沼气基本知识第一节 沼气基本知识一、沼气的命名沼气是有机物在无氧（厌氧）的条件下，经微生物分解所产生的一种可燃性混合气体， 其主要成份是甲烷（CH4）和二氧化碳（CO2）早期人们发现湖泊或沼泽中，常常可以 看到有气泡从水底污泥里冒出，将这些气体收集起来可以点燃，所以人们给它起名叫“沼气”沼气广泛存在于自然界，常见的地方有：水塘、污水沟、粪坑、城市下水道根据其 来源、产气地点及气体性质，沼气又被人们称之为污泥气、生物质气、瓦斯等沼气可分为天然沼气（分布于自然界中）和人工沼气两大类，人工沼气属可再生能源， 就是以多种有机物质，比如人畜粪便、农作物秸杆、杂草、有机废水、有机垃圾等作为原料， 在密封沼气池中发酵而获得，用于煮饭、点灯、发电等二、 沼气的成份沼气的成份是（个变量）变化的，各种气体的含量受发酵条件（浓度、温度、酸碱度 等）发酵原料成份和工艺流程的不同而变化一般农村户用沼气池所产沼气中含甲烷（CH4） 55〜75%,二氧化碳（C02） 25〜40%，氮气（N2） 2%左右，氧气（02） 0.3%左右，硫 化氢（H2S） 0.05%左右，氢气（H2）和一氧化碳（CO） 2.65%左右，有时还有少量其他 碳氢化合物（CmHn ）。
三、 沼气的物理化学性质沼气是一种可燃的混合气体其性质是由沼气中各种气体性质和相对含量而决定沼 气的主要成份是甲烷和二氧化碳，因此沼气的一些特性受这两种气体影响较大1、 物理性质沼气中的甲烷、二氧化碳、一氧化碳、氢气、氮气都是无色无味的气体 沼气中的硫化氢、有时含极少量的氨气（NH4）是无色、略带臭味的气体；沼气中少量的硫 化氢、一氧化碳是无色有毒气体所以沼气是一种无色、有毒、略带臭味的气体经燃烧后 都会变成无毒、无臭味的气体，对人类的健康和环境没有影响，所以沼气是一种卫生的生活 燃料2、 化学性质使用沼气主要是利用甲烷，甲烷是一种简单的饱和烃类碳氢化合物，化 学性质极为稳定在水中的溶解度很低，可以用水密封的方式来贮存沼气在一个大气压的 条件下，溶点是-182.5°C，沸点是-161.5°C，着火点是5372C液化甲烷需要在-82.5 °C、约45个大气压条件下才能液化，常温常压下，甲烷只能以气体存在若沼气中含60% 的甲烷，在常温常压下，当空气中混有9%〜24%的沼气时，遇明火就会爆炸性燃烧 1 立 方米沼气完全燃烧可放出17911 千焦〜25075千焦的热量第二节 沼气的作用与效益 沼气的发展已由过去单纯解决烧柴问题走向解决农村面源污染、发展生态农业的方 向。
沼气已经成为连接养殖和种殖、生活用能和生产用肥的纽带，成为实现燃料、肥料和饲 料转化的最佳途径发展农村沼气既可为农民提供高品位清洁能源，又可以增加农民收入， 同时，能够保护和恢复森林植被，减少农药化肥和大气污染，改善农村环境卫生，促进农业 增产、农民增收和农村经济持续发展一、能源效益一个4〜5 口人的农户，建一个8立方米的沼气池，只要管理得当，每年有10个月每 天可以产气1立方米〜1.8立方米，可以满足一天烧三顿饭菜，可使一盏相当于60瓦亮度 的沼气灯照明 6 小时，全年节煤 1200 公斤左右，节电 100 度左右1 立方米沼气相当于 1 公斤煤或 0.7 公斤汽油，能使 1 马力内燃机工作 2 小时，能发 电 1.25 度有的地方还应用沼气孵鸡、贮粮、煮饲料等二、经济效益沼气作农户炊事用能，以柴或煤或液化气的价格折算，每户沼气池年可节约燃料开支 500 元左右沼肥用于农业生产，年增收节支 800〜4500 元每户沼气池全年增收节支经 济效益在 1300 元〜5000 元我们以沼肥种棉花为例来算一笔帐：沼肥种棉花，以叶面喷肥、施肥或埋肥的方式进 行可以减少棉花的病、虫害，同时对棉花的枯萎病、蚜虫、红蜘蛛有明显的抑制作用和控 制作用，在有枯萎病的棉地连续三年施沼肥，发病株数就很稀少。
