沼气发酵过程用控制条件的常用参数

正确发酵、正确管理及安全使用沼气沼气是一种由有机废弃物经过发酵产生的气体，由于其具有环保、可再生、经济等特点，在农村地区得到广泛应用。

然而，如果不正确地发酵、管理和使用沼气，可能会引发安全隐患。

因此，正确发酵、正确管理及安全使用沼气是非常重要的。

本文将从以下三个方面进行论述。

一、正确发酵沼气1.选择合适的原料：沼气的原料主要包括农村生活污水、畜禽养殖废水、农作物秸秆、餐厨垃圾等。

在选择原料时，应考虑其生物降解性、含水率、碳氮比等因素，以提高发酵效率和产气量。

2.保持合理的PH值：沼气发酵需要在一定的PH范围内进行，通常为6.8-7.4。

如果PH值过低，会导致发酵过程酸化，产生大量的硫化氢和甲烷，降低产气量。

如果PH值过高，会导致发酵过程碱化，产生大量的二氧化碳和氮气，同样会降低产气量。

因此，应通过添加酸碱调节剂，定期检测和调整PH值。

3.控制温度和湿度：沼气发酵需要适宜的温度和湿度条件。

一般来说，适宜的温度为25-35摄氏度，适宜的湿度为70-80%。

需要注意的是，温度过低或过高都会影响发酵的正常进行。

可以通过添加保温材料、加热或降温等措施来控制温度。

湿度可以通过增加或减少原料的水分来控制。

4.注意通风和搅拌：沼气发酵过程中需要保持适当的通风和搅拌，以提供充足的氧气和均匀的温度分布。

通风可以通过设置通风设备、增加通风孔等方式实现。

搅拌可以通过机械搅拌器、搅拌器等设备进行。

二、正确管理沼气1.定期清理沼气池：沼气池中会有一些沉淀物，包括废弃物、污泥和未发酵的有机物等。

定期清理沼气池可以防止底部沉积物过多，影响发酵效果和产气量。

2.定期检查设备：沼气发酵设备包括沼气池、管道、发酵槽等，需要定期检查其运行状况。

如发现泄漏、堵塞、腐蚀等问题，应及时修理或更换设备，以保证沼气发酵的正常进行。

3.妥善处理废弃物：沼气发酵过程中会产生一些废弃物，如发酵渣、废水等。

这些废弃物应妥善处理，可以作为有机肥料施用于农田，也可以通过后处理设备进行处理，如污水处理设备、厌氧气化设备等。

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。

沼气常用参数一览表（精）
沼气常用参数一览表
说明:
1、参照相关商品化沼气发生器为计算依据。

产气量为年平均值：常温年均0.2-0.4m3/ 天，中温1-3m3/m3.天，高温2-6m3/m3/天（指反应器内发酵液温度）。

2、发酵温度提高时产气量等均相应增加。

投料、出料不一定每日进行，可定期或不定期进出（相应的进出量）。

沼液量根据需求进放。

3、粪量以肉牛（约每天20kg/头）、奶牛（约每天30kg/头）、猪（约每天3kg/头）、人（约每天1.5kg/口）、鸡（约每天0.3kg/只）、马（每天约10kg），羊（每天约1kg）。

4、秸秆以干物质含量70%计算。

鲜牛粪量以干物质20%计算,鲜猪粪为18%：约3-4kg有机干物质产1 m3沼气。

酒厂、化工厂、污水厂有机废水10kgCOD可产沼气4左右。

5、以有机物降解为70～80%计算。

6、造价50m3以上均为半混（凝土）半钢（搪瓷）结构，含土方工程及配套系统，不含有机肥加工设备和发电机组造价。

10 m3以下为商品化产品。

7、回收期主要以气、肥计算，社会效益未计，管理好回收期更快。

8、需人、禽、畜、秸草数量是指选任意一类，实际投料时各类原料混合最佳。

9、工程中恒温自身耗气年均为30%，用发电余热自身耗气为10%左右。

10、沼气的发热值仅以5500大卡计算，1m3沼气以发电1.7kwh计算，供热水以水温升40℃（15升至55℃）计算，生活用能以0.6 m3/人·天计算，平均每户约1.5 m3。

