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沼气及发酵残留物的利用

沼气可用作化工原料,甲烷是有机合成的三大原料之一。从甲烷可合成多种氯甲烷类化合物。一氯甲烷可作溶剂、农药原料等用途,二氯甲烷作农药熏蒸剂、胶片原料等用途,三氯甲烷作溶剂、制冷剂用,四氯化碳作洗涤剂、灭火剂等用。甲烷在高温下可分解为碳和氢,进一步可制造乙炔,合成汽油、塑料、人造纤维等化工产品。

沼气是一种优质气体燃料,渣液中含有大量腐殖质和各类有机、无机盐类,是优质的有机肥料。随着科学技术的发展,沼气和渣液已在很多方面得到应用,经济效益明显,为合理利用生物质能源提供了有效途径。

沼气的利用

沼气的主要成分是甲烷(CH4)和二氧化碳(CO2),可用于农村生活(主要是炊事和照明)、农业生产和作为化工原料等方面。

在农业生产方面,可用于①加温与烘干:用沼气作能源,为孵化箱供热,温度均匀,无煤气和烟尘毒害,可增强雏鸡对各种疾病的抵抗能力,提高出雏率和雏鸡成活率。据实验测算,每只雏鸡用沼气能的费用只是用电能费用的1/10。并且还可以在养鸡房用沼气灯补充光照,提高母鸡产蛋率。用沼气红外线炉给蚕室加温,操作方便,成本低,升温快,有害气体少,可提高蚕茧的质量和产量。利用沼气炒茶、烘干药材、黄花菜等也有同样的良好效果。②用作动力燃料:将沼气用于煤气机时可直接通气使用,无需改装。用于汽油机时,只需在化油器前加一个沼气-空气混合器,就可以代替汽油运行。用于柴油机时则有两种改装方法,一是加装磁电机和火花塞,即将柴油机当作汽油机使用;另一种改装成双燃料发动机,即起动时先引入小量柴油作引火燃料,工作时再导入沼气燃烧。沼气作为内燃机燃料使用,除有无烟、少灰等优点外,还有一个重要的特性,就是抗爆性能较好,其辛烷值约为110,因此可在压缩比较高的柴油机内使用,而功率与原机相当。在正常工作下,每千瓦小时的耗气量为0.75立方米。③用于粮仓除虫和果品保鲜:根据沼气窒息性的特点,将沼气引入密闭的粮仓内,便可使粮食中的害虫窒息死亡。沼气用于柑桔储藏,可抑制柑桔的呼吸作用而保鲜,贮藏保鲜期为150天,好果率达90%,失重率为5%~9%。它们都有成本低、经济效益高、操作方便、无污染等优点。④用沼气给蔬菜增施二氧化碳:将沼气燃烧的热能和二氧化碳应用在保护地蔬菜生产上,增产效果比较明显。其方法是在保护地点燃烧沼气炉和沼气灯,每立方米沼气可产生0.975立方米二氧化碳,使大棚内的二氧化碳浓度达到1000~12000ppm,较大气中提高3~4倍。有的试验表明,在大棚内燃烧沼气炉,在早春还可以提高棚温2~4℃,叶片光合作用强度提高5%~18%,黄瓜、西红柿、柿子椒平均分别增产49.5%、21.5%、36%。⑤用沼气灯诱蛾灭虫:沼气灯光波长为36.50纳米,利用昆虫的趋光习性,诱蛾效果与黑光灯相似,可保护农作物和果林免受虫害。

沼气可用作化工原料,甲烷是有机合成的三大原料之一。从甲烷可合成多种氯甲烷类化合物。一氯甲烷可作溶剂、农药原料等用途,二氯甲烷作农药熏蒸剂、胶片原料等用途,三氯甲烷作溶剂、制冷剂用,四氯化碳作洗涤剂、灭火剂等用。甲烷在高温下可分解为碳和氢,进一步可制造乙炔,合成汽油、塑料、人造纤维等化工产品。

