生物能源包括哪些内容

生物能源包括哪些内容 生物质包括植物、动物及其排泄物、垃圾及有机废水等几大类。从广义上讲，生物质是植物通过光合作用生成的有机物，它的能量最初来源于太阳能，所以生物质能是太阳能的一种，它的生成过程如下 0 0叶绿素 0 0CO2+H2O+太阳能(CH2O)+O2 沼气、生物制氢、生物柴油和燃料乙醇 , 生物能源既不同于常规的矿物能源，又有别于其他新能源，兼有两者的特点和优势，是人类最主要的可再生能源之一。介绍两种生物能源的来源，生物质能源如今在社会上的地位越来越重要，那么生物质能源的主要来源有哪些呢, 1、农业资源 主要包括农业生产和加工中的废弃以及各类能源植物。 在农业生产过程中，收获了小麦、玉米、稻谷等农作物后，残留不能食用的秸秆数量非常巨大。我国是一个农业大国，农作物种植生态区多样复杂。 2、家禽粪便 家禽粪便量与畜牧业生产情况有关。根据我国主要畜禽鸡、牛和猪的的排粪量可获得资源实物量为3.2亿万t，拆合1.1亿t当量油。日常的生活垃圾，竟然是 制造生物质燃料的两大高手，看到这你惊奇了吧，生物质燃料还有其他的形成材料。 生物能源的优势 第一，生物燃料中代性的生物醇油是唯一能大规模替代石油燃料的能源产品，而水能、风能、太阳能、核能及其他新能源只适用于发电和供热。 第二，生物燃料是产品上的多样性。能源产品有液态的生物乙醇和柴油，固态的原型和成型燃料，气态的沼气等多种能源产品。既可以替代石油、煤炭和天然气，也可以供热和发电。 第三，生物燃料是原料上的多样性。生物燃料可以利用作物秸秆、林业加工剩余物、畜禽粪便、食品加工业的有机废水废渣、城市垃圾，还可利用低质土地种植各种各样的能源植物。 第四，是生物燃料的“物质性”，可以像石油和煤炭那样生产塑料、纤维等各种材料以及化工原料等物质性的产品，形成庞大的生物化工生产体系。这是其他可再生能源和新能源不可能做到的。 第五，生物燃料的“可循环性”和“环保性”。生物燃料是在农林和城乡有机废弃物的无害化和资源化过程中生产出来的产品;生物燃料的全部生命物质均能进入地球的生物学循环，连释放的二氧化碳也会重新被植物吸收而参与地球的循环，做到零排放。物质上的永续性、资源上的可循环性是一种现代的先进生产模式。 第六，生物燃料的“带动性”。生物燃料可以拓展农业生产领域，带动农村经济发展，增加农民收入;还能促进制造业、建筑业、汽车等行业发展。在中国等发展生物燃料，还可推进农业工业化和中小城镇发展，缩小工农差别，具有重要的政治、经济和社会意义。 第七，生物燃料具有对原油价格的“抑制性”。生物燃料将使“原油”生产国从目前的20个增加到200个，通过自主生产燃料，抑制进口石油价格，并减少进口石油花费，使更多的资金能用于改善人民生活，从根本上解决粮食危机。 第八，生物燃料是创造就业机会和建立内需市场。巴西的经验表明，在石化行业1个就业岗位，可以在乙醇行业创造152个就业岗位; 石化行业产生1个就业岗位的投资是22万美元，燃料行业仅为1.1万美元。联合国环境计划署发布的“绿色职业”报告中指出，“到2030年可再生能源产业将创造2040万个就业机会，其中生物燃料1200万个”。 因此，人类走向以生物能源开发利用为标志的可再生能源时代，意义十分重大:能大量利用农村的土地，提高农民收入。