메탄가스는 공기 (예: 늪지) 에서 격리된 유기물 (예: 짚, 잡초, 나뭇잎, 인축배설물 등 폐기물) 이 일정한 온도, 습도, 산도 조건 하에서 미생물작용 (발효) 에 의해 생성되는 가연성 가스이다. 메탄가스는 60 ~ 70% 의 메탄과 이산화탄소, 황화수소, 질소, 일산화탄소를 함유한 기체 혼합물이다. 소량의 황화수소가 함유되어 있어 약간의 냄새가 난다. 발효는 많은 미생물을 포함하는 복잡한 생화학 변화이다. 반응은 크게 두 단계로 나눌 수 있다: (1) 미생물은 복잡한 유기물의 설탕, 지방, 단백질을 저급지방산, 알코올, 알데히드, 이산화탄소, 암모니아, 수소, 황화수소 등과 같은 단순한 물질로 분해한다. (2) 일부 간단한 물질은 메탄균의 작용으로 메탄으로 전환된다.
바이오가스를 정상적으로 생산하려면 미생물의 생존과 번식을 위한 좋은 조건을 만들어야 한다. 바이오 가스 소화기는 다양한 조건을 충족시켜야합니다. 우선 늪지대는 폐쇄해야 한다. 유기물을 메탄가스로 발효시키는 것은 각종 염산균 활동의 결과이며, 염산균을 위해 산소 부족 환경을 조성해야 한다. 늪지를 지을 때는 공기를 차단하여 밀폐하고 공기가 통하지 않도록 주의해야 한다. 둘째, 늪지 내에서는 20 ~ 40 C 를 유지해야 한다. 이 온도에서는 보통 가스 생산률이 가장 높기 때문이다. 셋째, 늪에는 충분한 양분이 있어야 한다. 생존과 번식을 위해서는 미생물이 발효물질로부터 영양을 흡수해야 한다. 늪지의 발효 원료 중 인축똥은 질소를 제공하고 농작물 짚 등 섬유소는 탄소를 공급할 수 있다. 넷째, 발효 원료는 적당량의 수분을 함유하고, 늪지 발효 원료 중 보통 80% 정도를 요구한다. 과다하거나 너무 적으면 모두 산기에 불리하다. 다섯째, 늪지의 pH 값은 일반적으로 7 ~ 8.5 로 조절된다.
메탄가스는 이탈리아 물리학자 A. 볼타가 1776 년 늪에서 발견한 것이다. 19 16 년, 러시아 β Omelyanski 는 첫 번째 메탄균 (순수하지는 않음) 을 분리했다. 현재 세계에서 거의 20 그루의 메탄이 분리되었고, 우리나라는 1980 에서 처음으로 메탄구균을 분리하는 데 성공했다.
세계 최초의 바이오가스 발생기 (일명 자동청정기) 는 프랑스의 L. Mullah 가 1860 년에 간단한 침전조에 의해 개량되었다. 독일은 1925 와 미국이 1926 에 난방 시설과 가스 수집 장치가 있는 늪지를 건설하여 현대 중대형 바이오가스 발생기의 원형이다. 제 2 차 세계대전 이후 일부 서유럽 국가들은 바이오가스 발효 기술을 발전시켰지만 값싼 석유가 시장에 유입되는 영향을 받았다. 이후 글로벌 에너지 위기가 나타나면서 바이오가스는 다시 한 번 사람들의 관심을 끌었다. 1955 새로운 바이오 가스 발효 공정인 고속 혐기성 소화 공정이 등장했습니다. 그것은 단위 풀 볼륨 가스 생산률 (즉, 가스 생산율) 을 하루 0.7 ~ 1.5 입방미터에서 중온하 4 ~ 8 입방미터의 바이오가스로 올리고, 체류 시간은 15 일에서 며칠 또는 몇 시간으로 단축한다. 1920 년대 초, 중국은 나국서가 광둥조미에 최초의 늪지를 건설한 뒤 중국 서가스 본사를 설립하여 바이오가스 기술을 보급하였다. 65438 년부터 0985 년까지 전국 농촌 가정용 늪지는 500 만 명에 달했다. 현재 우리나라의 고속 습산소 소화공예 생산성 실험장치는 이미 설탕 공장과 주류 공장에서 정상적으로 운영되고 있다.
메탄가스는 메탄 (CH4) 과 이산화탄소 (CO2) 를 주성분으로 하는 혼합 기체이다. 메탄은 60 ~ 70%, 이산화탄소는 30 ~ 40%, 수소, 일산화탄소, 황화수소, 산소, 질소 등 소수의 가스를 차지한다. 메탄가스는 가연성 가스 메탄을 함유하고 있기 때문에 연료로 사용할 수 있다. 메탄가스는 세균이 혐기성 조건 하에서 유기물을 분해하는 산물이다. 도시 유기쓰레기, 오수 처리장 슬러지, 농촌 인축배설물, 농작물짚 등. 바이오 가스를 생산하는 원료로 사용할 수 있습니다. 세균이 유기물을 분해하는 과정은 크게 두 단계로 나눌 수 있다. 1 단계, 복잡한 고분자 유기물은 저분자 유기물 (예: 아세트산, 프로피온산, 부티르산 등) 로 전환된다. 2 단계에서 1 단계의 산물은 메탄과 이산화탄소로 전환된다.
이 과정에서 발효분해는 각종 세균 상호 작용의 결과이다. 바이오가스 발효를 계속하기 위해서는 바이오가스 발효에서 각종 미생물에 필요한 생존 조건을 제공하고 유지해야 한다. 메탄을 생산하는 세균은 습산소이므로 소량의 산소가 그 성장과 번식에 심각한 영향을 미칠 수 있다. 이것은 산소를 차단할 수 있는 밀폐 소화기가 필요하다. 온도는 혐기성 소화 과정에서 중요한 요소입니다. 메탄균은 0 ~ 80 C 의 온도 범위 내에서 생존할 수 있다. 저온 (20 C), 중온 (30 C), 고온 (50 C) 에 적응할 수 있는 세균은 종류가 다양하며 각각 65438 05 C, 35 C, 53 C 정도입니다. 메탄균 성장과 번식에 가장 적합한 pH 값은 약 7.0-7.5 이다. 이 범위를 넘으면 혐기성 소화의 효율이 떨어진다. 혐기성 소화에서 폐기물 발효를 담당하는 세균도 질소, 인 및 기타 영양소가 필요하다. 탄소와 질소비에 따르면 늪에 투입되는 원료의 비율은 20: 1-25: 1 과 같아야 한다. 게다가, 바이오가스 발효에 영향을 미치는 유해 물질의 농도도 통제해야 한다.
농촌에서는 어떻게 바이오가스를 개발하고 이용하는가?
4-5 식구의 가정은 보통 8 입방미터의 늪지를 짓는 것으로 충분하다.
둘째, 보통 2,000 원 정도 필요합니다. 주로 재료비 1000 원 정도, 시멘트, 모래, 벽돌, 약간의 철근 수영장 기술자 급여 300 위안 이상; 바이오가스 설비는 늪지, 압력계, 파이프, 탈황기 등과 같은 300 원 이상입니다. 풀 자격 약 150 위안 발굴; 쿨리 비용은 150 원 정도가 아닙니다.
셋째, 바이오 가스는 액화와 충전이 어렵습니다. 메탄가스의 주성분은 메탄이기 때문에 액화점의 온도가 너무 낮아 필요한 압력이 너무 높다.