本書以生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)為核心，結(jié)合近幾年沼氣技術(shù)領(lǐng)域的新技術(shù)與新發(fā)展，對第四版中部分陳舊內(nèi)容進(jìn)行了修訂和完善，系統(tǒng)補(bǔ)充了最新的數(shù)據(jù)和資料，詳細(xì)介紹了沼氣技術(shù)原理，戶用沼氣池的設(shè)計、施工及運行管理，沼氣工程的設(shè)計與施工和運行管理，沼氣能源化利用的基本原理、沼氣發(fā)電技術(shù)以及其他沼氣綜合利用技術(shù)，沼液加工利用技術(shù)和沼渣綜合利用技術(shù)和以沼氣為紐帶的生態(tài)農(nóng)業(yè)模式。
本書適用于廣大農(nóng)業(yè)技術(shù)人員，從事現(xiàn)代農(nóng)業(yè)建設(shè)和美麗鄉(xiāng)村建設(shè)的組織管理人員和基層沼氣建設(shè)工作者參閱，可作為農(nóng)業(yè)工程、生態(tài)農(nóng)業(yè)、可再生能源工程和農(nóng)業(yè)環(huán)境工程等領(lǐng)域科技工作者的參考資料，亦可作為高等院校相關(guān)專業(yè)師生的教材和參考書。
張全國，河南農(nóng)業(yè)大學(xué)，十一屆全國政協(xié)委員，民革中央委員，副校長，二級教授，博導(dǎo)，張全國,男，河南農(nóng)業(yè)大學(xué)副校長，二級教授，博士生導(dǎo)師，農(nóng)業(yè)部可再生能源新材料與裝備重點實驗室主任。一直致力于我國從事可再生能源與農(nóng)業(yè)工程領(lǐng)域的教學(xué)和科研工作。十一、十二屆全國政協(xié)委員、十二屆全國政協(xié)教科文衛(wèi)體委員會委員、民革中央委員等職。兼任教育部農(nóng)業(yè)工程類專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會副主任、農(nóng)業(yè)部第九屆科學(xué)技術(shù)委員會委員、中國農(nóng)業(yè)工程學(xué)會副理事長、中國高等教育學(xué)會工程熱物理專業(yè)委員會副理事長、中國沼氣學(xué)會副理事長、河南省可再生能源學(xué)會理事長、農(nóng)業(yè)部可再生能源新材料與裝備重點實驗室主任、《熱科學(xué)與技術(shù)(高等學(xué)校工程熱物理學(xué)報)》編委副主任、《International Journal of Agricultural and Biological Engineering (IJABE)》等雜志編委等職。
作為“首批國家教育部優(yōu)秀骨干教師”,近年內(nèi)作為主持承擔(dān)3項國家“863計劃”項目、5項國家自然科學(xué)基金項目、1項國家公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項、2項國家博士點基金項目、1項國家跨越計劃項目、1項國家農(nóng)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化基金等。1994年獲得河南省青年科技獎和河南省優(yōu)秀教師獎勵基金獎，1996年獲得河南省跨世紀(jì)學(xué)術(shù)和技術(shù)帶頭人和鄭州十大杰出青年，1998年獲得第三屆中國青年科技創(chuàng)業(yè)獎，2000年獲得民革全國先進(jìn)個人，2002年獲得河南省省管優(yōu)秀專家，2011年獲中國專利優(yōu)秀獎，2013年獲“全國政協(xié)優(yōu)秀提案獎”，2013年獲國家科技進(jìn)步二等獎，2014年獲教學(xué)成果二等獎等多項獎勵，15項成果獲省部級以上科技進(jìn)步獎。發(fā)表論文100余篇，授權(quán)專利19項。
第1章 緒論 001
1.1 沼氣技術(shù)發(fā)展歷程 001
1.2 沼氣技術(shù)在“雙碳”時代的作用 005
1.2.1 緩解我國化石能源供應(yīng)壓力 005
1.2.2 改善農(nóng)民生活環(huán)境及衛(wèi)生條件 005
1.2.3 控制局部地區(qū)環(huán)境污染 006
1.2.4 促進(jìn)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的改善 007
1.2.5 促進(jìn)新農(nóng)村建設(shè) 008
1.2.6 助力“雙碳”目標(biāo)實現(xiàn) 009
參考文獻(xiàn) 010