蔬菜类沼气厌氧发酵工艺条件及经济分析研究蔬菜类沼气厌氧发酵是一种将蔬菜类有机废弃物转化为沼气的可持续能源生产方法。

在该工艺中，蔬菜类废弃物通过一系列发酵过程被微生物分解产生沼气。

本文主要讨论蔬菜类沼气厌氧发酵的工艺条件和经济分析。

首先，蔬菜类沼气厌氧发酵的工艺条件包括：温度、pH、碳氮比和反应时间等。

一般来说，最适宜的温度范围是35-40摄氏度，过高或过低的温度会导致微生物活性受到抑制。

pH值应保持在酸性-中性范围内，通常在6-8之间，以利于微生物的生长和活性。

碳氮比是指废弃物中碳和氮的比例，通常在20-30之间，过高的碳氮比会导致氮的缺乏，从而抑制微生物的生长。

反应时间要根据废弃物的特性和反应器的规模来确定，一般为15-25天。

其次，蔬菜类沼气厌氧发酵的经济分析主要包括投资成本、运营成本和收益等方面。

投资成本包括建设沼气发酵装置的设备和建筑物等方面的费用。

运营成本包括废弃物处理和维护的成本，以及能源消耗和劳动力成本等。

收益主要来自沼气的销售或利用，以及由废弃物处理节约下来的成本。

蔬菜类沼气厌氧发酵可以将有机废弃物转化为可再生能源，为生态环境提供了减排减污的解决方案，同时也能带来经济效益。

为了评估蔬菜类沼气厌氧发酵的经济可行性，需要进行详细的成本分析和收益预测。

根据具体情况，可以考虑采用不同的沼气利用方式，如发电、加热或煮食等。

同时，还要考虑政府的扶持政策和市场的需求情况，以确定项目的可行性和潜在收益。

总之，蔬菜类沼气厌氧发酵是一种可持续的能源生产方法，具有重要的环境和经济意义。

通过合理的工艺条件和经济分析，可以为相关行业和政府机构提供决策参考，推动蔬菜类废弃物资源化利用和可再生能源的发展。

蔬菜类沼气厌氧发酵是一种对环境友好、可持续发展的能源生产方法。

在当前全球环保意识不断增强的背景下，蔬菜类沼气厌氧发酵技术的研究和应用越来越引起人们的关注。

本文将进一步探讨蔬菜类沼气厌氧发酵的相关工艺条件和经济分析。

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。

“猪沼果工程”的沼气发酵技术要求
(1)投料一般投进沼气池的原料，应按照人粪10％，畜粪30％，作物秸秆10％，加水50％的科学配比实验。

进料前，应将绿肥、杂草和作物秸秆等铡成3cm长的小段，然后沤制10天左右。

这样做有利于厌氧发酵和分解。

(2)保湿沼气池内发酵的温度，应控制在30℃~35℃。

(3)调节酸碱度（pH值）沼气池发酵液体的适宜酸碱度为6~7.5。

酸碱度过高或过低，都会影响沼气池内微生物的活性。

如果发酵液pH 值下降，甚至酸化，可以加一些草木灰，或5％的氨水，或2％的石灰水澄清液等，与发酵液充分搅拌均匀，直到pH值达到要求为止。

(4)搅拌搅拌能使沼气池内原料的有机化学反应充分，防止池内的浮渣在顶部变干，形成不可渗透性，造成气体不易透出。

(5)出料一般投料在沼气池内充分反应10天以上，便可出料。

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。

GB 9958—881 主题内容与适用范围本标准规定了我国农村家用沼气池的沼气发酵工艺操作规程。

