”、“發酵盲區”和“料液短路”。●清渣困難，導致沼氣池因出料難而報廢。●池溫低，產氣少，不能全年用氣。靜態沼氣池技術問題第34頁/共75頁第三十四頁，共76頁。

攪拌可以使發酵原料分布均勻，增加微生物與原料的接觸面，增強微生物的活性，產氣量可提高30%以上。（七）持續的攪拌第35頁/共75頁第三十五頁，共76頁。四.沼氣池的啟動1、加入豐富的接種物

為了加快沼氣發酵啟動的速度和提高沼氣池產氣量，要向沼氣池加入含有豐富沼氣細菌的物質，稱為接種物（也叫活性污泥）。在一般的沼氣發酵原料和水中，沼氣細菌的含量很少，靠其自己繁殖，很難啟動。所以在新池裝料前，要收集老沼氣池里的沼渣、沼液，另外糞坑的底腳黑色沉渣、塘泥、城鎮污水溝的污泥，以及食品廠、酒廠、屠宰場的污水、污泥都含有豐富的沼氣細菌，是良好的接種物。收集以上某一種接種物的數量，要達到發酵原料的10%~30%，把接種物和發酵原料均勻混合，一同加入池內。

第36頁/共75頁第三十六頁，共76頁。1.加入豐富的接種物

如果接種物收集得很少，可以進行擴大培養，其操作方法是將所收集的接種物和大于接種物3倍的發酵原料均勻混合，厭氧富集培養，每天攪動一次，待正常產氣時，就可以和發酵料混合入池，如第一次擴大培養不夠，還可以繼續擴大培養直到滿足需要為止。

第37頁/共75頁第三十七頁，共76頁。2.原料的預處理

當接種物用量小于10%或原料為風干糞、鮮人糞、羊糞、鮮禽糞時，在入池前必須預處理，在堆漚過程中，使發酵細菌大量生長繁殖，減緩酸化作用，還能防止料液入池后干糞飄浮于上層而結殼或產酸過多，使發酵受阻。其方法采用池外堆漚：將干糞或鮮雞糞等加水拌勻。加水量以料堆下部不出水為宜，料堆上加蓋塑料膜。以便聚集熱量和菌種的繁殖。氣溫在15℃左右時堆漚4天，氣溫在20℃以上堆漚2~3天。

第38頁/共75頁第三十八頁，共76頁。3.選用優質發酵原料

為了保證沼氣池正常啟動和發酵有充足而穩定的發酵原料，在投料前，需要選擇有機營養適合的牛糞、豬糞、羊糞或馬糞做啟動的發酵原料。因為這些糞把原料顆粒較細，含有較多的低分子化合物，氮素的含量高，其碳、氮比都小于25:1，都在適宜發酵碳、氮比之內。所以，選擇以上糞便作為發酵原料啟動快，產氣好。不要單獨用雞糞、人糞和紅薯渣啟動，因為這類原料在沼氣細菌少的情況下，料液容易酸化，使發酵不能正常運行。

第39頁/共75頁第三十九頁，共76頁。4.掌握好發酵濃度及加水量

家用沼氣池發酵原料一般用總固體濃度來表示發酵料液濃度。它是指原料的總固體（或干物質）重量占發酵料液重量的百分比。測定發酵原料的水分及總固體，對計算發酵濃度有直接關系。

第40頁/共75頁第四十頁，共76頁。

沼氣池第一次投料量應為池子容積的80%，留下一點容積，正常后每天繼續進料。8米3池子加6.4~6.8米3。如因原料暫時不足，一次性投料不能達到要求投料量時，其最小投料容積應該超過進、出料管下口上沿15厘米，以封閉發酵間。

4.掌握好發酵濃度及加水量第41頁/共75頁第四十一頁，共76頁。

沼氣池發酵濃度一般采用6%~10%，在這個范圍內，夏季由于氣溫高，原料分解快，料液濃度一般在6%，冬季由于原料分解慢一般在10%。沼氣池初始啟動料液濃度在６%以下為好，濃度過大會造成料液酸化，待沼氣池能正常產氣后再逐步加大濃度。4.掌握好發酵濃度及加水量第42頁/共75頁第四十二頁，共76頁。

