下载文档原格式
R U RAL EN ER GY No.42000(92Issue i n All)・20・沼气正常发酵的工艺条件孙进杰赵丽兰(山东省蓬莱市农业局蓬莱265600)(1)厌养环境在厌氧发酵过程中,大多数不产甲烷微生物为厌氧菌,须要在无氧条件下,将复杂的有机物质分解成简单的有机酸等。
产甲烷菌则是专性厌养菌,氧对产甲烷菌不仅不会起促进作用,相反会起到毒害、抑制作用。
因此,修建沼气池要确保池壁不渗水、不漏气。
(2)发酵原料在厌氧发酵过程中,原料既是产生沼气的基质,又是沼气发酵微生物赖以生存的养料来源。
除了矿物油和木质素外,自然界中的有机物质一般都能被微生物发酵产生沼气,但不同的有机物有不同的产气量和产气速度。
较难分解的有机物质,在投料前要进行切碎、堆沤等预处理。
若有机物已经过牲畜肠胃消化、阴沟厌养消化及工业发酵,因此,粪便、阴沟污泥、酒厂废液、酵母厂废水、豆制品厂废水及纸浆废水等都是较好的沼气发酵原料。
(3)发酵温度沼气发酵与温度有密切的关系,在一定温度范围内,温度越高,产气量也越高。
但是产气量并不与温度的增高呈正比,在30～60℃之间有两个产气高峰:一个介于30～40℃之间,另一个介于50～60℃之间,这是因为有两个不同的微生物群在起作用。
另外,沼气发酵温度突然上升或下降,对产气量有明显的影响。
若温度突然上升或下降5℃,产气量会显著降低,若变化过大,则产气过程停止。
为防止沼气发酵温度的突变,沼气池应采取必要的保温措施。
将沼气池建于温室大棚内(夏季遮阴),是防止温度突变的有效措施之一。
(4)p H值沼气微生物的正常生长、代谢需要适中的p H值(6.5～7.5),p H值在6.4以下和7.6以上都会对产气产生抑制作用。
p H值在5.5以下时,产甲烷菌的活动完全受到抑制。
在沼气发酵过程中,池内p H值会有规律地发生变化。
在发酵初期,池内产生大量的酸,p H值下降。
随后,氨化作用产生的一部分氨,会中和掉一部分酸,同时,由于产甲烷活动利用了大量的挥发酸,会使p H 值恢复正常。
沼气发酵第一节概述一、定义：沼气发酵，又称厌氧发酵或厌氧消化，是指有机物质（如作物秸杆、杂草、人畜粪便、垃圾、污泥及城市生活污水和工业有机废水等）在厌氧条件下，通过种类繁多、数量巨大、功能不同的各类微生物的分解代谢，最终产生沼气的过程。
二、沼气的组成：沼气是由微生物产生的一种可燃性混合气体，其主要成分是甲烷(CH4)，大约占60%，其次是二氧化碳(CO2)大约占35%，此外还有少量其它气体，如水蒸气、硫化氢、一氧化碳、氮气等。
不同条件下产生的沼气，其成分有一定的差异。
例如人粪、鸡粪、屠宰废水发酵时，所产生的甲烷含量可达70%以上，农作物秸杆发酵所产生的沼气中甲烷含量一般为55%左右。
第二节沼气发酵的微生物学过程一、沼气发酵的微生物种类：第一类叫发酵细菌。
包括各种有机物分解菌，它们能分泌胞外酶，主要作用是将复杂的有机物分解成较为简单的物质。
例如多糖转化为单糖，蛋白质转化为肽或氨基酸，脂肪转化为甘油和脂肪酸。
第二类叫产氢产乙酸细菌。
其主要作用是前一类细菌分解的产物进一步分解成乙酸和二氧化碳。
第三类细菌称产甲烷菌。
它们的作用是利用乙酸、氢气和二氧化碳产生甲烷。
在实际的发酵过程中这三类微生物既相互协调，又相互制约，共同完成产沼气过程。
二、沼气发酵过程的三个阶段第一阶段是含碳有机聚合物的水解。
纤维素、半纤维素、果胶、淀粉、脂类、蛋白质等非水溶性含碳有机物，经细菌水解发酵生成水溶性糖、醇、酸等分子量较小的化合物，以及氢气和二氧化碳；第二阶段是各种水溶性产物经微生物降解形成甲烷底物，主要是乙酸、氢气和二氧化碳；第三阶段是产甲烷菌转化甲烷底物生成CH4和CO2。
另外，在沼气发酵过程中还存在某些逆向反应，即由小分子合成大分子物质的微生物过程。