本标准适用于我国农村池容为6m3、8m3、10m3的家用水压式沼气池，其他类型的常规沼气发酵装置可参照使用。

所用沼气池必须符合GB 4750 ?农村家用水压式沼气池图集?的质量要求。

3/m33/m3·d。

2 沼气发酵原料2.1 发酵原料的种类和性质2.1.1 人畜禽粪、作物秸秆、杂草菜叶、有机污水等都可以作为沼气发酵原料。

3，在20℃条件下每千克干物质的产气量为表1的60％。

表 1试验条件：发酵温度为35℃。

发酵时间粪便为60d。

秸秆为90d。

2.1.3 年产300m3沼气需要干物质1200kg。

2.2 发酵原料的预处理2.2.1 粪便原料不必进行预处理。

作物秸秆必须铡短到6cm 以下或粉碎。

2.2.2 在接种物用量小于20％，鲜粪用量与风干秸秆的重量比小于1∶1时。

启动时所用的秸秆原料应进行堆沤处理。

方法有：a.池外堆沤：将原料加水拌匀。

加水量以料堆下部不出水为宜，料堆上加盖塑料膜。

气温在15℃左右时堆沤4～5d，气温在20℃以上时堆沤2～3d。

b.池内堆沤：将原料及接种物拌匀后。

投入沼气池内进行堆沤，堆沤时间参照池外堆沤。

2.3 原料配比2.3.1 沼气发酵启动时的C∶N比值为10～30∶1。

当以秸秆原料为主进行沼气发酵启动时。

根据接种物用量的多少要加粪便来调节碳氮比。

接种物用量在30％或30％以上时，可以不加粪便；接种物用量在20％时，鲜粪与风干秸秆的比例应为1∶1；接种物用量在10％时，鲜粪与秸秆的比例应为2∶1。

以猪、牛粪为原料启动时加20％的接种物；以鸡、人粪作发酵原料启动时加30％的接种物。

2.3.2 粪便缺乏时可在沼气池内参加料液总量0.10％～0.30％的碳酸氢铵或0.03％～0.10％的尿素。

2.3.3 入池原料的碳氮比及干物质含量可根据公式〔1〕及公式〔2〕进行计算：a.入池混合原料的碳氮比按公式〔1〕计算：K=〔C1X1+C2X2+C3X3............〕/〔N1X1+N2X2+N3X3............〕 (1)式中：K──混合原料的碳氮比；C──各种原料的碳素含量，％；N──各种原料的氮素含量，％；X──各种原料的重量，kg。

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。

沼气发酵工艺参数对沼气及沼液成分影响的实验研究一、本文概述随着全球对可再生能源和环境保护的日益关注，沼气作为一种可再生的清洁能源，其开发和利用受到了广泛关注。

沼气发酵工艺参数是影响沼气及沼液成分的关键因素，直接关系到沼气的产量和品质，以及沼液作为有机肥料的价值。

因此，本文旨在通过实验研究，探究沼气发酵工艺参数对沼气及沼液成分的影响，为优化沼气发酵工艺、提高沼气产量和品质提供理论依据和实践指导。

本文将首先介绍沼气发酵的基本原理和工艺流程，阐述沼气发酵工艺参数的定义和分类。

在此基础上，设计并实施一系列实验，通过控制不同的发酵温度、发酵时间、底物浓度等关键工艺参数，观察并记录沼气产量、沼气成分（如甲烷含量、二氧化碳含量等）以及沼液成分（如有机质含量、氮磷钾等营养元素含量）的变化。

