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生物质能是来源于太阳能的一种可再生能源,具有资源丰富、含碳量低的特点,加之在其生长过程中吸收大气中的二氧化碳,因而用新技术开发利用生物质能不仅有助于减轻温室效应和生态良性循环,而且可替代部分石油、煤炭等化石燃料,成为解决能源与环境问题的重要途径。
厌氧发酵产生沼气是生物质能利用的一种重要形式,具有环境和经济效益兼得等优点,至2002年底,我国已建成户用沼气1027万户,年产沼气量37亿m<'3>,大中型沼气工程1500多处,年产沼气量18亿m<'3>(王革华,2005)。
沼气是一种具有较高热值的可燃气体,与其它燃气相比,其抗爆性能较好,是一种很好的清洁燃料,传统上大多利用沼气进行取暖、炊事和照明,大中型沼气工程产生的沼气量大,还可以用来发电。
沼气不是一种单纯气体,而是由二十多种气体组成的混合气体,其主要成分是甲烷和二氧化碳,另外还有少量的氢、一氧化碳、硫化氢氧气、氮气、氨气、磷化氢气体和碳氢化合物等,这些气体总量不超过5%。沼气的性质由组成它的气体性质及相对含量而决定,其中以甲烷和二氧化碳对沼气性质影响最大。通常这两种气体在沼气中的组成为:甲烷60-70%,二氧化碳40-30%。如以沼气中的甲烷体积占60%,二氧化碳体积占39%为例,甲烷重量百分比为35.35%,二氧化碳重量百分比为64.07%;沼气的容量为1.22kg/m<'3>,比重为0.943;沼气的热值为21.5 MJ/m<'3>。
沼气作为一种可再生能源日益受到人们的重视,但是在沼气生成的同时会生成硫化氢,尤其是含高浓度硫酸盐的有机废水,在进行厌氧处理时产生高浓度的硫化氢,这些硫化氢会通过抑制甲烷菌活性而影响厌氧反应器的处理效率和甲烷产量,并且硫化氢还是一种有害气体,对环境的危害极大。另外沼气中存在的二氧化碳也影响了沼气的有效利用,因此,必须减少H<,2>S和CO<,2>的含量。