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沼气发酵原料的配备及产气原理

1.原料配备

农村可用作沼气发酵的原料很多,最常用的是人畜(猪、牛、羊、马、鸡、鸭)粪便及各种农作物秸秆(稻草、麦草、玉米秸、油菜、大豆、花生秸),各类青杂草、烂菜叶、水葫芦、废渣、废水(酒糟、制豆腐的废渣水)等。

2.沼气发酵原料的类型及特性

根据沼气发酵原料的化学性质和来源可分为以下几类:

A、富氮原料:富氮原料主要指人畜粪便,这类原料含有较多的低分子化合物,氮素的含量也较高,其碳、氮比一般都小于25:1,因此不需预处理,发酵周期短,分解和产气速度也比较快,是目前农村沼气的主要原料。

B、其它类型原料:有机废物,包括各种废渣废水,如酒糟、制豆腐的废水、生活污水和有机垃圾,各类秸秆、青草、杂草及水生植物等,其组织较软极易被微生物分解利用。

C、沼气常用原料产气特征与温度的影响:原料产气特性是沼气发酵的一个重要技术参数。沼气发酵原料的种类很多,由于各自的化学成份不同,每种原料的产气特性也不同,包括原料的产气率和产气速度,不同原料不同温度下的产气量见下表:

原料名称 中温15-25℃ 常温6-15℃
猪 粪 0.45-0.76 0.25-0.30
牛 粪 0.30-0.68 0.20-0.25
人 粪 0.43-0.71 0.25-0.30
青杂草 0.44-0.73 0.20-0.25

3.产气原理

第一阶段,水解阶段:将不溶解的有机化合物和聚合物通过酶法转化为可溶解的有机物;

第二阶段,酸化阶段:将第一阶段的有机物发酵为有机酸;

第三阶段,甲烷化阶段:由有机酸发酵产生甲烷。

沼气原料的产气速率

产气速率是指在适合的发酵条件下,原料产生沼气的速度,一定时间内的沼气产量占总产量的百分数来表示,产气速率的大小与原料自身成份性质等内因有关,同时也受发酵条件和接种物沼气发生器等外因的影响。正确掌握原料的产气速率,对合理配料和日常管理都具有重大意义。

常用发酵原料的产气速率(占总产气量的百分比)

原料名称

发酵时间(天)
10 20-30 40-50 60-70 80-90
人 粪 40.70 81.50 94.1 98.2 98.7-100
猪 粪 46.00 78.10 93.9 97.5 99.1-100
牛 粪 34.40 74.60 86.2 92.7 97.3-100
各类杂草 ---- 30.3-47.7 78.3-88.7 93.2-96.7 98.9-100
麦 草 18.80 30.8-53.7 78.3-88.7 93.2-96.7 98.9-100
各类有机垃圾 10.80 29.4-45.7 77.5-85.3 94.7-97.9 98.8-100
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