第三节沼气发酵原料的分类与特性自然界中几乎所有的有机物质都可作为沼气发酵的原料。
人工制取沼气的主要原料是畜禽粪便污水、食品加工业、制药和化工废水、生活污水等。
在农村，也用农作物秸杆制取沼气。
生产沼气应用的原理是1. 什么是沼气？沼气是一种混合气体，主要由甲烷（CH4）和二氧化碳（CO2）组成。
它是一种可再生能源，产生于生物降解有机废物的过程中，如农场废弃物、污水处理厂污泥等。
2. 生产沼气的原理生产沼气的主要原理是通过将有机废物置于闭合的容器中，并在无氧条件下进行生物降解。
这个过程被称为沼气发酵或厌氧消化。
2.1 有机废物的分解在沼气发酵过程中，微生物分解有机废物产生甲烷和二氧化碳。
这些微生物被称为甲烷菌和酵母菌，它们在无氧条件下生活和繁殖。
2.2 发酵条件为了促进沼气发酵的进行，需要一定的发酵条件：•温度：理想的发酵温度为30-40摄氏度，可以通过加热或 isolating system 来保持适宜的温度。
•pH值：发酵过程中pH值的范围应在6.5-7.5之间，可以通过添加调节剂来调节pH值。
•氧气限制：发酵容器必须是密封的，以防止氧气进入，使发酵过程出现氧化反应。
2.3 有机废物的种类几乎所有的有机废物都可以用来生产沼气，包括但不仅限于农场废弃物（如畜禽粪便、秸秆等）、农作物残余物、食品废弃物、污水处理厂污泥、农业和工业副产品等。
3. 沼气的应用3.1 利用沼气发电沼气发电是沼气应用的一种常见方式。
发电系统通常由沼气收集系统、沼气净化系统和发电机组组成。
沼气通过净化系统去除杂质，然后进入发电机组产生电能。
沼气发电可以用于农村地区的电力供应，减少对传统能源的依赖。
3.2 工业燃料沼气可以用于替代传统的石油、煤炭等化石燃料，用于工业生产过程中的燃烧。
这不仅减少了对化石能源的依赖，还减少了温室气体的排放，对环境友好。
3.3 生活燃料沼气也可以作为烹饪、取暖和照明等方面的生活燃料使用。
对于没有稳定电力供应的地区来说，沼气提供了一种可靠、便宜的能源选择。
3.4 肥料生产沼气发酵过程产生的沼渣可以用作农业肥料。
这种沼渣富含氮、磷、钾和其他营养成分，可以提供植物生长所需的养分，促进农作物产量的提高。
沼气发酵的原理与条件目前，沼气池已经进入千家万户，成为农村家庭不可缺少的基础设施之一，为农民生活提供了优质生活燃料，为农村生产提供了高效有机肥料。
但是在实践中经常出现沼气池建好了，原料也装上了，就是产气不好，甚至有不产气的情况。
这是为什么呢？本人多年从事农村能源工作，在此想根据我工作、学习的体会与家有沼气池的农民朋友进行一下交流探讨。
首先让我们了解一下沼气发酵的原理和保证沼气发酵正进行的条件。
一、沼气发酵的原理沼气发酵是指各种有机物（如人畜粪便、秸秆、青草等）在厌氧（没有氧气）条件下，被各类沼气发酵微生物（也叫沼气细菌）分解转化，最终生成沼气的过程。
这是一个有多种沼气发酵微生物参加、非常复杂的生物学过程，在这一过程中，这些微生物按照各自的营养需要，起着不同的物质转化作用。
从复杂有机物的降解，到甲烷（沼气中主要的可燃成分，约占55—70%）的形成，就是由它们分工合作和相互作用来完成的。
这些微生物按其在沼气发酵中的作用可分为两类：一是不产甲烷菌。
它们能将复杂的大分子有机物变成简单的小分子量的物质。
它们的种类繁多，根据作用基质来分，有纤维分解菌、半纤维分解菌、淀粉分解菌、蛋白质分解菌、脂肪分解菌和一些特殊的细菌，如产氢菌、产乙酸菌等。
二是产甲烷菌。
它们是甲烷的生产者，是沼气发酵微生物的核心，它们严格厌氧，对氧和氧化剂非常敏感。
它们依靠二氧化碳和氢生长，并以废物的形式排出甲烷，是要求生长物质最简单的微生物。
在沼气池中，发酵原料生成沼气，是通过一系列复杂的生物化学反应来实现的，一般认为这个过程大体上分为三个阶段：1、水解发酵阶段。
