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基于黑龙江省秸秆厌氧发酵制取沼气工艺发展研究摘要：秸秆作为一种重要的资源受到越来越多的重视，作为农业大省，黑龙江的秸秆资源十分丰富，笔者从秸秆厌氧发酵制取沼气方面入手，研究了发酵温度、预处理情况、接种物与原料的配比、PH对秸秆厌氧发酵制取沼气的影响。
关键词：黑龙江秸秆厌氧发酵沼气在我国的应用已经有一个多世纪的历史，目前已形成了乡村集中供气、沼气发电、沼渣综合利用，以及以沼气为纽带的生态家园富民工程，近年来，中央政府出台了一系列相关政策支持农村沼气建设并且不断加大资金投入，为沼气工程的发展创造了优越的外部环境条件[1]。
1 黑龙江省秸秆概况黑龙江省作为我国最大的商品粮基地，农作物秸秆资源十分丰富。
2018年黑龙江省各类农作物播种面积为2.14亿亩（1亩=0.0667公顷），同年黑龙江省粮食产量再次创下历史新高，达到1152.3亿斤亿斤，居全国榜首，秸秆资源总量约5761.5万吨,，其中水稻、玉米和大豆秸秆分别占农作物秸秆资源总量的30.5%、54.1%和11.6%（见表1）。
2018年，黑龙江省总人口达到3834.0 万人，其中农村人口1667.8万人。
若以农村人口计算，人均占有秸秆为3.45吨。
因此，如何高效、环保利用秸秆至关重要[2-3]。
表1 2018年黑龙江省主要农作物秸秆产量农作物产量（万吨）草谷比秸秆产量（万吨）所占比例（%）水稻2171.18 0.9 1954.06 30.50玉米2887.94 1.2 3465.53 3465.53大豆463.38 1.6 741.41 11.57小麦70.02 1.1 77.02 1.20其他作物169 1 169 2.64合计5761.52 6407.02 100注：草谷比是指农作物地上茎秆产量与经济产量之比。
通过农作物经济产量和草谷比可以推算出秸秆理论产量，即秸秆理论产量=经济产量×草谷比。
其他作物草谷比在本文中选取“1”，笔者通过查阅牛若峰、刘天福主编的《农业技术经济手册（修订本）》绝大多数作物草谷比均大于1，因此本文采取保守估算。
基金项目青海省自然科学基金面上项目(2021-ZJ-921);青海省科技成果转化专项(2019-NK-110);中央引导地方科技发展专项资金计划项目(2021ZY020);青海省科技厅重点实验室项目(2020-ZJ-Y02)。
作者简介柳丽(1997—),女,河北承德人,在读硕士研究生。
研究方向:农业资源利用。
*通信作者收稿日期2021-05-11秸秆是生物质能源的重要组成部分,也是世界上分布最广泛的可再生资源之一。
我国是农业大国,每年可产生约7.0×108t 秸秆,但利用率仅33%,大多数秸秆资源没有得到有效利用,随意丢弃和直接焚烧秸秆的现象在我国仍常见,不仅造成了环境污染,而且与资源循环利用的理念相悖[1]。
秸秆富含多种营养元素和有机质,可利用价值高。
秸秆综合利用既可缓解目前我国对肥料、饲料、能源和工业原料的紧迫需求,又可保护生态环境,促进经济可持续协调发展[2]。
厌氧消化产沼气是现阶段对秸秆资源化利用最有效的途径之一,不但能产生农民生活用能,降低我国对不可再生能源和生物质的消耗,而且生产出的沼液、沼渣可以作为优质有机肥,提高农作物的产量和品质,增加农民收益。
鉴于秸秆资源化利用的潜力,本文主要围绕秸秆厌氧消化产沼气的可行性、影响因素、利用现状及存在的问题等方面进行阐述,并针对该利用方式存在的问题提出对策,以期为规模化秸秆沼气工程的应用和推广提供参考。
1秸秆资源化利用现状秸秆一般是指农作物收获后剩余的茎叶或藤蔓等部分的总称。
秸秆传统处理方式是还田,使其作为有机肥改善土壤性质,主要包括堆沤腐化还田和机械化还田。
前者通过堆积高温发酵,降解并释放秸秆的有效养分,还田时被土壤微生物及作物吸收;后者利用机械直接将秸秆粉碎并翻耕入土,从而提高土壤肥力。
但是大量秸秆直接堆沤或还田不仅肥效不高,利用率较低,而且有时还会因发酵不彻底导致病原微生物对植物产生二次污染,诱发植物病害[3]。
随着科技的不断进步,秸秆资源化利用途径也不断创新,极大地提升了秸秆再利用效率和使用价值。
秸秆厌氧发酵产沼气技术研究进展夏江华;付龙云;杨光;姚利;王振;王艳芹【摘要】The biogas production through anaerobic fermentation of straw,which is an effective technolo-gy in resource utilization of straw,has aroused great concerns recently.But there are still several difficulties in the digestion of straw for its special structure.In this study,the recent research advances of the pretreatment technology,anaerobic dry fermentation,and anaerobic mixed fermentation of straw were summarized,and the development prospect was analyzed.It was expected to be helpful for further research.%秸秆厌氧发酵生产沼气是其资源化利用的有效途径，但秸秆因其特殊的结构很难被消化。
