沼气的构成和应用 [复制链接]

第5版()
专栏：科学知识

沼气的构成和应用
昭彦
生物能源——沼气因主要产自池沼而得名。它概括了“池沼中所产生的全部气体。沼气除含有大量的甲烷（一般为60％—70％）外，尚含有30％—35％的二氧化碳，氢气，还有一些更高级的碳氢化合物。
甲烷的分子由碳和氢组成，这两种元素都是可以燃烧生热的。在标准情况下，一般沼气含甲烷量为60％—70％，即一立方米的沼气，约可放热五千五百至六千五百千卡。
将人畜粪便、垃圾、麦秆、稻草、杂草、枯枝落叶等有机废物，在摄氏20—40度、含水量80％—90％的条件下密闭起来，经过一定时间，让嫌气性细菌进行发酵分解，就能产生多量可燃气体——沼气。
沼气资源非常丰富，我国沿海地区是聚集有机物的最好地区。大量的水草，各种浮游在海中的动植物体及其他有机物，随着海潮进退层层沉积，在缺氧的情况下被嫌气细菌分解，形成层层厚薄不等的腐朽有机淤泥，逐渐产生一种可燃气体，封闭在地下水位和肥粘土等不透气的土层下面，这就是天然地下气。
无论是在城市和乡村、山区和平原，污水沟塘都有大量的沼气产生。在这些沟塘周围，杂草丛生，池内有鱼、虾、龟、蟹等遗体和植物的残体，还有家庭的污水、垃圾倾入，沉积池底，在适当的温度下，经过甲烷菌的作用发酵后就产生沼气。据测验在三平方米的沟塘内，一小时可取出沼气一立方米。另根据安徽省阜阳县的调查，全县共有池塘二万九千处，总面积有二千三百七十万平方米，按每平方米日产沼气零点零二立方米计算，全县日产沼气可达四十七万立方米。其中以多年老沟塘为好，塘底污泥多，不但产气多，而且比较稳定。
除利用天然地下气、沟塘沼气之外，人造沼气池在我国很多地区已推广利用，就拿安徽省阜阳县一县为例，就建造了四万八千个人造沼气池，产生了大量沼气，供人利用。
人造沼气池除了要保证池子不漏水，盖子不跑气外，配料是一个关键性的问题，因此对配料的要求是发酵快，产气多，肥效高。
凡含有纤维、蛋白质、脂肪、糖类的物质，经过发酵都能产生沼气。如稻草、麦秆、杂草、青棵树叶、粪便、垃圾、污水等都是生产沼气的很好原料。由于温度条件和含量比例不同，产气量也不同。根据资料及我们的实践证明，一吨污泥产沼气六百四十立方米，一吨青草可产沼气六百三十立方米，每吨猪粪可产沼气六百一十立方米，每吨人粪产沼气五百六十一立方米，如果利用酒厂、纸厂废水，每吨可产三百—六百立方米沼气。其中以青草、稻草、污泥、猪粪等产气量最高。
在配料的时候，应注意碳素和氮素的配合，一般要求碳二十五比氮一。要达到产气快，可采取以下几种办法：
一、在配料时，特别是第一次配料时，应加配5％—10％的污水，以便甲烷菌接种，促进产气；二、纤维性强的物质，如麦秸、稻草、干草等，要经高温堆肥处理后放入发酵池内；三、料、水要分别兑入池内，以免影响池液温度。经验表明，采用牛、马粪温度较高，发酵较快。
沼气利用与积肥相结合，不但给农村提供一个新的能源，而且给农业增产上提供一个新的肥源。肥料的来源主要是两个方面：一个是农家肥料，一个是化学肥料。农家肥料实质上就是植物的还原，人畜食用谷物以后，变为粪便，还给土地。人畜粪便或青草等，在提取沼气以后，不但不减少肥效，而且大大增加了肥效。据苏联资料介绍，施用发酵后的肥料平均提高产量25％—30％。我国江苏省睢宁王集人民公社的试验，也得到同样的结果，他们用沼气肥料追肥，使玉米试验田增产36.6％。安徽阜阳城关公社周庙大队，今年施用沼气肥料的小麦，每亩较去年增产二百斤，水稻增产25％。
沼气可以当作燃料，用来烧火做饭，点灯照明。以阜阳为例（据1959年9月底统计），全县一百二十万人口，牲口十二万头，猪三十万头，土地二百五十九万亩，一年所获粪便，如果用三分之一做发酵原料，按每吨出沼气二百立方米，可生产沼气一亿四千万立方米，即可解决全年点灯、做饭需要。又如一个一百人的食堂如全用干草烧水、煮饭，全年约需十一万斤干草，如果将这些干草经沼气发酵就可以获得一千一百万斤水肥，一万六千立方米沼气，可以完全解决这一百人全年吃饭的燃料问题。
沼气用作动力的意义，不仅是以廉价的气体燃料代替价格较贵的液体燃料或煤炭，更重要的是给目前农村迫切所需要的动力、燃料开辟一个新的能源。目前农村中的固定动力，主要是柴油机、锅驼机、煤气机。一台三匹半马力的煤气机，身重九十公斤，一套煤气发生炉和过滤设备也是九十公斤，改用沼气以后，就不用九十公斤的全套煤气发生设备，用同样重量的钢铁可以制造两台机器。再从石油成本和供应情况看，一公斤汽油要八角到九角钱，一立方米沼气的能量合零点七公斤汽油，还不到一角钱。而这种能源农村到处都有，不要从外地运来。利用沼气代替油料，保证了农村动力机械的油料供应，而且大大降低了农业生产成本。事实上汽油机，煤气机，柴油机，都可改用沼气。一立方米沼气可发电一点二五瓩，供二十五支光电灯五十个点一个小时。
沼气不仅是人们生活中的廉价燃料和动力能源，而且可以制造多种化工产品。利用沼气，通过物理化学作用，可制造化工产品不下百种甚至千种；如甲醇、甲醛、乙醚、乙炔、盐酸、氯仿、碳黑、合成汽油、塑料、橡胶、人造纤维、染料等皆是。
目前沼气体积过大，既不便运输又不便储存，最好的办法是使沼气液化。液化后，它的体积可以大大缩小，运输或储藏都很便利。用液化沼气发动汽车、内燃机车，没有臭味，机器的外表将更清洁，操作也更容易。一立方米的液体甲烷，发出热能五百四十八万千卡，相当于五百二十二公斤汽油。如果广大城乡普遍利用沼气，将在农业机械化、电气化事业中起巨大的作用。