固体的有机物通常不能进入微生物体内为微生物利用，只有将固体有机质水解成分子量较小的可溶性物质才可以进入微生物细胞内被进一步分解利用。
这个将不容于水的大分子物质变成能溶于水的小分子物质的过程，就叫做水解，它是由一些好氧和厌氧微生物完成的。
2、产酸阶段。
各种可溶性的物质在微生物的细胞内继续分解转化成低分子物质，同时也有一部分氢、二氧化碳等无机物释放出来，但这一阶段中的主要产物是乙酸，约占70%以上，所以称为产酸阶段。
沼气发酵的原理与条件利用微生物代谢作用产生各种产品的工艺过程称作发酵。
沼气发酵又称为厌氧消化，厌氧发酵和甲烷发酵，是指有机物质（如人畜家禽粪便，秸秆，杂草等）在一定的水分，温度和厌氧条件下，通过种类繁多，数量巨大，且功能不同的各种微生物的分解代谢，最终形成甲烷和二氧化碳等混合气体（沼气）的复杂生物化学过程。
沼气发酵是一个复杂的生物学过程，了解这一过程各种微生物的作用及其活动规律，才能把沼气发酵建立在科学的基础之上。
只要有了大量的微生物得到最佳的生长条件，各种有机物原料才会在微生物的作用下转化为沼气。
1·沼气发酵微生物的种类：沼气发酵微生物是一个统称，包括发酵性细菌，产氢产乙酸菌，耗氢产乙酸菌，食氢产甲烷菌，食乙酸产甲烷菌五大类。
这些微生物按照各自的营养需要，起着不同的转化作用。
从复杂的有机物降解，到甲烷的形成，就是由它们分工合作相互作用而完成的。
在沼气发酵过程中，五大类群细菌形成一条食物链，从各自群细菌和生理代谢产物或它们的活动对发酵液ph值的影响来看，沼气发酵过程可分为水解，产酸和产甲烷阶段。
前三类群细菌的活动可使有机物形成各种有机酸，因此，将其统称为不产甲烷菌。
后二类活动可使各种有机酸转化为甲烷，因此，将其统称为甲烷菌。
A不产甲烷菌不产甲烷菌能将复杂的大分子有机物变成简单的小分子量的物质。
它们的种类繁多，根据作用基质来分，有纤维分解菌，半纤维分解菌，淀粉分解菌，蛋白分解菌，脂肪分解菌和一些特殊的细菌，如产氢菌，产乙菌等。
B产甲烷菌产甲烷菌是沼气发酵的主要成分――甲烷的生产者。
是沼气发酵微生物的核心，它们严格厌氧，对氧和氧化剂非常敏感，最适应ph值范围为中性或弱碱性。
它们依靠二氧化碳和氢生长，并以废物的形式排出甲烷，是要求生长物质最简单的微生物。
2 沼气微生物的生长规律生物和生命以新陈代谢为基础，沼气发酵微生物的生长和代谢过程可分适应期，对数生长期，平衡期，衰亡期四个阶段。
A 适应期菌种刚刚接入新鲜的培养液中，细菌的各种生理机能需要有一个适应过程，细胞各种酶系统要经过一番调整，这一时期细菌并不马上繁殖。
沼气发酵的条件与环境沼气发酵是作物发酵中对于发酵环境与条件要求比较严格的一种发酵类型，下面小编就为大家仔细分析一下沼气发酵所需要的基本要求：1.适宜的发酵温度沼气池的温度条件分为：①常温发酵(也称为低温发酵)10℃～30℃，在这个温度条件下，产气率可为0．15～0．3 m3／m3·d。
②中温发酵30℃～45℃，在这个温度条件下，池容产气率可达1m3 ／m3·d左右。
③高温发酵45℃～60℃，在这个温度条件下，池容产气率可达2～2．5 m3／m3·d左右。
沼气发酵最经济的温度条件是35℃，即中温发酵。
2.适宜的酸碱度(pH值)沼气发酵适宜的酸碱度为pH=6．5～7．5 。
pH值影响酶的活性，所以影响发酵速率。
3.适宜的干物质浓度沼气细菌不光要“吃”，还要“喝”。
沼气细菌在生长、发育、繁殖过程中，都需要足够的水分。
水是沼气细菌的重要组成部分，沼气池里有机物质的发酵必须要有适量的水分才能进行。
如果发酵料液中含水量过少，发酵原料过多，发酵液的浓度过大，甲烷菌又“吃”不了那么多，就容易造成有机酸的大量积累，不利于沼气细菌的生长繁殖，就会使发酵受到阻碍，同时也给搅拌带来困难。
