沼氣是怎樣形成的

　　沼氣就是指沼澤裡的氣體。沼氣的泛指包括糞肥、汙水、都市固體廢物及其他生物可降解的有機物質，對於沼氣的形成，很多人都不太瞭解。下面由小編為你詳細介紹的沼氣的相關知識。

　　沼氣的形成原因

　　沼氣是有機物質在厭氧條件下，經過微生物的發酵作用而生成的一種可燃氣體。由於這種氣體最先是在沼澤中發現的，所以稱為沼氣。人畜糞便、秸稈、汙水等各種有機物在密閉的沼氣池內，在厭氧***沒有氧氣***條件下發酵，即被種類繁多的沼氣發酵微生物分解轉化，從而產生沼氣。沼氣是一種混合氣體，可以燃燒。沼氣是有機物經微生物厭氧消化而產生的可燃性氣體。

　　沼氣是多種氣體的混合物，一般含甲烷50～70%，其餘為二氧化碳和少量的氮、氫和硫化氫等。其特性與天然氣相似。空氣中如含有8.6～20.8%***按體積計***的沼氣時，就會形成爆炸性的混合氣體。沼氣除直接燃燒用於炊事、烘乾農副產品、供暖、照明和氣焊等外，還可作內燃機的燃料以及生產甲醇、福爾馬林、四氯化碳等化工原料。經沼氣裝置發酵後排出的料液和沉渣，含有較豐富的營養物質，可用作肥料和飼料。

　　沼氣是一些有機物質，在一定的溫度、溼度、酸度條件下，隔絕空氣***如用沼氣池***，經微生物作用***發酵***而產生的可燃性氣體。它含有少量硫化氫，所以略帶臭味。發酵是複雜的生物化學變化，有許多微生物參與。反應大致分兩個階段：

　　***1***微生物把複雜的有機物質中的糖類、脂肪、蛋白質降解成簡單的物質，如低階脂肪酸、醇、醛、二氧化碳、氨、氫氣和硫化氫等。

　　***2***由甲烷菌種的作用，使一些簡單的物質變成甲烷。要正常地產生沼氣，必須為微生物創造良好的條件，使它能生存、繁殖。沼氣池必須符合多種條件。首先，沼氣池要密閉。有機物質發酵成沼氣，是多種厭氧菌活動的結果，因此要造成一個厭氧菌活動的缺氧環境。在建造沼氣池時要注意隔絕空氣，不透氣、不滲水。其次，沼氣池裡要維持20～40℃，因為通常在這種溫度下產氣率最高。第三，沼氣池要有充足的養分。微生物要生存、繁殖，必須從發酵物質中吸取養分。在沼氣池的發酵原料中，人畜糞便能提供氮元素，農作物的秸稈等纖維素能提供碳元素。第四，發酵原料要含適量水，一般要求沼氣池的發酵原料中含水80%左右，過多或過少都對產氣不利。第五，沼氣池的pH值一般控制在7～8.5。

　　沼氣的成分

　　沼氣的用途沼氣的主要成分是甲烷。沼氣由50%～80%甲烷***CH4***、20%～40%二氧化碳***CO2***、0%～5%氮氣***N2***、小於1%的氫氣***H2***、小於0.4%的氧氣***O2***與0.1%～3%硫化氫***H2S***等氣體組成。由於沼氣含有少量硫化氫，所以略帶臭味。其特性與天然氣相似。空氣中如含有8.6～20.8%***按體積計***的沼氣時，就會形成爆炸性的混合氣體。

　　沼氣的主要成分甲烷是一種理想的氣體燃料，它無色無味，與適量空氣混合後即對燃燒。每立方米純甲烷的發熱最為34000千焦，每立方米沼氣的發熱量約為20800-23600千焦。即1立方米沼氣完全燃燒後，能產生相當於0.7千克無煙煤提供的熱量。與其它燃氣相比，其抗爆效能較好，是一種很好的清潔燃料。沼氣除直接燃燒用於炊事、烘乾農副產品、供暖、照明和氣焊等外，還可作內燃機的燃料以及生產甲醇、福爾馬林、四氯化碳等化工原料。經沼氣裝置發酵後排出的料液和沉渣，含有較豐富的營養物質，可用作肥料和飼料。