直接增加能源供给，改善大气环境，使二氧化碳的排放与吸收形成良性循环，缓解二氧化碳排放的压力。当前生物能源的主要形式有沼气，生物制氢，生物柴油和燃料乙醇沼气是微生物发酵秸秆，禽畜粪便等有机物产生的混合气体，主要成分是可燃的甲烷。生物氢可以通过微生物发酵得到，由于燃烧生成水，因此氢气是最洁净的能源。 生物柴油是利用生物酶将植物油或其他油脂分解后得到的液体燃料，作为柴油的替代品更加环保.燃料乙醇是植物发酵时产生的酒精，能以一定比例掺入汽油，使排放的尾气更清洁。虽然现在的主要能源还是化石能源，但是生物能源的前途无量。虽然生物能源的开发利用处于起步阶段，生物能源在整个能源结构中所占的比例还很小，但是其发展潜力不可估量。以我国为例，目前全国农村每年有7亿吨秸秆，可传化为1亿吨的酒精.南方有大量沼泽地，可以种植油料作物，发展生物柴油产业。加上禽畜粪便，森林加工剩余物等。 沼气，顾名思义就是沼泽里的气体。人们经常看到，在沼泽地、污水沟或粪池里，有气泡冒出来，如果我们划着火柴，可把它点燃，这就是自然界天然发生的沼气。沼气，是各种有机物质，在隔绝空气(还原条件)，并必适宜的温度、湿度下，经过微生物的发酵作用产生的一种可燃烧气体。沼气，顾名思义就是沼泽里的气体。人们经常看到，在沼泽地、污水沟或粪池里，有气泡冒出来，如果我们划着火柴，可把它点燃，这就是自然界天然发生的沼气。沼气，是各种有机物质，在隔绝空气(还原条件)，并必适宜的温度、湿度下，经过微生物的 发酵作用产生的一种可燃烧气体。 沼气罐使用安装范例 利用微生物代谢作用来生产各种产品的工艺过程称为发酵。沼气发酵又称为厌氧消化、厌氧发酵和甲烷发酵，是指有机物质(如人畜家禽粪便、秸秆、杂草等)在一定的水分、温度和厌氧条件下，通过种类繁多、数量巨大、且功能不同的各类微生物的分解代谢，最终形成甲烷和二氧化碳等混合性气体(沼气)的复杂的生物化学过程。沼气发酵是一个复杂的微生物学过程，了解这一过程中各类微生物的作用及其活动规律，才能把沼气发酵建立在科学的基础之上。只有有了大量的沼气微生物，并使各种类群的微生物得到最佳的生长条件，各种有机物原料才会在微生物的作用下转化为沼气。 沼气发酵微生物的种类 沼气发酵微生物是一个统称，包括发酵性细菌、产氢产乙酸菌、耗氢产乙酸菌、食氢产甲烷菌、食乙酸产甲烷菌五大类群。这些微生物按照各自的营养需要，起着不同的物质转化作用。从复杂有机物的降解，到甲烷的形成，就是由它们分工合作和相互作用而完成的。在沼气发酵过程中，五大类群细菌构成一条食物链，从各群细菌的生理代谢产物或它们的活动对发酵液pH值的影响来看，沼气发酵过程可分为水解、产酸和产甲烷阶段。前三类群细菌的活动可使有机物形成各种有机酸，因此，将其统称为不产甲烷菌。后二类群细菌的活动可使各种有机酸转化成甲烷，因此，将其统称为产甲烷菌。 1.不产甲烷菌 不产甲烷菌能将复杂的大分子有机物变成简单的小分子量的物质。它们的种类繁多，根据作用基质来分，有纤维分解菌、半纤维分解菌、淀粉分解菌、蛋白质分解菌、脂肪分解菌和一些特殊的细菌，如产氢 菌、产乙酸菌等。 2.产甲烷菌 产甲烷菌是沼气发酵的主要成分--甲烷的产生者。是沼气发酵微生物的核心，它们严格厌氧，对氧和氧化剂非常敏感，最适宜的pH值范围为中性或微碱性。它们依靠二氧化碳和氢生长，并以废物的形式排出甲烷，是要求生长物质最简单的微生物。 