如果水太多，发酵液过稀，单位容积内有机物含量少，产气量就少，不利于沼气池的充分利用，所以沼气池发酵液必须保持一定的干物质浓度。
根据多年实践，农村户用沼气池一般要求发酵原料的干物质浓度为6%～12%，在这个范围内，沼气池的初始浓度要低一些，这样便于启动。
夏季和初秋池温高，原料分解快，浓度可低一些，一般为6%～8%。
冬季、初春池温低，原料分解慢，干物质浓度应保持在10%～12%。
4.足够量的菌种沼气发酵中菌种数量多少，质量好坏直接影响着沼气的产量和质量。
一般要求达到发酵料液总量的10～30%，才能保证正常启动和旺盛产气。
同时配合金宝贝沼气发酵剂助剂的配合，可以提高沼气中菌种的活跃度，使菌种可以发酵效率大幅提高，进而提升沼气产量。
沼气发酵的原理
沼气发酵原理是指通过有机物质在缺氧条件下发酵产生甲烷气体的过程。
主要包括以下几个步骤：
1. 垃圾处理：厨余垃圾、粪便等有机废弃物被投放到沼气池中。
2. 发酵过程：在缺氧条件下，这些有机废弃物被微生物分解，产生一系列的有机酸和气体，主要包括甲烷（CH4）和二氧化碳（CO2）。
3. 微生物作用：发酵过程主要由两类微生物完成，一类是厌氧菌，它们在无氧条件下将有机物质分解成有机酸；另一类是甲烷菌，它们在有机酸的作用下将有机酸转化为甲烷。
4. 产气条件：沼气发酵需要一定的温度、PH值和湿度条件。
一般来说，温度在25-35摄氏度之间是最适宜的发酵条件，
PH值在6-7之间。
湿度则需要保持在相对湿度70-90%的范围内。
5. 压力调控：发酵过程中产生的沼气会被收集起来，通常通过压力调控系统调整沼气的压力，以确保沼气产生和储存的安全。
通过利用沼气发酵原理，可以将有机废弃物转化为可再生能源--沼气，减少了有机垃圾的排放量和对化石燃料的依赖，同时
还能起到环保和清洁能源的作用。
沼气发酵过程用控制条件的常用参数沼气发酵是一种将有机废弃物通过微生物代谢转化为沼气的生物过程。
控制条件是指在沼气发酵过程中，通过调节一系列参数来优化产气效果。
以下是沼气发酵过程中常用的控制条件参数：1.温度：沼气发酵需要适宜的温度条件。
通常，沼气发酵的最适温度范围在25℃-40℃之间。
过低的温度会影响微生物活性，减少产气量，而过高的温度则会导致微生物死亡，影响发酵效果。
2.pH值：沼气发酵过程中的pH值也是一个重要的控制条件。
沼气发酵的最适pH范围在6-8之间。
酸性环境会抑制产气细菌的生长，碱性环境则会抑制甲烷菌的活性，因此需要保持适当的pH值来促进产气过程。
3.颗粒度：废弃物的颗粒度对沼气发酵过程也有影响。
碎颗粒化的废弃物表面积更大，微生物更容易附着并进行生化反应，利于产生沼气。
因此废弃物的颗粒度应控制在一定范围内。
4.助发酵剂：在沼气发酵过程中添加助发酵剂可以提高产气效果。
常用的助发酵剂有菌种、复合微生物菌剂、活性填料等。
这些助发酵剂可以增加沼气菌群，优化发酵环境，促进废弃物的降解和产气过程。
5.溶解氧：沼气发酵过程应保持适当的溶解氧水平。
过高的溶解氧会抑制产气细菌的生长，而适量的溶解氧有助于微生物的呼吸代谢，促进产气过程。
6.厌氧反应器类型：沼气发酵过程中使用的厌氧反应器类型也是一个重要的控制条件。
常见的厌氧反应器有连续搅拌反应器（CSTR）、上升式流化床反应器（UASB）、固定床反应器等。
不同类型的反应器在废弃物降解效率、产气速率等方面具有差异。
7.饲料比：沼气发酵过程中的饲料比也是一个重要的控制条件。
饲料比是指废弃物与水的比例。
适当的饲料比可以提供碳源和营养物质，促进微生物的生长和产气过程。
8.负荷：沼气发酵过程中的负荷也需要进行适当的控制。
负荷是指单位时间内进入反应器的废弃物量。
过高的负荷会导致反应器漂浮或堵塞，影响发酵效果，而过低的负荷则会导致反应器闲置浪费，影响产气效果。
