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水中的气泡为什么一点就着?


    编者的话:最近大学生村官小杨碰到了一件麻烦事儿,他所在的村庄大力发展清洁能源,计划在全村推广建设农村户用沼气池,村支书把宣传发动村民建池的光荣任务交给了小杨。小杨查阅了大量的资料,犯难了:这建设农村户用沼气池真是好!不过这技术性专业性也忒强了,怎么样才能讲得通俗易懂让村民听得明白用起来方便呢?于是他向业内博学多才、阅历丰富的沼气博士请教。沼气博士一琢磨:得!不如干脆开一个讲座吧!于是,就开张啦!从今天起他将就沼气的历史沿革、发展现状、扶持政策、技术要领、注意事项等方方面面的知识讲个清楚明白。也希望有更多知道沼气故事、技术小知识的朋友来函与读者一起分享,也当一回沼气博士。本期讲坛沼气博士先唠唠沼气家族光荣的历史。

    沼气家族的来源

    在千姿百态的生物世界中,存在着一种人们肉眼看不见、摸不着的微生物,它能为人类提供能源。提起微生物,往往使人们想起它会使食物腐烂变质,也会使人类感染上各种疾病。因此,人们对它们既害怕又憎恶。但是,在微生物家族中,因为种类不同,它们的作用也不尽相同,有的会给人类带来灾难,有的会给人类带来幸福。在微生物中,能为人类提供能量的甲烷细菌和酵母菌,可以生产出沼气和酒精。说到沼气,顾名思义就是沼泽里的气体。

    我们经常会看到,在沼泽地、污水沟或粪池里,有气泡冒出来。如果人们划着火柴,可以把它点燃,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,适宜的温度、湿度下,经过微生物发酵作用产生的一种可燃烧气体。沼气的主要成分是甲烷,约占所产生的各种气体的60%~80%。甲烷是一种理想的气体燃料,无色无味,与适量空气混合后即产生燃烧。每立方米纯甲烷的发热量为34000焦耳,每立方米沼气的发热量约为20800~23600焦耳。也就是说1立方米沼气完全燃烧后,能产生相当于0.7千克无烟煤提供的热量。

    沼气的成长史

    沼气的形成过程大致可分为两个阶段,首先将各种复杂的有机物转化为低级脂肪酸,例如丁酸、丙酸、乙酸;然后把它们继续转化为甲烷和二氧化碳。目前,世界各国已经开始将沼气用作燃料和用于照明,用沼气代替汽油、柴油,发动机器的效果也很好。将它作为农村的能源,具有许多优点。例如,修建一个平均每人l~1.5平方米的发酵池,就可以基本解决一年四季的燃料和照明问题。人、畜的粪便以及各种作物秸秆、杂草等,通过发酵后,既产生了沼气,还可作为肥料,而且由于腐熟程度高使肥效更高,粪便等沼气原料经过发酵后,绝大部分寄生虫卵被杀死,可以改善农村卫生条件,减少疾病的传染。现在,沼气的应用正在各国农村推广,沼气能源的开发利用,已经取得较好的成绩。

    沼气是由意大利物理学家A.沃尔塔于1776年在沼泽地发现的,1916年俄国人Β.П.奥梅良斯基分离出了第一株甲烷菌(但不是纯种),中国于1980年首次分离甲烷八叠球菌成功。目前,世界上已经分离出的甲烷菌种近20株。

    沼气装置的诞生

    世界上第一个沼气发生器(又称自动净化器)是由法国L.穆拉于1860年将简易沉淀池改进而成的。后人于1925年在德国、1926年在美国分别建造了备有加热设施及集气装置的消化池,这就是现代大、中型沼气发生装置的原型。第二次世界大战后,沼气发酵技术曾在西欧一些国家得到发展,但由于廉价的石油大量涌入市场而受到影响。后随着世界性能源危机的出现,沼气又重新引起人们的重视。1955年新的沼气发酵工艺流程──高速率厌氧消化工艺产生。它突破了传统的工艺流程,使单位池容积产气量(即产气率)在中温下由每天1立方米容积产生0.7~1.5立方米沼气,提高到4~8立方米沼气,滞留时间由15天或更长的时间缩短到几天甚至几个小时。

    中国于20世纪20年代初期由罗国瑞在广东省潮梅地区建成了第一个沼气池,随之成立了中华国瑞瓦斯总行,以推广沼气技术。目前中国农村户用沼气池的数量达到1300万座。而高速率厌氧消化工艺生产性试验装置已在糖厂和酒厂正常运行。    

    (彭惠玲)


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