生物气

[拼音]：shengwuqi

[外文]：biogas

有机物质受微生物作用而生成的可燃气体。因最初发现它从沼泽底部发生，故也称沼气。

生物气原料来源广泛，除动植物和微生物的废弃物和残体外，还有生活和生产中的各种有机废物。通常，农作物秸秆、人畜粪便、城市垃圾以及发酵、皮革、制糖、造纸、制药、食品和某些有机合成等工业的有机废物，都可作为人工制取生物气的原料。这些原料的有机化学成分，主要是碳水化合物、蛋白质和脂类。

生物气生成机理

解释生物气生成过程的有较早的二阶段图式和较近的三阶段图式。按三阶段说（图1），第一阶段由发酵性细菌水解有机质，使碳水化合物、蛋白质和脂类等降解为有机酸、醇类、二氧化碳、氢、氨和硫化物等；第二阶段由产乙酸菌把有机酸和醇类降解为乙酸、二氧化碳和氢；第三阶段由产甲烷菌把乙酸分解为甲烷和二氧化碳，或利用氢还原二氧化碳而生成甲烷。有时可能还有第四类细菌利用氢还原二氧化碳而生成乙酸。

有机质在厌氧条件下降解时耗能很少，约90％的能量转入产物甲烷中。生物气的产率主要决定于原料的性质和成分，1公斤碳水化合物、蛋白质和脂类完全厌氧发酵时，理论上可分别产生甲烷约 0.37、0.49和1.04米3。一般生物气中含有甲烷55～65％，二氧化碳30～40％，还有微量的氢、硫化氢和氨等(发热量约20～25兆焦/米3)。产气率还与发酵过程的工艺条件有关。

厌氧发酵反应器

类型很多。按发酵温度区分，有高温（55°C左右）、中温（35°C左右）和常温（当地自然气温）三种工艺。按反应器进出料的连续性可分为连续发酵、半连续发酵和批量发酵。按发酵液在反应器中流动混合情况有搅拌混合式和塞流式等反应器。按反应器中微生物和有机物接触的方式，可分为厌氧生物膜法和厌氧活性污泥法。前者如厌氧过滤器和厌氧流化床等，反应器中的微生物附着在陶粒、砂粒、塑料粒或塑料盘片上生长，形成生物膜，借以保持和提高反应器中的微生物量，增加处理负荷。后者如普通发酵池和上流式厌氧污泥床等，反应器中的微生物形成活性污泥，和发酵液中的有机质相混合。此外，按反应器级数的多少，可分为单级、二级和多级发酵等。图2表示一种利用自产生物气进行气动搅拌的单级中温发酵装置。发酵原料液经过池外换热器提高温度后，从池底中心流入池内。池内也设有换热器，利用内燃机冷却水的余热和（或）锅产生的蒸汽或热水，使池内保持中温。

简况和展望

有机废物厌氧处理技术于19世纪下叶创始于法国。目前，世界上最大的厌氧发酵池容积已超过1万米3。中国20世纪50和70年代两次大规模在农村推广沼气，至1978年全国累计建立沼气池近700万个，广大农村家庭用上了沼气；在城市中利用厌氧发酵技术处理城市污水、粪便和工业有机废物的工作也有相当成绩。当前，生物气作为一种可再生的并有益于环境保护和生态平衡的新能源，正日益受到世界各国的重视，开发和研究工作已取得进展的有各种有机废物利用、海洋植物利用、高效高生产率发酵反应器研制以及厌氧发酵和热解气化联合制气新工艺研究等。

参考书目

Fuel Gas　Production　from Biomass