总之，通过控制温度、pH值、颗粒度、助发酵剂、溶解氧、厌氧反应器类型、饲料比和负荷等参数，可以优化沼气发酵过程，提高产气效果，实现高效能源回收和废弃物处理的目标。
农村环境保护综合练习答案问答题1．沼气发酵有哪些工艺条件？答：沼气发酵的工艺条件有：（1）厌氧环境；（2）温度；（3）营养平衡；（4）搅拌；（5）干物质浓度；（6）接种物；（7）适当的酸碱度；（8）水料比。
2．大气中的二氧化硫对植物的危害有些？答：二氧化硫对植物的危害，曾先从叶背气孔周围细胞开始，逐渐扩散到海绵和栅栏组织细胞，使叶绿素破坏，组织脱水坏死，形成许多点状、块状或条状褪色斑点，受害部位与健康组织之间界限分明。
受二氧化硫伤害的植物，初期主要在叶脉间出现白色伤斑，轻者只在叶背气孔附近，重者则从叶背到叶面均出现伤斑，这是二氧化硫危害的主要特征，后期叶脉也褪成白色，叶片脱水，逐渐枯萎。
3．大气中的氟化物对植物的危害有哪些？答：大气中的氟化物对植物的危害症状表现为从气孔或水孔进入植物体内，但不损害气孔附近的细胞，而是顺着导管向叶片尖端和边缘部分移动，在那里积累到足够的浓度，并与叶片内钙质反应，生成难溶性氟化钙沉淀于局部，从而干扰酶的催化活性，阻碍代谢机制，破坏叶绿素和原生质，使得遭受破坏的叶肉因失水干燥变成褐色。
当植物在叶尖、叶缘出现症状时，受害几小时便出现萎缩现象，同时绿色消退，变成黄褐色，二、三天后变成深褐色。
4．大气中光化学烟雾对植物的危害有哪些？答：光化学烟雾中对植物有害的成分主要是臭氧、过氧乙酰硝酸酯（PAN）等。
臭氧对植物的危害主要是从叶背气孔侵入，通过周边细胞、海绵细胞间隙，到达栅栏组织，使其首先受害，然后再侵害海绵细胞，形成透过叶片的密集的红棕色、紫色、褐色或黄褐色的细小坏死斑点。
同时，植物组织机能衰退，生长受阻，发芽和开花受到抑制，并发生早期落叶、落果现象。
一般臭氧浓度超过0.1×10-6mg/m3时，便对植物造成危害。
过氧乙酰硝酸酯（PAN）是光化学烟雾的剧毒成分，对植物的毒性很强。
它在中午强光照时反应强烈，夜间作用降低。
PAN危害植物的症状表现为，叶子背面海绵细胞或下表皮细胞原生质被破坏，使叶背面逐渐变成银灰色或古铜色，而叶子正面却无受害症状。
沼气发酵基本原理沼气发酵基本原理沼气发酵又称为厌氧消化、厌氧发酵和甲烷以酵，是指有机物质（如人畜家禽粪便、秸秆、杂草等）在一定的水分、温度和厌氧条件下，通过种类繁多、数量巨大、且功能不同的各类微生物的分解代谢，最终形成甲烷和二氧化碳等混合性气体（沼气）的复杂的生物化学过程。
一、沼气发酵微生物沼气发酵微生物是人工制取沼气最重要的因素，只有有了大量的沼气微生物，并使各种类群的微生物得到基本的生长条件，沼气发酵原料才能在微生物的条件下转化为沼气。
（一）沼气微生物的种类沼气发酵是一种极其复杂的微生物和化学过程，这一过程的发酵和发展是五大类群微生物生命活动的结果。
它们是：发酵性细菌、产氢产乙酸菌、食氢产甲烷菌和食乙酸产甲烷菌。
这些微生物按照各自的营养需要，起着不同的物质转化作用。
从复杂不机物的降解，到甲烷的形成，就是由它们分工合作和相互作用完成的。
在沼气发酵过程中，五大类群细菌构成一条食物链，从各类群细菌的生理代谢产物或它们的活动对发酵液酸碱度（pH ）的影响来看，沼气发酵过程可分为产酸阶段和产甲烷阶段。
前三群细菌的活动可使有机物形成各种有机酸，因此，将其统称为不产甲烷菌。
后二群细菌的活动可使各种有机转化成甲烷，因此，将其统称为产甲烷菌。
1、不产甲烷菌在沼气发酵过程中，不能直接产生甲烷微生物统称为不产甲烷菌。
不产甲烷菌能将复杂的大分子有机物变成简单的小分子量的物质。
它们的种类繁多，现已观察到的包括细菌、真菌和原生动物三大类。
以细菌种类最多，目前已知的有18 个属51 个种，随着研究的深入和分离方法的改进，还在不断发现新的种。
根据微生物的呼吸类型可将其分为好氧菌、厌氧菌、兼性厌氧菌三大类型。