通过对实验数据的分析，本文将探讨不同工艺参数对沼气及沼液成分的影响机制，揭示各参数之间的相互作用关系。

结合国内外相关研究成果，对比分析不同工艺参数下的沼气发酵效果，提出优化沼气发酵工艺的建议和措施。

本文的研究成果将为沼气发酵技术的推广应用提供有益参考，有助于推动沼气产业的可持续发展，促进环境保护和能源结构的优化。

通过深入研究沼气发酵工艺参数的影响，有望为其他生物发酵过程的优化提供借鉴和启示。

二、材料与方法本实验选用了多种不同的农业废弃物，包括猪粪、牛粪、鸡粪和农作物秸秆等，作为沼气发酵的原料。

这些原料均来自当地的农业生产和畜禽养殖场，具有广泛的代表性。

实验采用了标准的沼气发酵装置，包括厌氧发酵罐、气体收集系统和沼液收集系统。

厌氧发酵罐采用密封设计，保证厌氧环境；气体收集系统用于收集沼气并测定其成分；沼液收集系统则用于收集并分析发酵后的残余液体。

（1）预处理：所有原料在进行沼气发酵前都进行了预处理，包括破碎、混合和调节水分含量，以保证原料在发酵过程中的均匀性和通透性。

（2）发酵实验：将预处理后的原料按照不同的工艺参数进行分组发酵。

1.沼气发酵应具备哪些基本条件？答：（1）严格的厌氧环境（严格密闭的沼气发酵池）。

（2）充足和适宜的发酵原料。

（3）适当的发酵液浓度。

（4）适宜的发酵温度。

（5）适宜的酸碱度。

（6）添加充足的接种物。

2.沼气细菌喜欢在什么样的环境中生长繁殖？答：喜欢在中性或微碱性的环境中生长繁殖。

3.发酵原料适宜的浓度是多少？答：沼气池一般采用6%～12%的发酵料液浓度较适宜。

夏季和初秋池温高，浓度可适当低些，一般以6%～8%为宜；冬、春季池温低，原料分解慢，浓度可适当高些，一般以10%～12%为宜。

4.按温度区分沼气发酵工艺有几种？答：沼气发酵工艺根据发酵温度可分为高温发酵、中温发酵和常温发酵工艺。

户用沼气由于条件限制，一般都采用常温发酵。

5.沼气发酵液的酸碱度以多少为宜？答：沼气发酵液的酸碱度（也就是pH）以6.5～7.5为佳，过酸（pH<5.0）或过碱（pH>8.0）都不利于原料发酵和沼气的产生。

6.有机物质在厌氧条件下由什么起作用产生沼气？答：由沼气发酵微生物的作用来产生沼气。

7.沼气发酵微生物的种类有哪些？答：沼气发酵微生物是一个统称，它包括有机物质分解菌（一般称作不产甲烷菌）和产甲烷菌（又称甲烷菌）两大菌种。

8.沼气发酵微生物之间有什么关系？答：沼气发酵微生物之间主要有以下四方面的关系：（1）不产甲烷菌为产甲烷菌提供生长和产甲烷所需的基质；产甲烷菌又为不产甲烷菌生化反应解除反馈抑制。

（2）不产甲烷菌为产甲烷菌创造适宜的厌氧环境。

（3）不产甲烷菌为产甲烷菌清除有毒物质。

（4）不产甲烷菌与产甲烷菌共同维持环境中适宜的酸碱度。

9.沼气发酵微生物有什么生长规律？答：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4个时期。

10.根据沼气发酵微生物化学过程及其产物的特点，可把沼气发酵过程划分为哪几个阶段？答：沼气发酵过程可分为以下三个阶段：第一阶段是液化阶段。

即由不产甲烷的微生物分泌的胞外酶，对有机物质进行体外酶解，把复杂的固体有机物质转变为可溶于水的物质。

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。

发酵工程的总体原则是在发酵正常情况下，尽可能地采用高有机负荷率，以期获得高的池容产气率。

描述沼气发酵过程用控制条件的常用参数主要有以下几种。

一、进料浓度浓度的表示单位主要有VS质量分数（%）、TS质量分数（%）、COD浓度（kg/m3）。

进料浓度关系到发酵浓度，对不同的装置来说，所需的最佳浓度是不同的。

例如，目前先进的以工业有机废水为原料的沼气池，如UASB（上流式厌氧污泥床）、AF（厌氧滤器）对原料的固体浓度要求很低，一般不超过1%，但对可溶性COD浓度则无限制。

