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1、沼气池运行管理及安全知识农能办 陈强我国经济和社会发展“十一五”规划和今年中共 中央关于社会主义新农村建设的决定都将农村沼气 建设列为了一项重要内容,作为推动农村经济可持 续发展,解决农村面源污染的重要措施,各级党委 、政府安排了大量资金支持农村沼气建设,农民建 沼气池的积极性也非常高。要充分发挥农村沼气的 作用,除了科学设计,严格施工,为农户提供合格 的沼气池之外,还要科学管理、安全管理,这样才 能实现沼气建设的能源效益、生态效益和社会效益 。为了让广大群众做到科学管理、安全使用,我们 给大家介绍一些相关的知识,供大家在今后沼气建 设和管理工作中应用。一、沼气产生的基本知识 1、什么是沼气?
2、沼气是大自然的产物,是有机物(如粪便、秸 杆等)在厌氧环境下,经多种类群的微生物共同作 用产生的一种可燃性气体,因为最先在沼泽中发现 ,故取名为沼气。沼气可分天然沼气和人工沼气两 大类,人工沼气属于二次能源。农村沼气是一种混合的可燃气体,是沼气微生 物(细菌)在厌氧条件下发酵、分解有机物产生的 。其主要成份是甲烷(CH4)占气体总量的55 70%,二氧化碳(CO2)占气体总量的2540%, 硫化氢(H2S)占气体总量的0.1370.036%,还有 少量的氮气(N2),氢气(H2)一氧化碳(CO) ,有时还有少量的高级炭氢化合物CMHN,如磷化 氢(H3P)剧毒气体。沼气含有多种成份,各种成 份
3、在沼气中受发酵条件、发酵原料种类等因素影响 ,所以沼气无色、有味、有毒,使用中必须注意安 全,以免造成火灾或窒息事故。2、沼气的性质。沼气是一种无色的气体,主要成分是甲烷,约 占5570%,其次是二氧化碳,约占2540%,还 有少量的硫化氢、氮气、氢气、一氧化碳、氧气等 ,由于沼气中有少量的硫化氢,所以有轻微的臭鸡 蛋味,一经燃烧,该气味便消除。 沼气的热值为21520千焦/立方米,燃点814, 爆炸范围(与空气混合体积%)8.824.4。3、一立方米沼气的作用。当沼气中甲烷含量为60%时,其热值为21520千 焦/立方米,当沼气中甲烷含量为70%时,其热值为 25111千焦/立方米。若用它来
4、发电,可产生电力 1.6kw。其有效热值相当于2.18公斤原煤,或3.42公 斤薪柴,或4.50公斤秸杆,基本上可满足一户三口之 家的炊事用能。 农村沼气通常用于日常生活用能,如:做饭、淋 浴、照明等,也可用于升温养殖或动力能源。主要用 具有:沼气灶、沼气饭煲、沼气热水器、沼气灯等。 沼气制取后的残余物称沼肥(沼渣、沼液),是很好 的无公害肥料和浸剂,可用于农作物施肥、浸种、防 治病虫等。什么叫沼气池:沼气池是各种有机物进行厌氧生化反应而转化 为沼气、沼肥的场所。其主要构成有进料间、发酵 池、出料间、溢粪池、抽渣池等。本地区常用的为 农村家用水压式沼气池。 农村沼气有哪些好处?农村沼气是对农村
5、生物质能源资源的再利用。 其好处有:节约能源资源,缓解能源紧张局势;保 护生态环境,巩固退耕还林成果;推动农业结构调 整,发展农村养殖业、种植业和无公害农业,使农 业增效,农民节支增收;改善农村家居环境,提高 农民生活质量;促进农村两个文明建设,实现“村容 整洁”的社会主义新农村建设目标;创建资源节约型 社会和促进循环经济发展,推进社会主义新农村建 设进程。制取沼气需要什么条件?答:制取沼气必须满足以下条件:一是 严格的厌氧环境,因为分解有机物质产生沼 气的微生物都是嫌气性细菌,它们的生命活 动都不需要空气(厌氧)。二是接种物:有 机物质厌氧分解产生甲烷的过程,是由多种 微生物来完成的。在沼气