產生沼氣的原料必須有適量的水分，才有利于產氣。另一方面，加入池內水的質量好壞、溫度高低對啟動快慢影響很大，應該盡量想辦法采用溫度較高的水，例如采用曬熱的污水坑或池塘的水。不要把從井里抽出來的冷水直接加入池內造成池溫下降，難以啟動。不能使用含有毒性物質的廢水。4.掌握好發酵濃度及加水量第43頁/共75頁第四十三頁，共76頁。

農村沼氣池的負荷一般用發酵原料的濃度來體現,適宜的干物質濃度為4%～10%，即發酵原料含水量為90%～96%。發酵濃度隨溫度的變化而變化,夏季６%～8%,秋冬季10%～12%。在實際操作中可按表中方法加料、加水。第44頁/共75頁第四十四頁，共76頁。5.調節好發酵原料酸堿度

在沼氣發酵過程中，沼氣細菌適宜在中性或微堿性的環境中生長繁殖。池中發酵液的酸堿度（也就是PH）以6.5~7.5為佳，過酸或過堿都不利于原料發酵和沼氣的產生。一個啟動正常的沼氣池一般不需調節PH，靠其自動調節就可達到平衡。

第45頁/共75頁第四十五頁，共76頁。

沼氣發酵啟動過程中，一旦發生酸化現象，往往表現為所產氣體長期不能點燃或產氣量迅速下降，甚至完全停止產氣，發酵液的顏色變黃。

5.調節好發酵原料酸堿度第46頁/共75頁第四十六頁，共76頁。6.啟動與放氣試火

選擇晴天將預處理過的原料和準備好的接種物混合在一起，立即投入池內，并按濃度要求加水、封好活動蓋。無拱蓋的沼氣池將原料從水壓間的出料口通道投入池內。沼氣池便開始啟動。第47頁/共75頁第四十七頁，共76頁。6、啟動與放氣試火初期所產生的氣體主要是原料經酸化作用產生的二氧化碳，同時池內還有大量空氣，因而氣體中的甲烷含量低，通常不能燃燒。所以，當沼氣壓力表上的水柱達到30~40厘米水柱時，應放氣試火。第一次排放的氣體主要是二氧化碳和空氣，甲烷含量很少，一般點不著。當壓力表再次上升到20厘米以上水柱時，應進行第二次放氣，并開始試火，如果能點燃，說明沼氣發酵已經正常啟動，以后即可使用。一般封池3天后即可點燃。第48頁/共75頁第四十八頁，共76頁。五.沼氣池的日常管理(一)要勤加料、勤出料（二）要經常攪拌發酵原料（三）要控制發酵濃度（四）要經常檢查酸堿度（五）要加強越冬管理（六）要做好安全發酵（七）要做好安全管理第49頁/共75頁第四十九頁，共76頁。(一)勤加料、勤出料

加入沼氣池的發酵原料，經沼氣細菌發酵，產生沼氣，原料中的營養成分會逐漸地被消耗或轉化，如果不及時補充新鮮原料，沼氣細菌就會“吃不飽”、“吃不好”，產氣量就會下降。為了保證沼氣細菌有充足的食物、使產氣正常持久，就要不斷地補充新鮮原料，做到勤加料、勤出料。第50頁/共75頁第五十頁，共76頁。(一)勤加料、勤出料

根據家用沼氣池運行實踐：在沼氣池啟動后，頭一個月是產氣最旺盛階段，發酵原料也消耗得多，第二個月產氣量開始下降，分解速度減慢，到第三個月沼氣產量明顯下降。所以，沼氣池加新料一般要在產氣量高峰沒有下降以前加新料，即在啟動后20天，最遲不得超過30天。不是三結合的沼氣池啟動運轉20~30天左右，應添加新料出舊料，每5~10天進出料一次，每次加料量占發酵料液的3%~5%。第51頁/共75頁第五十一頁，共76頁。(一)勤加料、勤出料