其中，厌氧菌数量最大，比兼性厌氧菌、好氧菌多100~200 倍，是不产甲烷阶段起主要作用的菌类。
根据作用基质来分，有纤维分解菌、半纤维分解菌、淀粉分解菌、蛋白质分解菌、脂肪分解菌和其他一些特殊的细菌，如产氢菌、产乙酸菌等。
沼气发酵原理
沼气发酵是一种通过厌氧发酵过程生产可燃气体的技术。
它的原理是在无氧条件下，微生物对有机物进行降解并产生甲烷气体。
沼气发酵过程一般需要有机废弃物作为原料，如农业废弃物、食品废弃物、污水和粪便等。
这些有机物经过分解和降解后，产生了混合气体，其中主要成分是甲烷（CH4）和二氧化碳（CO2），还有一些微量的氮气（N2）、硫化氢（H2S）、氨气（NH3）等。
沼气发酵的主要微生物是厌氧消化菌和厌氧氨氧化菌。
厌氧消化菌能利用有机物进行氧化还原反应，将有机物分解为较简单的化合物，并产生甲烷和二氧化碳。
厌氧氨氧化菌则能将氨气氧化为亚硝酸盐和硝酸盐，进一步提供能量以维持沼气发酵的稳定运行。
沼气发酵过程需要一定的温度和湿度条件来促进微生物的活动。
一般来说，最适宜的发酵温度为35°C-55°C。
发酵过程中，微
生物分解有机物产生热量，保持温度有助于维持发酵反应的速率。
同时，适当的湿度也能促进微生物的生长繁殖。
沼气发酵的产物主要是甲烷气体，它是一种可再生的清洁能源。
甲烷可以作为燃料供应给炉灶、发电机和燃气车辆等设备使用。
此外，产生的副产品如有机肥料也能用于农田肥料的施用，实现资源的循环利用。
总的来说，沼气发酵依靠微生物的降解和转化作用，将有机废弃物转化为可燃气体甲烷。
这种技术对于废弃物的处理和能源的利用具有重要意义，有助于环境保护和可持续发展。
沼气发酵的基本条件沼气是多种厌氧性细菌发酵分解有机物质产生的，丰富的有机物质在隔绝空气和保持一定水分、温度的条件下，便能生成沼气。
于是人们对沼气的产生过程进行了深入研究，逐步弄清了人工制取沼气的工艺条件。
人工制取沼气，必须创造厌氧发酵的基本条件，若不具备相用的条件将得不到沼气或得到很少。
这些基本条件是：一、严格的厌氧环境一密封的厌氧发酵池分解有机物质产生沼气的细菌是产甲烷菌，都是厌氧性细菌，对氧特别敏感，它们在生长、发育、繁殖、代谢等生命活动中都不需要空气，空气中的氧气会使其生命活动受到抑制，甚至死亡。
产甲烷菌只能在严格厌氧的环境中才能生长。
所以，修建沼气池，要严格密闭，不漏水，不漏气，这是制取沼气的关键。
这不仅是收集沼气和贮存沼气发酵原料的需要，也是保证沼气微生物在厌氧的生态条件下生活得好，使沼气池能正常产气的需要。
二、适宜的发酵原料和质优量足的菌种沼气发酵原料是产生沼气的物质基础，又是沼气细菌赖以生存的营养来源，各种有机物质如人畜粪便、作物秸秆、树叶杂草、生活污水、含有机物质的工业废渣等，都可以作为沼气池发酵的原料。
沼气技术，沼气设备但细菌对营养物质中的碳素、氮素需要量必须维持适当的比例：碳氮比例配成25：1-30：1。
人畜粪便和作物秸秆是主要的发酵原料。
人畜和家禽粪便富含氮元素，称“富氮原料”。
这类原料经过人和动物肠胃系统的充分消化，一般颗粒细小，含水量较高，容易厌氧分解，产气快，发酵期短。
秸杆。
稻草、菜蔓、枇壳等农作物的残余物，这些原料富含纤维素、半纤维素、果胶以及难降解的木质素和植物蜡质，称“富碳原料”。
干物质含量比富氮原料高，发酵前一般需经物理、化学、生物三步预处理。
富碳原料其厌氧分解比富氮原料慢，产期周期长，产气量高。
氮素是构成微生物细胞质的重要原料，碳素不仅构成微生物细胞质，而且提供生命活动的能量。
发酵原料的碳氮比不同，因发酵细菌消耗碳的速度比消耗氮的速度要快25～30倍。
可以使沼气发酵在合适的速度下进行。
沼气发酵原理与条件一、沼气发酵原理沼气发酵是一个（微）生物作用的过程。