发酵过程 生物和生命活动以新陈代谢为基础，沼气发酵微生物的生长和代谢过程可分适应期、对数生长期、平衡期、衰亡期四个时期。 1.适应期 菌种刚刚接入新鲜培养液中，细菌的各种生理机能需要有一个适应过程，细胞内各种酶系统要经过一番调整，这一时期细菌并不马上进行繁殖。适应期的长短与细菌的种类及环境变化条件有关。例如，繁殖速度快的酸化菌，一般适应期较短，繁殖速度慢的产甲烷菌适应期就较长。此外接种量的多少，接种物所处的生长发育阶段及其前后生活条件都对适应期的长短有所影响。 2.对数生长期 细胞经过一段适应后，逐步以最快速度进行繁殖，即按1、2、4、8、16......的级数上升。这一段时间内发酵产物的增长速度随细胞数量的 增加而上升。如果微生物所处的环境条件能够不断得到更新，所需的营养物质能够及时得到供应和保障，这种增长速度可以一直保持下去。这就是连续投料发酵可以获得高产气率的理论根据。 3.平衡期 微生物细胞经过一定时期高速繁殖后，由于养料的消耗和代谢产物的积累，以及其环境条件(如酸碱度，氧化还原势等)的变化使得细胞繁殖速度减慢，少数细胞开始死亡，因此表现在一定时期内繁殖速度与死亡速度相对平衡。这一时期发酵液内细胞总数达到最高水平，是积累代谢产物的重要时期。 4.衰亡期 由于培养基中营养物质的显著减少，环境条件越来越不适宜微生物的生长繁殖，细胞死亡速度加快，以至细胞死亡数目大大超过新生数目，活菌总数明显下降。通过以上对微生物生长规律的分析，微生物在旺盛生长期内生长的速度高，生理活性也最强，如采用这一时期的微生物进行接种就可以缩短适应期。在发酵工艺上，采用连续投料发酵的方法，可以保证微生物始终在适应条件下旺盛生长，从而获到较高的产气量。 沼气 - 相关用途 农村户用沼气池生产的沼气主要用来做生活燃料。修建一个容积为10立方米的沼气池，每天投入相当于4头猪的粪便发酵原料，它所产的沼气就能解决一家3―4口人点灯、做饭的燃料问题。沼气还可以 用于农业生产中，如温室保温、烘烤农产品、储备粮食、水果保鲜等。沼气也可发电做农机动力，大、中型沼气工程生产的沼气可用来发电、烧锅炉、加工食品、采暖或供给城市居民使用。 要使沼气池正常启动，首先，要选择好投料的时间，然后准备好配比合适的发酵原料，入池后原料搅拌要均匀，水封盖板要密封严密。一般沼气池投料后第二天，便可观察到气压表上升，表明沼气池已有气体产生。最初，要将产生的气体放掉(直至气压表降至零)，待气压表再次上升时，在灶具上点火，如果能点燃，表明沼气池已经正常启动。如果还不能点燃，照上述方法再重试一次，还不行，则要检查沼气的料液是否酸化或其它原因。经检查沼气池的密封性能符合要求即可投料。沼气池投料时，先应按要求根据发酵液浓度计算出水量，向池内注入定量的清水，将准备的原料先倒一半，搅拌均匀，再倒一半接种物与原料混合均匀，照此方法，将原料和菌种在池内充分搅拌均匀，净沼气池密封。农村沼气发酵的适宜温度为15?—25?。因而，在投料时宜选取气温较高的时候进行，北方宜在3月份准备原料，4—5月份投料，等到7—8月份温度升高后，有利于沼气发酵的完全 进行，充分利用原料;南方队5月份可以投料外，下年宜在9月份准备原料，10月投料，超过11月份，沼气池的启动缓慢，同时，使沼气发酵的周期延长。