三結合或四結合沼氣池，從啟動開始就向池內進料，但應該對每天進料多少作一估計，一般存欄4頭豬或1~2頭牛，再加人糞尿入池發酵就可以滿足需要，但要結合沖刷畜禽舍補充沼氣池中的水量，以便保持發酵原料的濃度。如果進料量不足應補加青草或其他發酵原料。第52頁/共75頁第五十二頁，共76頁。(二)經常攪拌發酵原料

攪動方法有兩種：第一種方法是用長柄的糞勺或其他工具從沼氣池進料管伸入發酵間，來回拉動數十次，以攪拌池內的發酵液。第二種方法是從出料間舀出10桶沼液，向進料口沖入，使糞液流動，起到攪拌作用。第53頁/共75頁第五十三頁，共76頁。(三)要控制發酵濃度

沼氣池內的發酵原料必須含有適量的水分，才有利于沼氣細菌的正常生活和沼氣生產。戶用沼氣池適宜的發酵濃度應該控制在6%~10%。第54頁/共75頁第五十四頁，共76頁。(四)要經常檢查酸堿度

發酵原料是否酸化，必須用PH試紙測定。確定酸化后，可用三種方法調節：①取出部分發酵原料，補充相等數量或稍多一些含氮多的發酵原料和水；②將人、畜糞尿拌入草木灰，一同加到沼氣池內，不但可以調節PH，而且還能提高產氣率；③加入適量的石灰澄清液，并與發酵液混合均勻，避免強堿對沼氣細菌活性的破壞。第55頁/共75頁第五十五頁，共76頁。(五)要加強越冬管理

冬、春季氣溫低，沼氣池內的溫度下降，沼氣產量受到一定影響，為了使冬春季產氣好，必須加強越冬的管理。采取的主要措施是：

①在入冬前，沼氣池要徹底換料一次。加足新料以保證冬季發酵需要的養料,促進甲烷菌的活動。發酵濃度可在8%左右，要加太陽曬過的溫水以便提高池溫。第56頁/共75頁第五十六頁，共76頁。②四結合模式的畜禽舍南屋面要和日光溫室同時覆蓋塑料薄膜；三結合模式南層面也要在入冬前覆蓋塑料薄膜以便提前貯熱相應增加池溫。非三、四結合的沼氣池進出料口要加蓋。并在大于池體面積上邊用塑料覆蓋，上邊堆碼柴草或覆土或堆漚發酵原料。進行防寒。其覆蓋的厚度要大于當地凍土層的30厘米。(五)要加強越冬管理第57頁/共75頁第五十七頁，共76頁。(六)要做好安全發酵不要向池內投入下列有害物質：各種劇毒農藥，特別是有機殺菌劑、抗生素、驅蟲劑等；重金屬化合物、含有毒性物質的工業廢水、鹽類；剛消過毒的畜禽糞便；噴灑了農藥的作物莖葉；能做土農藥的各種植物如苦皮藤、桃樹葉、百部、馬錢子果等；辛辣物如蔥、蒜、辣椒、韭菜、蘿卜等的秸稈；電石、洗衣粉、洗衣服水等都不能進入沼氣池。第58頁/共75頁第五十八頁，共76頁。

如果發現沼氣細菌中毒，應該將池內發酵料液取出一半，再投入一半新料就能正常產氣。(六)要做好安全發酵第59頁/共75頁第五十九頁，共76頁。(七)要做好安全管理①沼氣池的進、出料口要加蓋，以防人、畜掉進去造成傷亡。②每口沼氣池都要安裝壓力表，經常檢查壓力表水柱變化。③嚴禁在沼氣池出料口或導氣管口點火，以避免引起火災或造成回火致使池內氣體爆炸，破壞沼氣池。第60頁/共75頁第六十頁，共76頁。④經常檢查輸氣管道、開關、接頭是否漏氣，如果漏氣要立即更換或修理，要打開門窗并切斷氣源，人也要立即離去，待室內無味時，再檢修漏氣部位。⑤在輸氣管道最低的位置要安裝凝水瓶（積水瓶）防止冷凝水聚集，堵塞輸氣管道。(七)要做好安全管理第61頁/共75頁第六十一頁，共76頁。⑥入池出料和維修人員進入沼氣池檢修前，先把活動蓋和進出料口蓋揭開，清除池內料液，敞開1~2天，并向池內鼓風以排出殘存的沼氣，再用雞、兔等小動物試驗。如沒有異常現象發生，在池外監護人員監護下方能入池。入池人員必須系安全帶。如在入池后有頭暈、發悶的感覺，應立即救出池外。禁止單人操作。入池操作，可用防爆燈或電筒照明，不要用油燈、火柴或打火機等照明。