各种有机质，包括农作物秸秆、人畜粪便以及工农业排放废水中所含的有机物等，在厌氧及其他适宜的条件下，通过微生物的作用，最终转化成沼气，完成这个复杂的过程，即为沼气发酵。
（一）液化阶段农作物秸秆、人畜粪便、垃圾以及其他各种有机废弃物，通常是以大分子状态存在的碳水化合物，如淀粉、纤维素及蛋白质等。
他们不能被微生物直接吸收利用，必须通过微生物分泌的胞外酶（如纤维素酶、肽酶和脂肪酶等）进行酶解，分解成可溶于水的小分子化合物（即多糖水解成单糖或双糖，蛋白质分解成肽和氨基酸，脂肪分解成甘油和脂肪酸）。
这些小分子化合物进入到微生物细胞内，进行的一系列的生物化学反应，这个过程称为液化。
（二）产酸阶段液化完毕后，在不产甲烷微生物群的作用下，将单糖类、肽、氨基酸、甘油、脂肪酸等物质转化成简单的有机酸（如甲酸、乙酸、丙酸和乳酸等）、醇（如甲醇、乙醇等）以及二氧化碳、氢气、氨气和硫化氢等，由于其主要的产物是挥发性的有机酸（其中以乙酸为主，约占80%），故此阶段称为产酸阶段。
（三）产甲烷阶段产酸阶段完成后，这些有机酸、醇已经二氧化碳和氨气等物质又被产甲烷微生物群（又称产甲烷细菌）分解成甲烷和二氧化碳，或通过氢还原二氧化碳形成甲烷，这个过程称为产甲烷阶段。
这种以甲烷和二氧化碳为主的混合气体便称为沼气。
二、沼气发酵的工艺条件沼气发酵微生物要求有适宜的生活条件，对温度、酸碱度、氧化还原势及其他各种环境因素都有一定的要求。
在工艺上只有满足微生物的这些生活条件，才能达到发酵快、产气量高的目的。
实践证明，往往由于某一条件没有控制好而引起整个系统运行失败。
因此，控制好沼气发酵的工艺条件是维持正常发酵产气的关键。
（一）严格的厌氧环境沼气发酵微生物包括产酸菌和产甲烷菌两大类，他们都是厌氧性细菌，尤其是产生甲烷甲烷菌是严格厌氧菌，对氧特别敏感。
他们不能在有氧的环境中生存，哪怕只有微量的氧存在，微生物的生命活动也会受到抑制，甚至死亡。
制备沼气发酵的原理
沼气发酵是将有机废弃物通过厌氧发酵，产生气体主要成分为甲烷和二氧化碳的过程。
主要的原理包括：
1. 厌氧条件：沼气发酵是在没有氧气存在的环境下进行的。
在缺氧的条件下，微生物会以厌氧发酵的方式分解有机物质。
2. 微生物的参与：沼气发酵需要多种厌氧微生物参与。
这些微生物主要包括：产酸菌、产乙醇菌、产乙酸菌和产甲烷菌等。
3. 发酵过程：有机废弃物首先被产酸菌分解成有机酸、醇和二氧化碳等，随后由产乙醇菌将有机酸和醇转化为乙醇。
产乙酸菌进一步将乙醇分解成乙酸和二氧化碳。
最后，产甲烷菌利用乙酸和二氧化碳产生甲烷和二氧化碳。
4. 温度和pH值的控制：沼气发酵需要在适宜的温度和pH值下进行。
一般来说，最适宜的温度范围为25-40摄氏度，最适宜的pH值范围为6-8。
总的来说，沼气发酵利用了厌氧微生物对有机废弃物进行分解产生甲烷和二氧化碳。
这一过程不仅可以处理有机废弃物，还可以产生一种可再生能源——沼气。
沼气发酵的基本条件
作者：张士茹刘胜海
来源：《农民致富之友》2012年第22期
沼气是多种厌氧性细菌发酵分解有机物质产生的，丰富的有机物质在隔绝空气和保持一定水分、温度的条件下，便能生成沼气。
于是人们对沼气的产生过程进行了深入研究，逐步弄清了人工制取沼气的工艺条件。
人工制取沼气，必须创造厌氧发酵的基本条件，若不具备相用的条件将得不到沼气或得到很少。
这些基本条件是：
一、严格的厌氧环境一密封的厌氧发酵池
分解有机物质产生沼气的细菌是产甲烷菌，都是厌氧性细菌，对氧特别敏感，它们在生长、发育、繁殖、代谢等生命活动中都不需要空气，空气中的氧气会使其生命活动受到抑制，甚至死亡。
产甲烷菌只能在严格厌氧的环境中才能生长。
所以，修建沼气池，要严格密闭，不漏水，不漏气，这是制取沼气的关键。
这不仅是收集沼气和贮存沼气发酵原料的需要，也是保证沼气微生物在厌氧的生态条件下生活得好，使沼气池能正常产气的需要。