沼液的利用

沼液约占全部发酵残余物的1/2~1/3,含有多种可溶性物质,包括无机盐类,氨基酸、维生素、生长素等,还悬浮着大量的沼气发酵细菌。其中速效氮含量约占0.02%~0.1%。沼液通常有以下几种用法。①用作肥料:沼液是一种速效性肥料,一般作为追肥施用于农作物、果树、蔬菜,也可作根外喷施的叶肥。如沼液浓度高,为防止烧伤作物,应用水稀释后再施用。沼液宜随用随出,防止氮素挥发损失。中国北方将沼液加入堆肥中,可调节碳氮比例,促进堆肥腐熟。又由于沼气厌氧发酵过程中有杀灭虫卵、病菌的作用,所以沼液又是一种无害化肥料。②用作饲料:利用沼液作猪的添加饲料,能补充猪生长发育所需的多种营养物质,使猪少生病、生长快,并可节省饲料。在正常产气的沼气池内,取其出料间中层的沼液,放置或拌入饲料中一段时间后再喂。由于猪的不同生长发育阶段,其体重、摄食量等情况不同,喂沼液量也要因时因猪而异。③用于浸种育秧:谷种用袋盛装,每袋20~30千克,扎紧袋口,放入已产气的沼气池水压间内,浸泡48小时后,取出洗净沼水,以防止烂芽(沼液有催芽和刺激生长作用)。浸种期间,钾离子、磷酸根离子等因渗透作用,不同程度地被种子吸收,这些养分在秧苗生长过程中可增强酶的活性,加速养分运转和代谢过程。因此,采用沼液浸种育秧发芽率高,芽齐,粗壮;播种后,扎根快,生长旺;秧苗抗病、抗寒,成活率高;苗壮、根粗,栽插后返青快。

沼渣的利用

沼渣是经沼气发酵后,尚未被微生物消化或不能消化分解的残余物质,以及沉积下来的菌体。沼渣中含有大量的细菌蛋白、纤维素、木质素、腐植酸和其他有机物和无机化合物等,是无害化的优质肥料,还可利用做饲料、饵料等。①用作肥料:沼渣中氮、磷、钾等多种元素易被作物吸收。其中速效磷平均占总磷量的10%,速效氮、钾均在总量的50%以上。沼渣中还含有许多有机质和腐植酸,宜作基肥。农作物施用沼渣不仅能增加产量,降低成本,还能大量减少病虫害。利用沼渣作肥料可增加土壤有机质,增强土壤保肥保水能力。②用于养鱼:沼渣既可做鱼塘基肥,又可作追肥,一般水质的鱼塘,每公顷可施12~15吨沼渣作基肥。在鱼塘使用中,沼液和沼渣要交替施用,少施、勤施,沼液每次每公顷不超过4.5吨,沼渣每公顷不超过2.25吨为宜,每隔10~15天施一次,应在晴天上午进行沼液喷施或沼渣撒施。在中国7~9月份,气温高,鱼体生长快,需饵量大,浮游生物生长繁殖迅速,养分消耗多,此时追施沼液效果最佳。用沼渣、沼液养鱼比用牛粪养鱼平均增产达26%,同时,鱼苗成活率提高36%。③用于培养食用菌:培养料是将沼渣晒干,粉碎,加沼液。其配方是:50千克沼渣,60~70千克沼液,加1%石膏粉,1%磷酸二氢钾,1%尿素。利用沼渣栽培食用菌可代替牛粪或棉子壳,扩大了原料的来源,且杂菌少,品质好,可降低生产成本提高经济效益。沼渣也可用于养蚯蚓,花卉施肥等方面。

沼气、沼渣和沼液的综合利用

近年来,在中国农村有多种不同型式的发展,具有中国特色的庭院经济(见图),即以沼气为纽带,形成家庭农业生产的良性循环系统,综合经济效益显著,是促进农业生产走向良性生态平衡的一条有效途径。

庭院经济示意