以工业废水为发酵原料的大中型沼气工程进料浓度通常是废水本身的浓度，因为浓度的调节在经济上是不合算的。

畜禽场因粪便的收集方式不同，有时采用稀释或浓缩措施。

二、沼气池有机负荷率沼气池有机负荷率工程用单位是CODkg/(m3·d)、VSkg/(m3·d)和TSkg/(m3·d)，即单位沼气池容积每天接纳的原料量。

这一指标是评价沼气效率的重要指标。

只有高的有机负荷才能有高的池容产气率。

三、池容产气率池容产气率是每立方米发酵体积每天的沼气产量，单位是m3/(m3·d)，这一指标也是评价沼气池效率的重要指标。

这一指标通过沼气池每天的产气量除以沼气池容积来计算。

四、原料产气率即单位质量发酵原料的产气量。

此指标用每天沼气产量除以进料量得到的，例如某沼气池每天产气3m3，每天进料为10kg总固体。

TS原料产气率为3/10=0.3（m3/kg）。

根据不同的情况可分为理论产气率和生产产气率。

理论产气率可根据原料的化学成分来计算。

生产产气率通常根据大量的实际情况来估计或实测。

甲烷的产量(E)：E=0.37A + 0.49B + 1.04CCO2的产量(D)：D=0.37A + 0.49B + 0.36C式中：A——每克发酵原料碳水化合物含量；B——蛋白质含量；C——脂肪含量。

五、水力滞留期（HRT）指水力学所计算出的原料在沼气池的停留时间，单位是天（d），仅从提高效率来说，此值越小越好，但小到一定程度会因沼气池内微生物的流失而使发酵失败。

一、工艺设计发酵料液经前处理池沉淀、除杂后，从进料口进入装置，经各发酵单元逐级发酵，使养殖粪污得到无害化和减量化处理。

通过设置在各发酵单元的回流搅拌器，进行强制回流搅拌，以提高菌料均匀度和产气率。

在最后一级发酵单元设置储气浮罩，使最后一级发酵单元与整个装置产生的沼气经脱水、脱硫净化处理后，汇集与储气浮罩，供生产和生活使用。

从出料间溢出的沼液和抽出的沼渣储存与贮肥池，用作农作物有机肥料，或淡水养殖营养饵料。

二、设计参数(一)气压沼气发酵工艺及沼气沼气灯炉具都要求沼气气压相对稳定，且宜小不宜大。

对于水压是沼气池，，如果气压过大，容易破坏池体，造成泄漏；气压过小势必水压间面积过大，占地多。

因此，我国农村家用水压池常用设计气压为8千帕；浮罩池设计气压可采用2千帕。

(二)产气率根据我国养殖专业户沼气池发酵产气水平，其设计产气率采用0.2~0.5米3/（米3·天）（三）贮气量水压式沼气池靠池内带有压力的沼气将发酵料液压到出料间（大部分）、进料管（小部分）而贮存沼气。

浮罩池由浮罩的升降来贮存沼气。

贮气容积的确定和用户用气的情况有关。

养殖专业户沼气池的设计贮气量考虑能贮存12小时所产的沼气，即昼夜产气量的一半。

（四）池容沼气池容积指发酵池净空容积。

沼气池的容积应根据用户所拥有的发酵原料（数量和种类）、滞留时间、用气要求等因素合理确定。

（五）投料率投料率指的是最大限度投入的料液所占发酵间容积的百分率。

设计最大投料量一般水压式为沼气池容积的90％，料液上部留适当空间，以免导气管堵塞和便于收集沼气;浮罩式为沼气容积的98％。

最小设计投料量以不使沼气从进、出料管跑掉为原则。

三、建池规模计算（一）参数确定根据小型畜禽养殖场的特点，经过优化设计和工程实践所选定的发酵工艺为无动力自由进料、多旋流布料、回流搅拌、固菌成膜、浮罩储气、常温发酵工艺。

发酵料液温度变化范围为10~28℃，原料在发酵装置内的滞留天数（HRT）为30~90天，南方取低限，北方取高限，一般取60天；适宜于小型畜禽养殖场沼气工程的发酵料液平均浓度（Ts）为6％~10％，一般取8％；发酵装置的有效料液容积（m），浮罩式取98％，水压式取90％；常温条件下的容积产气率（平均）一般为0.20~0.40米3/（米3·天），取平均值0.30米3/（米3·天）;浮罩储气压力取2~3千帕。