二、适宜的发酵原料和质优量足的菌种
沼气发酵原料是产生沼气的物质基础，又是沼气细菌赖以生存的营养来源，各种有机物质如人畜粪便、作物秸秆、树叶杂草、生活污水、含有机物质的工业废渣等，都可以作为沼气池发酵的原料。
沼气技术，沼气设备但细菌对营养物质中的碳素、氮素需要量必须维持适当的比例：碳氮比例配成25：1-30：1。
人畜粪便和作物秸秆是主要的发酵原料。
人畜和家禽粪便富含氮元素，称“富氮原料”。
这类原料经过人和动物肠胃系统的充分消化，一般颗粒细小，含水量较高，容易厌氧分解，产气快，发酵期短。
秸杆。
稻草、菜蔓、枇壳等农作物的残余物，这些原料富含纤维素、半纤维素、果胶以及难降解的木质素和植物蜡质，称“富碳原料”。
干物质含量比富氮原料高，发酵前一般需经物理、化学、生物三步预处理。
富碳原料其厌氧分解比富氮原料慢，产期周期长，产气量高。
氮素是构成微生物细胞质的重要原料，碳素不仅构成微生物细胞质，而且提供生命活动的能量。
发酵原料的碳氮比不同，因发酵细菌消耗碳的速度比消耗氮的速度要快25～30倍。
可以使沼气发酵在合适的速度下进行。
如果比例失调，就会使产气和微生物的生命活动受到影响。
因此，制取沼气不仅要有充足的原料，还应注意各种发酵原料碳氮比的合理搭配。
沼气发酵微生物是人工制取沼气和内因条件，一切外因条件都是通过个基本的内因条件才能起作用。
因此，沼气发酵的前提条件就是要接入含有大量这种微生物的接种物。
新鲜原料入池发酵，若加入的菌种很少，厌氧发酵停滞期很长，则迟迟不产气或产气少。
采用预先沤制过的原料，并加入少量沼气污泥进行发酵，甲烷含量很快上升。
说明厌氧发酵必须有大量菌种。
三、沼气发酵的重要外因条件一温度、水分
沼气发酵时温度的高低直接影响原料的消化速度和产气率，温度适宜则细菌繁殖旺盛，活力强，厌氧分解和生成甲烷的速度就快，产气就多。
适宜沼气发酵的温度范围较广，一般8～70℃，都能产生沼气。
低于10℃或者高于60℃，都严重抑制微生物生存、繁殖、影响产气。
根据实际情况，人们把沼气发酵划分三个发酵区：即10～30℃为常温发酵区，33-38℃为中温发酵区，50～55℃为高温发酵区。
农户通常采用的是常温发酵工艺。
在这一温度范围内，一般温度愈高，微生物活动愈旺盛，产气量愈高。
微生物对温度变化十分敏感，温度突升或突降，都会影响微生物的生命活动，使产气状况恶化。
这就是为什么沼气池在夏季，特别是气温最高的7月产气量大，而在冬季最冷的1月产气很少，甚至不产气的原因。
四、适宜的酸碱度
沼气微生物的生长、繁殖，要求发酵原料的酸碱度保持中性，或者微偏碱性，过酸、过碱都会影产气。
测定表明，酸碱度在pH=6-8之间，均可产气，以pH=6．5-7．5产气量最高，pH低于6或高于9时均不产气。
在正常的发酵过程中，沼气池内的酸碱度变化可以自然进行调解，先由高到底，然后又升高，最后达到恒定的自然平衡（即适宜的pH），一般不需要进行人为调节。
只有在配料和管理不当，使正常发酵过程受到破坏的情况下，才可能出现有机酸大量积累，发酵料液过于偏酸的现象。
此时，可取出部分料液，加入等量的接种物，将积累的有机酸转化为甲烷，或者添加适量的草木灰或石灰澄清液，中和有机酸，使酸碱度恢复正常。
五、严格控制阻抑物含量
沼气细菌很容易受到阻抑物的影响，抑制沼气细菌的生命活动，防碍产气。
沼气池内挥发酸浓度或氨态氮浓度过高，对发酵菌有抑制和阻抑作用。
因此不能投入农药、油毡、电石、及含有阻抑物的废渣、废液、废水等。
六、持续的搅拌
适当的搅拌方式和强度，可以使发酵原料分布均匀，增强微生物与原料的接触，防止浮渣增厚和结壳，提高原料的利用率及能量转换效率，并有利于气泡的释放，使之获取营养物质的机会增加，活性增强，生长繁殖旺盛，从而提高产气量。
采用搅拌后，平均产气量可提高30％以上。