　　沼氣的發展

　　修建沼氣池沼氣是由義大利物理學家A.沃爾塔於1776年在沼澤地發現的。1916年俄國人Β.П.奧梅良斯基分離出了第一株甲烷菌***但不是純種***。中國於1980年首次分離甲烷八疊球菌成功。目前世界上已分離出的甲烷菌種近20株。

　　世界上第一個沼氣發生器***又稱自動淨化器***是由法國L.穆拉於1860年將簡易沉澱池改進而成的。1925年在德國、1926年在美國分別建造了備有加熱設施及集氣裝置的消化池，這是現代大、中型沼氣發生裝置的原型。第二次世界大戰後，沼氣發酵技術曾在西歐一些國家得到發展，但由於廉價的石油大量湧入市場而受到影響。後隨著世界效能源危機的出現，沼氣又重新引起人們重視。1955年新的沼氣發酵工藝流程──高速率厭氧消化工藝產生。它突破了傳統的工藝流程，使單位池容積產氣量***即產氣率***在中溫下由每天1立方米容積產生0.7～1.5立方米沼氣，提高到4～8立方米沼氣，滯留時間由15天或更長的時間縮短到幾天甚至幾個小時。

　　中國作為能源消費大國，新能源的開發利用對國民經濟的可持續發展具有重要的意義，隨著農村社會經濟的迅速發展，農村能源消耗也日益增大，在此背景下，沼氣資源作為一項極具應用前景的新能源，其開發利用是解決能源緊張形勢下農村能源供應問題的有效舉措，其發展日益受到國家的重視。《中國沼氣產業市場前瞻與投資戰略規劃分析報告前瞻》[6]資料顯示，2000年以後，中央財政不斷加大對農村沼氣建設的資金投入，其中，“十一五”以來，中央累計投入農村沼氣建設資金212億元。

　　在中央政策引導及資金投入的支援下，中國沼氣產業的規模呈現逐年遞增的趨勢，尤其是戶用沼氣池的數量增加明顯，已經成為沼氣產業的主力。前瞻網認為，中國農村戶用沼氣池近幾年來逐年增加，2000年底，農村戶用沼氣池達到848萬戶，2006年底已達到2200萬戶，2007年底為2650萬戶，2008年底為2800萬戶，2009年底為3500萬戶，2010年底已經超過4000萬戶，可以看出，戶用沼氣池數量一直呈現遞增的發展趨勢，並以平均每年約17%的速度增長。

　　2012年12月25日至26日，全國農村沼氣工作會議在四川成都召開。農業部副部長張桃林說，多年來，在中央投資帶動下，經過各地共同努力，我國農村沼氣發展進入了大發展、快發展的新階段。截止到2011年底，全國戶用沼氣達到3996萬戶，佔鄉村總戶數的23%，受益人口達1.5億多人;中央支援建成了2.4萬處小型沼氣工程和3690多處大中型沼氣工程，多元化發展的新格局初步形成;全國鄉村服務網點達到9萬個、縣級服務站800多個，服務沼氣使用者3000萬戶左右，覆蓋率達到75%

　　據農業部規劃，“十二五”期間中央投資優先支援向農戶集中供氣的大中型沼氣專案，要在保證“戶用沼氣”供應的情況下，擴大“沼氣使用者”，調整沼氣發展的佈局，通過試點工程的示範帶動商業沼氣的發展;2015年，農村戶用沼氣使用者達到5000-5500萬戶。

　　中國於20世紀20年代初期由羅國瑞在廣東省潮梅地區建成了第一個沼氣池，隨之成立了中華國瑞瓦斯總行，以推廣沼氣技術。目前中國農村戶用沼氣池的數量達1300萬座。而高速率厭氧消化工藝生產性試驗裝置已在糖廠和酒廠正常執行。