(七)要做好安全管理第62頁/共75頁第六十二頁，共76頁。要注意的是：當發現有人中毒后，一定不要急著下池搶救，首先用鼓風機等多種方法向池內鼓風，使病人吸入新鮮空氣。不懂得這一點，慌忙下去搶救，結果會造成多人連續中毒的事故。被搶救出的中毒病人，要盡快送到附近醫院搶救治療，不可耽誤時間。(七)要做好安全管理第63頁/共75頁第六十三頁，共76頁。六.常見故障及處理方法1、怎樣檢查輸氣管路是否漏氣

將沼氣池到灶具的輸氣管中的開關關上，再將連接爐具一端輸氣拔下，并堵嚴，然后將沼氣池導氣管一端的輸氣管拔開；向輸氣管內吹氣或打氣，U型壓力表水柱達30厘米以上迅速關閉沼氣池輸送到爐具的管路之間的開關，觀察壓力表是否下降，3分鐘后不下降，表明輸氣管不漏氣。如果壓力表下降,表明是漏氣。若要判斷哪些地方漏氣可以再向管內吹氣，使U型壓力表水柱達30厘米以上,然后用小毛刷蘸肥皂水,往管路上刷，凡是冒氣泡的地方,就是管路漏氣的地方,應進行檢修。第64頁/共75頁第六十四頁，共76頁。六.常見故障及處理方法2、檢查沼氣池漏水、漏氣檢查沼氣池是否漏水、漏氣的四種方法：

①目測法檢查漏氣

②池內裝水刻記法

③采用氣壓法檢查漏氣

④用水壓法檢查漏氣第65頁/共75頁第六十五頁，共76頁。六.常見故障及處理方法3、怎樣判斷沼氣池漏水或漏氣

在試水試壓時，當壓力表上水柱上升到一定位置，如水柱先快后慢地下降說明是漏水，以較均勻速度下降是漏氣。第66頁/共75頁第六十六頁，共76頁。六.常見故障及處理方法4、新建沼氣池已經檢查不漏水、不漏氣，為什么裝料后總是不產氣出現這種情況，大體上有以下原因：①裝料時沒有加入足夠數量的接種物，池內產甲烷菌少，使沼氣發酵不能進行；②加入沼氣池的料液水溫低于12℃以下，抑制了甲烷菌的生命活動，如第一次加料時是寒冷季節，池溫低，會造成長時間不產氣；③沼氣池的發酵液濃度過大，初始所產的乙酸產甲烷菌吃不了使揮發酸大量積累導致料液酸化。第67頁/共75頁第六十七頁，共76頁。六.常見故障及處理方法5、裝料后產氣很少，或即使有氣燃燒也不理想這種情況多見于冬季氣溫低的時候。原因是：沼氣池密封性不強，可能漏水或漏氣；輸氣管道、開關等可能漏氣；缺乏產甲烷菌種，不可燃氣體成分多；配料過濃或青草太多，使揮發酸積累過多，抑制了產甲烷菌的生長；也可能是池溫太低。第68頁/共75頁第六十八頁，共76頁。六.常見故障及處理方法解決辦法：新建沼氣池及輸氣系統均應進行試壓檢查，必須達到質量標準，保證不漏水不漏氣才能使用；排放池內不可燃氣體；添加菌種，主要是加入活性污泥或者糞坑、老沼氣池中的糞渣液，或換掉大部分料液；注意調節發酵液的PH為6.8~7.