第2章 沼氣技術(shù)基礎(chǔ) 011
2.1 沼氣發(fā)酵微生物 011
2.1.1 沼氣發(fā)酵微生物種類 011
2.1.2 沼氣發(fā)酵微生物之間的關(guān)系 012
2.1.3 微生物沼氣發(fā)酵基本原理 012
2.2 沼氣發(fā)酵生化過程及其工藝調(diào)控 014
2.2.1 沼氣發(fā)酵原料 014
2.2.2 沼氣發(fā)酵原料的產(chǎn)氣特性 016
2.2.3 沼氣發(fā)酵原料的前處理 019
2.2.4 沼氣發(fā)酵工藝及控制條件 027
2.3 沼氣干發(fā)酵 054
2.3.1 沼氣干發(fā)酵機(jī)制 054
2.3.2 沼氣干發(fā)酵工藝類型 055
2.3.3 沼氣干發(fā)酵工藝條件控制 056
2.3.4 發(fā)酵過程管理 059
2.4 沼氣發(fā)酵潛力的動力學(xué)特性 060
2.4.1 沼氣發(fā)酵反應(yīng)的吉布斯自由能變化 060
2.4.2 氫分壓對揮發(fā)性脂肪酸降解的影響 062
2.4.3 沼氣發(fā)酵動力學(xué) 065
2.5 沼氣提純技術(shù) 072
2.5.1 沼氣脫水工藝及裝置 073
2.5.2 沼氣脫硫工藝及裝置 075
2.5.3 沼氣脫二氧化碳工藝及裝置 087
2.6 純化沼氣應(yīng)用技術(shù) 090
2.6.1 純化沼氣并入燃?xì)夤芫W(wǎng)作為燃?xì)夥矫娴膽?yīng)用 091
2.6.2 純化沼氣在車用燃料方面的應(yīng)用 091
2.6.3 純化沼氣在沼氣燃料電池方面的應(yīng)用 092
參考文獻(xiàn) 093
第3章 戶用沼氣池的設(shè)計、施工及運行管理 095
3.1 戶用沼氣池的設(shè)計 095
3.1.1 沼氣池設(shè)計原則 095
3.1.2 戶用沼氣池的常用池形及其特點 095
3.1.3 沼氣池設(shè)計參數(shù)的確定 099
3.1.4 沼氣池設(shè)計計算 100
3.2 戶用沼氣池施工工藝 101
3.2.1 建池時間的選擇 101
3.2.2 池形選擇 102
3.2.3 建池地址的選擇 102
3.2.4 施工工藝的選擇 103
3.2.5 建筑材料的選擇 103
3.2.6 土方工程 105
3.2.7 施工標(biāo)準(zhǔn)及其操作要點 107
3.2.8 沼氣池的驗收 110
3.3 輸氣管道的安裝 110
3.3.1 輸氣管道管材的選擇 111
3.3.2 管徑的選擇 111
3.3.3 管件的選用 111
3.3.4 輸氣管路的安裝要求 112
3.3.5 輸氣管路的安裝方法 112
3.3.6 輸氣管路中疏水瓶的安裝 113
3.3.7 輸氣管路的氣密性檢查 114
3.3.8 輸氣管路安裝過程中的注意事項 114
3.4 戶用沼氣池的啟動 114
3.4.1 發(fā)酵原料的處理與配料 114
3.4.2 投料 115
3.4.3 酸堿度的調(diào)整 115
3.4.4 封池 115
3.4.5 放氣試火 115
3.4.6 戶用沼氣池啟動過程中常見故障分析 116
3.5 戶用沼氣池的運行管理 117
3.5.1 沼氣池的進(jìn)出料管理 117
3.5.2 池內(nèi)攪拌 117
3.5.3 發(fā)酵料液的酸堿度調(diào)節(jié) 117
3.5.4 冬季的保溫增溫管理 118
3.5.5 夏季防止沼氣外溢 119
3.6 沼氣池的安全管理 119
3.6.1 防火防爆 119
3.6.2 水壓間防止人畜跌入 119
3.6.3 沼氣池大出料及維修期間防止人員窒息 119
參考文獻(xiàn) 120
第4章 沼氣工程的設(shè)計與施工及運行管理 121
4.1 沼氣工程的分類 121
4.2 中小型沼氣工程的設(shè)計計算 122
4.2.1 基本參數(shù)的確定 122
4.2.2 池容的確定 125
4.2.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計 128
4.2.4 選址規(guī)劃及施工準(zhǔn)備 134
4.2.5 土方及基礎(chǔ)工程施工 135
4.3 輔熱集箱式沼氣工程技術(shù) 144
4.3.1 養(yǎng)殖場規(guī)模與沼氣原料量的確定 144
4.3.2 輔熱集箱式沼氣工程的設(shè)計 147
4.3.3 輔熱集箱式沼氣工程施工工藝 154
4.3.4 輔熱集箱式沼氣工程技術(shù)特性及其應(yīng)用 159
4.4 溫室隧道式沼氣工程技術(shù) 160
4.4.1 設(shè)計要求及設(shè)計原則 160