一般亩增产 10〜30% 每个沼气池每年可以施二亩五分地的棉花地用肥，每亩可减少化肥一包按二亩五分地计 算：增收籽棉180斤（600斤x2.5亩x12%x2.5元），增收450元；节约化肥开支两包半 250元左右（2.5亩x1包x100元/包），节支250元；减少农药开支100元年增收节支 合计 800 元按上述算法，每农户年增收节支1300 以上除此之外，在农业生产上，用沼气灯给温 室蔬菜增施二氧化碳气肥，可使黄瓜增产 30%，芹菜增产 25%，西红柿增产 200%；用沼 气贮粮防虫、沼气保鲜水果等，具有设备简单、操作方便、不产生烟尘、费用省、效益好等 优点；用沼液浸种，可以提高种子发芽率和成苗率，培育壮苗，增强幼苗抗病、抗寒能力， 有较好的经济效益；沼液作为饲料添加剂喂猪，可提前20〜30 天出栏，每头猪平均节省成 本 40 元左右；沼液养鱼，可增产100%；沼渣栽培蘑菇，可增产增收20%〜300%总之， 将沼气发酵与农业产业相结合，经济效益将成倍增长三、 生态效益农村沼气的开发利用，能有效地缓解农村能源紧缺，保护和恢复森林植被，减少水土 流失，促进生态环境的改善解决燃料和肥料的问题，直接和间接减少化肥、农药对环境的 污染。
沼肥中的腐殖酸含量 10%〜20%，对土壤团粒的形成起着直接的作用；沼肥中的氨 态氮和蛋白氮使该有机肥具有缓速兼备的肥效特性；沼肥中的纤维等有机成份为疏松土壤及 增强土壤有机质含量提供了必不可少的基础；沼肥中大量活性微量元素则是提高肥料利用以 及增强土壤肥力的因素长期施用沼肥的土壤，有机质、氮、磷、钾等营养元素的含量明显 增加，土壤酶活性增强，土壤物理性状得到不同程度的改善，增加作物对营养的利用和吸收， 显著提高土壤肥力沼肥肥效超过任何一种复合肥四、 环卫效益 人畜粪便从卫生的角度看是许多疾病的传染源，用沼气池处理人畜粪便可以杀虫灭菌建造厕所、猪栏、沼气池三结合系统，使人畜粪尿自流入池，经过沼气发酵处理后，可 将其中绝大部分寄生虫卵杀灭：血吸虫卵 7〜22 天被杀灭；蛔虫卵经过 90 天死亡率为 75%； 伤寒杆菌存活时间仅为 30 天；福氏痢疾杆菌经 30 小时后分离呈阴性，而在一般粪液中可 活 17 天通过连续三年对普及沼气池和未建沼气池农户菜地土壤样品的调查，前者比后者 蛔虫卵的污染减少 50〜76%，污染程度也大大减轻，前者平均每百克泥土含蛔虫卵 4.8 只， 后者高达 22.4 条。
发展沼气，能减少蚊蝇滋生通过对建沼气和未建沼气的养殖户调查，结果表明：养 猪场苍蝇密度前者比后者降低 93%沼气替代柴、煤，能减轻烧煤所带来的一氧化碳、二 氧化硫、三氧化硫等有毒气体和致癌物质的室内空气污染，减少了煤灰等垃圾的处理和对环 境的污染根据对使用沼气做燃料和用煤做燃料的村庄对比调查，前者比后者室内 CO 浓度 降低3.8倍，CO2浓度降低1.4倍，SO2浓度降低3.8倍，飘尘浓度降低4.4倍发展农 村沼气，能有效地保护水源，降低污染，改善水环境的质量据对普及沼气和未建沼气的两 类村庄饮用水源监测：前者比后者细菌总数的合格率提高41.86%〜78.26%大肠菌群合格 率提高50%，氨氮合格率提高55.02%，氯化物合格率提高56.71%五、社会效益建立以沼气为纽带的庭院生态农业体系后，可以有效地解决农村剩余劳动力的转移和 消化，激发农户学科学，用科学的积极性，将实用技术转化为现实生产力，提高了农户的科 技素质，使有限的庭院得到了高层次利用，为繁荣城乡市场的菜篮子做出贡献发展沼气， 可以将农村妇女从繁重的厨房劳作中解放出来，腾出时间从事庭院生产，增加经济收入有 利于提高农村人口的生活质量和健康水平，减少常见疾病的发病率。
