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  • 1 # 漂流的亞特蘭蒂斯

    這種方式是可行的,實際上在一些西歐國家如瑞典和挪威已經透過城市汙水的沼氣化生產,實現了部分城鎮的能源自給。在中國很多農村地區,已經開始使用沼氣,這也是綠色生態可持續的關鍵一環。

    對中國城市而言,由於人口過多,沼氣生產雖然不能自給,但是替代一部分天然氣還是可以的。

    城市汙水主要成本是有機物、無機鹽、懸浮物以及何種微生物等。這些可以所謂生產沼氣的原料,生產沼氣同時還需要沼氣菌、水、溫度、密閉容器和合適的酸鹼度等條件。

    沼氣的產生條件

    目前的沼氣菌主要分為兩大類:分解菌和產甲烷菌。即分解細菌將有機質分解為簡單的有機質,而產甲烷菌則可以使用這些簡單的有機質在缺氧條件下產生甲烷。這兩種細菌的生長環境都需要無機鹽、碳和氮元素,這些都可以在生活汙水中得到。在沼氣的生產過程中,沼氣菌是作為接種原料加入的。

    另外一個影響沼氣產量的關鍵因素就是溫度,在不同的溫度下,沼氣的產量會有很大的不同。沼氣的產量高峰有兩個溫度區間,30~40℃即中溫發酵,另一個是50~60℃也稱高溫發酵。這兩個溫度區間產氣量最高。還有常溫發酵21-30℃和低溫發酵(小於10℃),這兩個溫度區間的沼氣產量會大大減少。如果在35℃時沼氣產率為1,那麼25℃時速率就將為0.89,20℃降為0.8,15℃時則僅有0.63。

    所以城市的沼氣一定要保持在中溫和高溫發酵這個範圍,這些額外的能量可以透過太陽能裝置和城市工業廢熱來提供。

    模型計算

    在這個模型中,假設承認每天的排便量為0.5千克(含水率80%),尿量1千克(含水率99.6%),即每個成人每天排放的幹物質為0.104千克,一個100萬的城市,每天人類的排放的幹物質總量為10.4萬千克。

    根據高、中、低溫發酵模型計算,高溫發酵條件下每天可產生1051方的沼氣,按照北京2018年戶均年天然氣消費量計算,每天的沼氣量可供766戶家庭使用。

    沼氣廢渣處理

    生產沼氣後的沼渣中含有大量有機質和腐殖酸,這對改良土壤有很好的效果,因此可以沼渣與化肥混合可以直接作為土壤改良劑。

    結語

    上述模型僅考慮人的排洩物,實際上城市裡有很多有機廢棄物可以作為沼氣的原料,比如食物殘渣、木材植物廢料、廢紙等。如果這些物質能夠充分利用,那麼產生的沼氣量非常可觀。

    另外城市建沼氣設施需要佔用大量的土地,這對寸土寸金的城市而言是個問題,當然也可以在地下修築或者城市郊區沼氣設施。

    最關鍵的問題是需要進行汙水管道改造,因為中國城市的汙水管線生活汙水和其它汙水使用的是同一個管線,這樣浪費了很多資源,但是官網改造則需要大量的成本。

    總而言之,在城市修築沼氣設施是可行的,可以解決部分能源問題,但是前提需要進行大量的工程改造。

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