6、发酵中,加入足够 的所需要的微生物作为接种物(亦称菌种) 是极为重要的。三是充足的发酵原料:各种 有机物质,如人畜粪便、作物秸秆、生活污 水等都是沼气的发酵原料,即是沼气微生物 所需的营养物质。四是适当的温度:目前农 村沼气池都采用常温发酵,池内温度为10 30,温度过低或过高都不能正常发酵。五是适当的酸碱度:沼气发酵的适宜酸碱度( PH值),在6.57.5之间(用PH试纸测定),过高 过低都会影响沼气发酵的效果,使沼气不纯,点不 燃。六是原料和水的比例应适度:发酵液太浓,容 易积累大量的有机酸,使发酵作用受阻影响产气。 发酵液太清,单位体积的产气量就少。发酵液的含 水量以9094%较适宜(干
7、物质占610%)。 制取沼气的七个条件 1严格的厌氧环境。沼气发酵微生物包括产 酸菌和产甲烷菌两大类,它们都是厌氧细菌,尤其 是产生甲烷的甲烷菌对氧特别敏感。它们不能在有 氧的环境中生存,哪怕微量的氧存在,也会使发酵 受阻。因此,建造一个不漏气、不漏水的密闭沼气 池,是人工制取沼气的关键。 2足够和优良的接种物。接种物是沼气发酵 所需要的含有大量微生物的厌氧活性污泥,也称菌 种。只有具备足够优良的接种物才能保证沼气发酵 高效运行。农村户用沼气池的接种物一般来源于老 沼气池的沼渣(沼液)、阴沟的污泥、粪坑底部的 沉渣等。接种物用量一般占总发酵液的30左右。 3必要的发酵温度。沼气发酵菌种在8-6
8、0范 围内都能发酵产气,并且温度越高,发酵越活跃, 产沼气越多。因此,作为常温发酵的农村户用沼气 池,应尽量使其发酵温度保持在8以上。 4适宜的酸碱度。在沼气发酵过程中,沼气 菌适宜在中性或微碱性的环境中繁殖。发酵液的ph 值控制在6.8-7.5为宜。如低于或高于此值,沼气发 酵就会缓慢,甚至不能正常进行。5适宜的发酵浓度和碳氢比。作物秸秆、青 草、人畜粪便、生活污水等有机物都可以作为沼气 发酵的原料。但发酵原料需满足(20-30):1的碳氮比 和满足6%-10%的发酵浓度。当然,碳氮比和发酵 浓度在夏季可适当低些,在冬季可适当高些。 6经常性的搅拌。沼气池在不搅拌的情况下 ,发酵料液明显地分
9、为3层:上层结壳层、中层清 液层、下层沉渣层。发酵液分层不利于产气,所 以,应考虑采取搅拌措施。搅拌的目的是使其不 分层,让原料和接种物均匀分布于池内,增加微 生物与原料的接触面,加快发酵速度,提高产气 量。此外,搅拌也有利于沼气的释放。对有加热 装置的沼气池来讲,搅拌有利于热能的传播。目 前,采用的搅拌方法主要有3种:机械搅拌、液搅 拌、气搅拌。 7严防加入抑制剂。抑制剂主要是一些重金 属离子、农药及一些有毒性物质。这类物质不能 加入沼气池.哪些原料可以进入沼气池?哪些物质不能进入沼气 池?广大农村中发酵原料能进入沼气池的有:人畜 粪便,未被农药污染的农作物秸杆、青草和厨房剩 余物等。其中人
10、畜粪便、堆沤后的青草是速效性发 酵原料,干秸杆、树叶等属于迟效性发酵原料。农 村沼气池要保证产气多、产气快、产气持久,最好 是采用人畜粪便和秸杆的混合原料。农村沼气池发酵产生沼气是一个微生物生命代 谢过程,因此有些物质是不能进入沼气池的,如杀 虫剂、灭菌剂或刚喷洒过农药的粪便或秸杆等,有 些植物有杀菌作用,也不准进入沼气池,如桃叶、 马桑叶、大蒜苗、黄苓、马钱子等。农村中还有些物质,也不要进入沼气池,如油 枯、磷肥、油菜籽壳以及过多地加入鸡粪等,因为 这些物质中含磷丰富,在厌氧条件下,产生磷化氢 ,当磷化氢的含量达到0.560.84mg/L时,只要半 小时就会使人中毒死亡。 沼气池建多大比较合
11、理?根据我县农村普遍的养殖习惯,目前推广的户 用沼气池建设规模为8至10立方米,这对大多数养猪 57头的农户比较适用;养猪较多的应另作设计或 修建成双池较为适宜,沼气池过小过大都会对产气 最佳效果造成影响。建一口沼气池需多大投资?目前,推广的是“砼预制薄壳复合结构”沼气池 ,建一口10立方米户用沼气池按目前用材(水泥、 石粉、钢筋,燃具和输气管材、进出料装置等)现 行价格一般需投资1400元左右;建池技工工资500元 。建一口沼气池总投资大概在1900元左右。 建一口农村户用沼气池应准备些什么材料?数量是 多少?目前,推广的是“砼预制薄壳复合结构”沼气池 ,在一般情况下,应准备的材料和数量是:
12、水泥1吨 ,粗石粉6吨,细石粉1.5吨, 毫米细拨丝25公斤, 直径300毫米水泥进料管1根,直径110毫米塑料抽渣 管1根(同时配套弯头1个,直接1个,三通1个)。 灶具、脱硫器、气压表及导气、输气管材一套。沼气池建设标准有哪些要求?目前,我县推广的是“砼预制薄壳复合结构”建 池新技术,沼气池呈圆桶状拱形盖水压式,设置有 进料间,出料间,气压室等。质量标准按照四川 省农村沼气国债项目技术要求执行,要求密封严 实、结构牢固、整体性能好、不漏水、不漏气。 玻璃钢拱盖沼气池是指沼气池气箱部位采用玻璃钢 ,其余部位采用砖混或混凝土结构的沼气池。通过 实践证明,它具有以下优点:一是长期投资成本小。虽建
13、池成本略高于同池 容普通沼气池,但建成后寿命期(20年以上)基本 不需维修维护,而普通沼气池每3-5年必须对气箱部 分进行维护。二是产气效果好。由于高分子玻璃钢材料的孔 隙为110-10m,混凝土的孔隙为510-8 m,甲烷分 子直径为410-9 m,因此在有压力的情况下,甲烷 分子直径决定了沼气容易从混凝土结构中渗漏,因 甲烷分子直径比玻璃钢材料结构孔隙大40倍,甲烷 分子无法通过,故不产生沼气渗漏。据农业部沼气 研究所测试,在同等条件下玻璃钢拱盖沼气池的产 气量较混凝土沼气池多26%,每户年增产气量100立 方米以上,尤其在冬季大部分玻璃钢拱盖沼气池用 户可日煮三餐,而其它材料的沼气池多数
14、日煮1-2餐 。三是操作简便施工快。气箱是沼气池的关键部 位,玻璃钢拱盖既解决了这一关键技术难题,又简 化了传统沼气池“三抹四刷七层作法“的繁杂工序, 不但质量有了可靠保障,而且工期可缩短3-4天,减 少技工2个工日,在建池施工安全上应注意些什么?建池施工,安全第一。施工操作人员应配备必 要的安全帽,手套等劳保用品;在挖沼气池土坑时 ,要根据土质情况,使坑壁有合理的坡度,必要时 应加支撑;在坑壁外0.8米以内不准堆土或放其它重 物,以免塌方;雨天最好不要施工;严禁在盖板顶 部堆放重物或冲击盖板,以免垮塌;施工人员不能 过于集中在盖板局部区域;沼气池结构层施工完毕 后,一定要待混凝土70%的设计
15、强度后,施工人员 方能进池进行密封施工;严禁在池内用焦炭、煤、 木炭、柴草等烘烤内壁,以防缺氧和煤气中毒伤人 ;最好不要夜间施工。什么叫“三集合”:即在沼气池规划布置时,把沼气池与牲畜圈舍 和人用厕所同时结合布置。要求沼气池尽量与牲畜 圈舍靠近布置,并远离饮用水源;要求牲畜圈舍与 人用厕所必须分开设置。“三结合”的好处:一是节 约土地,每口沼气池可节约占地面积10平方米左右 ;二是有利于同时布局和修建卫生厕所;三是方便 圈舍和厕所内的人畜粪便进入沼气池;四是有利于 沼气池增温保暖,提高产气率;五是有利于安装抽 提装置抽提沼渣或沼液,方便沼液循环冲洗圈厕及 开展综合利用,提高沼气综合利用率;六是
16、有利于 改善牲畜饲养环境,缩短育肥周期,降低饲养成本 。二、 沼气施工技术:(一)简单识图:1、常用的符号、线形及标注方式:实线 、虚线、折断线、标注线、标注符号、剖面 符号、索引符号及文字标注。2、常用的建施图:总平面图、平面图、 立面图、剖面图、大样图。(二)简单力学知识:1、常见荷载:动荷载、静荷载、集中荷 载、均布荷载。2、常见的破坏力:拉力、压力、剪力、 弯矩、扭矩。3、常见的结构破坏形式:拉、压、剪、弯、扭 和失稳。4、结构设计原理:通过对模拟结构的计算并增 加一定的安全系数对受力结构进行设计,以抵抗可 能出现的破坏。(三)简单建材知识:1、水泥:是水硬性胶凝材料,在砼中起胶结作 用(品种、标号略)。2、骨料(碎石):在砼中起承力作用(粒径、 强度要求略)。3、填充料(砂):在砼中起填充作用(粒径、 强度要求略)。4、混凝土(砼):是将水泥、碎石、砂和水按 一定比例配合并经过搅拌、振捣和养护而达到要求 强度的一种混合型建筑材料,是一种主用于要