调查表明，应用沼气做 能源的村民唾液溶菌酶含量高于燃煤村民 1.3 倍，碳氧血红蛋白的平均值则低于燃煤居民 28%，显示使用沼气不仅提高了空气质量，还具有增进人体健康的作用综上所述，一口沼气池，相当于一个家庭清洁能源制造厂，一个小型养殖场，一个有 机肥生产车间，一个庭院粪水净化器，一颗摇钱树，通过它既可以为农家生产优质高效有机 肥料，还可以处理和净化庭院污染物，改变农村“脏、乱、差”的卫生面貌同时，通过和农 业主导产业相结合，进行沼肥、沼渣、沼液综合利用，可以提高农产品的产量和质量，增加 农民的收入，促进农村现代化进程第三节 沼气发酵的条件产生沼气必须具备以下几种物质和相应的条件，即：沼气菌种、有机质（发酵原料）、 温度、水分和酸碱度等一、 沼气菌种如同发面粉做馒头包子要有酵母一样，产沼气也要有沼气菌种才行沼气菌种是许多 种细菌的总称根据作用的不同，可以把沼气菌分为两大类：第一类叫做分解菌；第二类叫 做产甲烷菌分解菌有几十种，如蛋白质分解菌、脂肪分解菌和纤维分解菌等等；产甲烷菌 也很多，主要有甲烷杆菌和甲烷八叠球菌等等它们的作用是先由分解菌将有机质分解成结 构比较简单的有机质；后由产甲烷菌把这些结构比较简单的有机物质转变成甲烷和二氧化 碳。
在沼气发酵过程中，这两类细菌的作用不是分开的而是相辅相成的二、 有机质（发酵原料）自然界中，沼气发酵原料十分广泛和丰富，几乎所有的有机质都可以作为沼气发酵原 料例如人、畜和家禽粪便，农作物秸杆，生活污水，工业和生活有机废物等生产沼气要经常向池里投放粪便、秸杆、杂草和垃圾等发酵原料，给沼气菌提供营养 物质沼气菌从有机物里吸收碳素、氮素和无机盐等养料来生长和繁殖后代，进行新陈代谢 并产生沼气不同发酵原料产生沼气量与成份也不同（见表 1-1 ）表1-1 主要有机物沼气产量与成分有机物气体成分（％）TS产气量（L/kg）CH4CO2CH4沼气糖类5050370740脂肪722810401400蛋白质5050490980注:表中TS意为干物质或总固体数量农作物秸杆含有丰富的碳，分解速度慢，产气较均衡，周期长，半年至一年进出料一 次，日常管理简单，进料时必须进行堆沤等预处理，出料时要使用抓卸机或专用工具，理想 办法由专业队提供服务人、畜和家禽粪便颗粒细容易分解，产气速度快，发酵周期短，一 般1〜30天进料一次，7〜30天出料一次，日常管理较细，每月的进料总和应等于出料总 和我国人、畜、禽年平均排泄量见表1-2；农村常用沼气发酵原料的产气量及产气速度见 表 1-3。
表 1-2 人、畜、禽粪便年均排泄量种类日排粪量(kg)日排尿量(kg)年排粪量(kg)年产沼气量(m3)人(成年)0.511835.4 〜5.5猪2〜34〜6730〜104528 〜42黄牛103650110水牛15〜205475〜7300164〜220羊1.554817.5鸡0.136.52.7鸭0.1554.8鹅0.2590表 1-3 常用沼气发酵原料的产气量及产气速度原料种类各原料产气速度(％)产气量(m3/kg发酵天数(天)1020304060新猪粪74.286.397.698.01000.42新人粪40.781.594.198.21000.43新牛粪34.474.686.292.71000.3玉米杆75.990.796.398.11000.5麦杆48.271.885.991.81000.45稻草46.269.284.691.01000.4青。