生物质能工程复习提纲.docx

《生物质能工程》复****提纲第一章 绪论1、什么是生物质能源?指由太阳能转化而来的以化学能形式储存在生物质中的能量。即:利用自然界的植物、粪便以及城乡有机废物转化成的能源。2、什么是新能源?新能源又称非常规能源,指刚开始开发利用或正在积极研究、有待推广的能源,如太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核聚变能等。3、什么是可再生能源?指在自然界中可以不断再生、永续利用的能源,具有取之不尽,用之不竭的特点,主要包括太阳能、风能、水能、生物质能、潮汐能、地热能和海洋能等。4、什么是常规能源?又称传统能源,指已能大规模生产和广泛利用的一次能源。如煤炭、石油、天然气、水,是促进社会进步和文明的主要能源。5、生物质资源的特点可再生性和无污染性6、纤维素类生物质资源包括哪些纤维素类生物质资源主要由:纤维素、半纤维素、木质素构成。7、能源植物按植物中主要物质化学类别分:(1)糖类能源植物;(2)淀粉类能源植物;(3)纤维素类能源植物;(4)油料能源植物;(5)烃类能源植物;(续随子、绿玉树等)8、重要能源植物有哪些?(1)甜高粱;(2)能源甘蔗;(3)油料植物草本油料:大豆、油菜、花生、棉籽、向日葵、芝麻;木本:油棕榈、黄连木、油桐、麻风树(小桐子)、桉树、光皮树、油茶、橄榄等;产油藻类。(4)石油植物:桉树、大戟科乔木、苏木科油楠属、霍霍巴、马尾松、苦配巴、香槐、黄鼠草等;(5)草本植物:芒属作物。(芒草)第三、四章 沼气工程1、什么是沼气?有机物在厌氧和其他适宜条件下,经沼气发酵微生物分解代谢,产生以 CH4 和 CO2 为主的混合气体,称为沼气。2、沼气的来源有什么?有什么用途?(1)来源:沼气发酵是一个由多种类群细菌参与完成的,通过分解有机物并产生以 CH4 和 CO2 为主要产物的,复杂的微生物学过程。(2)用途:热利用、光利用、肥料利用、生防制剂利用。(综合利产酸阶段产甲烷阶段用)3、沼气的理化性质混合气体,无色,略有臭味,主要成分见表 4-1,其中 CH4 占总体积 50%~70%,CO2 占 25%~45%,除此之外还有少量的H2、N2、H2S、O2、CO、NH3 等。4、厌氧沼气发酵的主要反应过程及其原理(1)两阶段学说:1936 年由 Barker 首次提出,简要描述了沼气的发酵过程,该理论认为沼气发酵可分为两个阶段,即产酸阶段和产甲烷阶段;不溶性有机物可溶性有机物细菌细胞细菌细胞有机酸、醇、CO2、H2其他产物CH4、CO2(2)三阶段理论和四阶段理论1979 年,Bryant 等人提出,将沼气发酵过程分成由三大代谢类群微生物引起的三阶段理论,即水解阶段、产酸阶段和产甲烷阶段;与 Bryant 等人提出三阶段理论同时,Zeikus 等人提出了沼气发酵四阶段理论,该理论在三阶段理论的基础上增加了耗氢产乙酸过程,即由耗氢产乙酸菌把 H2 和 CO2 转化为乙酸(CH3COOH),形成了:水解阶段、发酵(或酸化)阶段、产乙酸阶段、产甲烷阶段;复杂有机物(碳水化合物、蛋白质、脂类)Ⅰ 发酵性细菌脂肪酸(丙酸、丁酸、乳酸等)、醇类Ⅱ 产氢产乙酸细菌乙 酸Ⅳ耗氢产乙酸细菌H2+CO2Ⅲ 产甲烷细菌CH4+CO25、沼气发酵的微生物类群(1)发酵性细菌水解纤维素、蛋白质、脂类为可溶性糖类、肽、氨基酸和脂肪酸等。水解菌(大多为厌氧菌,也有兼性菌):梭状芽孢杆菌、拟杆菌、丁酸菌、嗜热双歧杆菌、产气梭状芽孢杆菌、产琥珀酸梭状菌、北京丙酸杆菌和产氢螺旋体等。(2)产氢产乙酸菌将上述分解物(主要为有机酸)进一步分解为乙酸、H2 和 CO2(3)耗氢产乙酸菌将 H2 和 CO2 合成为乙酸,以及代谢糖类产生乙酸。(4)产甲烷菌甲烷形成是由一群生理上高度专化的细菌——产甲烷菌所引起的。产甲烷菌是厌氧消化过程中所形成的食物链中的最后一组成员。将乙酸和 H2/CO2 转化为沼气。6、沼气发酵工艺条件(1)严格厌氧环境(2)发酵温度(8 ℃ ~65℃),发酵温度对沼气发酵产气效率的影响如下图:,其中常温:15~30 ℃中温:35 ℃左右高温:55 ℃左右(3)发酵原料粪便、秸秆等农业有机废弃物及酒糟、糖渣、高浓度有机肥水等工业有机废弃物。基本概念:TS、VS、灰分(图 4-3)。(4)料液浓度(以 TS 浓度计算)6%~12%,南方偏低、北方偏高,夏天偏低、冬天偏高。(5)酸碱度沼气微生物最适宜的 pH 值范围是 ~。(6)产气量、产气速度、产气率产气量:完全分解产生沼气的总量(产气潜力),m3;产气速度:单位时间的产气量,m3/h;产气率:单位时间、单位体积的产气量, m3/h·m3(7)C、N、P 等营养元素比例C:N 一般(20~30):1 为佳;C:N:P 比例以 10:4: 为宜。(8)添加剂和抑制剂(9)搅拌(10)接