在具体某一天什么时间投料，则宜选取中午进行投料。 沼气 - 配制原料 农村沼气发酵种类根据原料和进料方式，常采用以秸秆为主的一次性投料和以禽畜粪便为主的连续进料两种发酵方式。现以后一种方式举例说明。中国农村一般的家庭宜修建6立方米水压式沼气池，发酵有效容积约5立方米。由于不同种类畜禽粪便的干物质含量不同，现以猪粪为例计算如何配制沼气发酵原料。猪粪的干物质含量为18%左右，南方发酵浓度宜为6%左右，则需要猪粪1200公斤，制备的接种物500公斤(视接种物干物质含量与猪粪一样)，添加清水3300公斤;北方发酵浓度宜在8%左右，则需猪粪约1700公斤左右，制备的接种物500公斤，添加清水2800公斤，在发酵过程中由于沼气池与猪圈、厕所修在一起，可自行补料。 制备沼气发酵接种物，农村沼气发酵接种物一般采用老沼气池的发酵液添加一定数量的人畜粪便。比如，要制备500公斤发酵接种物，一般添加200公斤的沼气发酵液和300公斤的人畜粪便混合，堆沤在不渗水的坑里并用塑料薄膜密闭封口，1周后即可作为接种物。如果没有沼气发酵液，可以用农村较为肥沃的阴沟污泥250公斤，添 加250公斤人畜粪便堆沤1周左右即可;如果没有污泥，可直接用人畜粪便500公斤进行密闭堆沤，10天后便可作沼气发酵接种物。 沼气 - 修建好处 沼气工艺 兴办沼气的好处很多，综合起来主要有以下几个方面: (一)兴办沼气有利于解决农村能源问题。一户3―4口人的家庭， 修建一个10立方米的沼气池，只要发酵原料充足，并管理得好，就能解决点灯、煮饭的燃料问题。 (二)兴办沼气有利于促进农业生产发展。兴办起沼气后，大量畜禽粪便加入沼气池发酵，即可生产沼气，又可沤制出大量优质有机肥料，扩大了有机肥料的来源。凡是施用沼肥的作物不仅增强了抗旱防冻的能力，而且提高秧苗的成活率。施用沼肥不但节省化肥、农药的喷施量，也有利于生产绿色无公害食品。 (三)兴办沼气有利于促进畜牧业的发展。办起沼气后，有利于解决“三料”(燃料、饲料和肥料)的矛盾，促进畜牧业的发展。 (四)兴办沼气有利于改善卫生条件。凡是建了沼气池的农民都体会到，利用沼气当燃料，无烟无尘，清洁方便。一些粪便、垃圾、生活污水等都是沼气发酵的好原料，随着这些原料进入沼气池的病菌、寄生虫卵等，在沼气池中密闭发酵而被杀死。从而改善了农村的环境卫生条件，对人畜健康都有好处。 (五)兴办沼气有利于保护生态环境。兴办沼气解决了农民的燃料问题，减少森林砍伐和牛羊对山场的破坏，有利于保护林草资源，促进植树造林的发展，减少水土流失，改善农业生态环境。 (六)兴办沼气有利于解放劳动力。办起沼气后，过去农民拣柴、运煤花费的大量劳动力就能节约下来，可以投入到农业生产第一线上去。广大农村妇女通过使用沼气，从烟熏火燎的传统炊事方式中解脱出来，节约了生火做饭的时间，减轻了家务劳动。沼气是一种清洁能源，所以各国都在农村推广。 应用意义 1.农村户用沼气推广、应用的现状 目前，中国沼气池的推广应用规模居世界首位，国家计划到2010年，要达到2600万口。由此，建池数量将占到全国适宜沼气发展农户的20%。然而，如此巨大的建池量和惊人的发展速度，带来的管理压力可想而知。技术干部不但要负责新建池的规划、放线、施工，还要负责旧池管护使用中出现的各种故障的排除和综合利用技术的指导、等工作。 2.