4.4.2 厭氧發(fā)酵系統(tǒng)的設(shè)計 162
4.4.3 溫室隧道式沼氣氣肥聯(lián)產(chǎn)成套設(shè)備 166
4.5 罐池組合式沼氣工程技術(shù) 170
4.5.1 罐池組合式氣肥聯(lián)產(chǎn)工藝 170
4.5.2 罐池組合式氣肥聯(lián)產(chǎn)設(shè)備 175
4.6 多能互補(bǔ)式沼氣工程技術(shù) 182
4.6.1 多能互補(bǔ)型生物質(zhì)沼氣發(fā)酵熱能流動理論 182
4.6.2 多能互補(bǔ)型生物質(zhì)沼氣發(fā)酵池設(shè)計 190
4.7 大中型沼氣工程的設(shè)計、施工及運行管理 191
4.7.1 大中型沼氣工程的設(shè)計要點 191
4.7.2 大中型沼氣工程主要設(shè)備及設(shè)計 193
4.7.3 大中型沼氣工程的施工與運行管理 209
4.7.4 大中型沼氣工程的維護(hù)和故障處理 218
4.7.5 大中型沼氣工程實例 221
參考文獻(xiàn) 228
第5章 沼氣利用技術(shù) 230
5.1 沼氣的成分和燃燒特性 230
5.1.1 沼氣的成分和物理性質(zhì) 230
5.1.2 沼氣的燃燒特性 233
5.2 沼氣的能源化利用途徑 239
5.2.1 沼氣的燃燒理論 239
5.2.2 沼氣燃燒器 240
5.2.3 常用沼氣燃燒裝置的種類與使用 243
5.2.4 沼氣發(fā)電技術(shù) 249
5.3 沼氣綜合利用技術(shù) 266
5.3.1 沼氣應(yīng)用于蔬菜大棚 267
5.3.2 沼氣儲糧 267
5.3.3 沼氣保鮮貯藏 268
5.3.4 沼氣烘干糧食 270
5.3.5 沼氣燈育雛 270
參考文獻(xiàn) 271
第6章 沼液加工利用技術(shù) 274
6.1 沼液的主要組成和特性 274
6.2 沼液肥效及其增效技術(shù) 278
6.2.1 沼液肥效 278
6.2.2 厭氧發(fā)酵液的增效技術(shù) 280
6.3 沼液抗病蟲作用及其應(yīng)用技術(shù) 280
6.3.1 沼液的抗病蟲作用分析 280
6.3.2 沼液抗病蟲技術(shù)的應(yīng)用 284
6.4 沼液植物培養(yǎng)技術(shù) 285
6.4.1 沼液浸種和催芽技術(shù) 286
6.4.2 沼液無土栽培技術(shù) 288
6.5 沼液動物養(yǎng)殖技術(shù) 289
6.5.1 沼液養(yǎng)豬 289
6.5.2 沼液用于其他養(yǎng)殖 290
6.6 生態(tài)型沼液產(chǎn)品加工工藝 291
參考文獻(xiàn) 292
第7章 沼渣綜合利用技術(shù) 295
7.1 沼渣的定義與基本特性 295
7.1.1 沼渣的定義 295
7.1.2 沼渣的基本特性 295
7.2 沼渣的肥料作用與技術(shù)應(yīng)用 296
7.2.1 沼渣肥料的基本特性 296
7.2.2 農(nóng)村沼肥應(yīng)用技術(shù) 298
7.2.3 工業(yè)沼肥生產(chǎn)技術(shù) 299
7.3 沼渣的飼料作用與技術(shù)應(yīng)用 299
7.3.1 沼渣飼料的技術(shù)分析 299
7.3.2 沼渣飼料技術(shù)應(yīng)用 300
7.4 沼渣實用技術(shù) 301
7.4.1 沼渣在種植業(yè)的應(yīng)用 301
7.4.2 沼渣在養(yǎng)殖業(yè)的應(yīng)用 303
參考文獻(xiàn) 307
第8章 以沼氣為紐帶的生態(tài)農(nóng)業(yè)模式 309
8.1 農(nóng)業(yè)發(fā)展模式 309
8.1.1 生態(tài)農(nóng)業(yè)模式的基本原理 310
8.1.2 以沼氣為紐帶的生態(tài)溫室模式 310
8.1.3 以沼氣為紐帶的生態(tài)果園模式 330
8.1.4 以沼氣為紐帶的生態(tài)農(nóng)場模式 350
8.1.5 以沼氣為紐帶的氣肥聯(lián)產(chǎn)應(yīng)用模式 353
8.2 以沼氣為紐帶的循環(huán)農(nóng)業(yè)模式 362
8.2.1 循環(huán)農(nóng)業(yè)模式基本原理 362
8.2.2 以沼氣為紐帶的三化協(xié)同循環(huán)農(nóng)業(yè)模式 363
8.2.3 以沼氣為紐帶的冷熱電聯(lián)供農(nóng)場模式 364
參考文獻(xiàn) 366
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