推广应用户用沼气的意义 (1)沼气不仅能解决农村能源问题，而且能增加有机肥料资源，提高质量和增加肥效，从而提高农作物产量，改良土壤;(2)使用沼气，能大量节省秸秆、干草等有机物，以便用来生产牲畜饲料和作为造纸原料及手工业原材料;(3)兴办沼气可以减少乱砍树木和乱铲草皮的现象，保护植被，使农业生产系统逐步向良性循环发展;(4)兴办沼气，有利于净化环境和减少疾病的发生。这是因为在沼气池发酵处理过程中，人畜粪便中的病菌大量死亡，使环境卫生条件得到改善;(5)用沼气煮饭照明，既节约家庭经济开支，又节约家庭主妇 的劳作时间，降低劳动强度;(6)使用沼肥，提高农产品质量和品质，增加经济收入，降低农业污染，为无公害农产品生产奠定基础。常用的物质循环利用型生态系统主要有种植业—养殖业—沼气工程三结合、养殖业—渔业—种植业三结合及养殖业—渔业—林业三结合的生态工程等类型。其中种植业—养殖业—沼气工程三结合的物质循环利用型生态工程应用最为普遍，效果最好。 常见问题 1.常见问题包括的三个方面:农户在使用沼气或沼气池运行管理过程中，最常见的问题概括来讲，有这样三个方面: 一是用户缺乏沼气池运行管理的知识，无法保证正常、持续地用上并用好沼气; 二是用户对灶具等沼气配套设备的自查、保养、维修能力较弱; 三是一些农户对沼气给生活带来的变化和好处认识不足。 2.常见问题的具体表现和排除方法 (1)发酵料液偏酸或偏碱。沼气池正常产气，要求的料液酸碱度在ph=6~8之间，均可产气，以ph=6.8~7.5产气量最高。辨别的最简单方法是用眼睛去观察，当发现沼气池中的料液有点儿泛蓝色即表明料液偏酸了;如果是料液上泛起一层白色的蒙就说明料液偏碱了。a.当发现料液偏酸时，就取3~4公斤石灰兑上4~5桶清水，先充分搅匀后再直接从进料口倒入池中并搅拌，使石灰澄清液与池中的料液充分接触。b.当料液偏碱时，就用事先铡成2~3公分长的青杂草浇上猪 或牛的尿液并在池外堆沤处理2~3天，再从进料口投入池中并搅拌均匀，使新加入的青杂草与池中料液充分接触，使其尽快恢复正常。 (2)长期以猪粪作沼气池的发酵原料，气压高却点不着火或燃烧时间短。传统的养猪习惯以粮食喂猪为主，猪粪中的碳氮比的含量为C:N=13:1，而在其它条件都具备的情况下，碳氮比的含量C:N=25~30:1才能保证正常产气，所以会出现点不着等情况。A.利用每年春秋两季大出料的时机给沼气池中加入1方牛粪。B.在平常的入料过程中加入适量的富碳原料，如:麸皮、秕壳、碎秸秆等农作物的残余物。 (3)发酵原料充足或料液发酵正常，但产气量不足。出现这种问题的原因是:发酵料液在池中形成沉淀或料液表面形成结壳。解决办法是:坚持经常性地搅拌沼气池发酵料液。 (4)沼气池及输气管路等出现漏气。沼气出现漏气有多种情况:a.输气管路等不漏气，但气压不上升且人为加压后又较快降压1个以上，沼气池发酵间漏气。剔除表面密封剂，重新粉刷2~4遍后，重新刷密封剂。b.水封圈有气泡或密封胶泥局部变黑，密封盖漏气。重新封盖，水封圈加满水，长期保证水封圈有水。c.安装沼气的房间能闻到臭鸡蛋味或硫磺味，输气管路、开关漏气或净化器„U‟型壶的密封盖破裂。用洗衣粉水查找漏气部位，更换损坏的零部件。d.只在做饭或点灯时能闻到臭鸡蛋味，脱硫剂失效。更换净化器中的脱硫剂。 可行建议