近年来，秸秆厌氧发酵技术引起了人们极大地关注。
本文综述了秸秆预处理技术、秸秆厌氧干发酵技术、秸秆混合物料厌氧发酵技术等方面的最新研究进展，并分析了发展趋势，以期对今后研究方向的选择提供帮助。
【期刊名称】《山东农业科学》【年(卷),期】2015(000)012【总页数】5页(P115-119)【关键词】秸秆;预处理;干发酵;混合发酵;厌氧发酵;沼气【作者】夏江华;付龙云;杨光;姚利;王振;王艳芹【作者单位】齐鲁工业大学造纸与植物资源工程学院，山东济南 250100;山东省农业科学院农业资源与环境研究所，山东济南 250100;山东省农业科学院农业资源与环境研究所，山东济南 250100;山东省农业科学院农业资源与环境研究所，山东济南 250100;齐鲁工业大学环境科学与工程学院，山东济南 250100;山东省农业科学院农业资源与环境研究所，山东济南 250100【正文语种】中文【中图分类】S216.4-1能源和环境双重危机使绿色可再生能源的开发研究成为国家的工作重点。
棉花秸秆厌氧发酵产沼气工艺条件的研究棉花秸秆是一种常见的农副产品，具有可再生性、可利用性和可循环性等特点。
棉花秸秆可以通过厌氧发酵的方式，生产沼气，这种沼气具有高热值，是一种清洁的、可再生的能源。
因此，棉花秸秆厌氧发酵产沼气工艺的研究显得尤为重要和迫切。
首先，要了解棉花秸秆厌氧发酵产沼气的原理。
棉花秸秆厌氧发酵过程分为水解、发酵、多糖水解、酮酸脂水解和甲烷代谢五个主要阶段，其中，水解是这一过程的关键，沼气的主要成分乙醇、乙醛、甲烷和二氧化碳就是在这个阶段合成的，因此改善水解过程的效果将对整个发酵过程的效率产生重要的影响。
其次，了解棉花秸秆厌氧发酵产沼气工艺的操作条件。
首先，厌氧发酵需要有特定的温度，一般在30℃左右。
同时还需要控制有效氮源和碳源的比例，这一参数作用于整个发酵过程，主要决定发酵沼气产量和收益。
再者，棉花秸秆厌氧发酵过程还需要相当高的湿度（介于70%~80%之间），同时需要降低发酵罐内的溶解氧（要求低于2mg/L），以便确保厌氧发酵的效率。
此外，为了提高棉花秸秆厌氧发酵沼气的产量，还需要采用一些技术措施，比如对棉花秸秆的处理方式。
棉花秸秆厌氧发酵过程中，原料的料体必须得到有效的混合和搅拌，以便更好地释放有机物。
通常采用热水浸泡法或热气热处理法，可以促进原料的水解，改善厌氧发酵沼气的产量。
此外，其他技术措施，如催化剂添加、基质改性和发酵过程的控制，也是促进棉花秸秆厌氧发酵沼气产量的重要方面。
最后，需要强调的是，棉花秸秆厌氧发酵沼气产量的提高，不仅需要改进技术条件，而且还要考虑到原料的供给和发酵设备的技术水平。
只有把握好技术参数和操作条件，才能实现对棉花秸秆厌氧发酵沼气产量的提高，从而提升棉花秸秆的回收利用价值。
综上所述，棉花秸秆厌氧发酵沼气工艺的研究显得尤为重要和迫切。
合理的发酵技术条件和操作条件，正确的原料处理方式是提高沼气产量和收益的关键。
同时，需要选择合适的发酵设备，确保发酵过程在良好的条件下进行，从而实现棉花秸秆厌氧发酵沼气产量的提高和价值的最大化。
稻草秸秆厌氧发酵产沼气研究稻草和秸秆是农作物产生的剩余物质，其潜在的能源价值一直备受关注。
其中，厌氧发酵是一种能够将这些生物质转化为沼气的有效方式。
本文将就稻草和秸秆的厌氧发酵产沼气研究展开讨论。
首先，稻草和秸秆的厌氧发酵是指在缺氧的环境下，利用厌氧细菌将有机物质转化为沼气的过程。
这些有机物质在发酵过程中被分解成沼气的主要成分，包括甲烷和二氧化碳。
沼气不仅具有高热值，可以被用作燃料，还可以用作发电或供暖。
然而，稻草和秸秆作为厌氧发酵的底物也存在一些挑战。
首先，其纤维素和半纤维素的含量较高，这使得生物降解变得困难。
这需要通过物理或生物方法来打破纤维素和半纤维素的结构，以提高底物的降解效率。
其次，底物中氮和硫的含量也较高，这会导致底物中产生硫化氢等有毒气体。
因此，必须控制好底物的氮硫平衡，以保证发酵反应的顺利进行。
在稻草和秸秆的厌氧发酵过程中，如何提高产沼气效率也是一个重要问题。
一种常用的方法是通过混合底物来提高发酵效果。
例如，将稻草和秸秆与家畜粪便等高产沼气底物进行混合，可以提供更丰富的养分和菌群，从而促进发酵反应。
此外，添加一些辅助材料，如酶或微生物，也可以加速底物的降解，提高产沼气效率。
最后，稻草和秸秆的厌氧发酵产沼气研究在实际应用上也具有重要意义。
中国是一个农业大国，农作物剩余物质的处理一直是一个难题。
利用稻草和秸秆产沼气既能解决废弃物的处理问题，又能提供可再生能源，实现农业废弃物的资源化利用。
因此，稻草和秸秆的厌氧发酵研究不仅有理论意义，也有实际应用价值。
综上所述，稻草和秸秆的厌氧发酵产沼气研究是一个具有潜力和挑战的领域。
通过加强对底物特性和发酵机理的研究，探索合适的发酵条件和方法，可以实现农作物剩余物质的高效转化和能源利用。
这将有助于解决农业废弃物处理问题，推动可持续能源发展。
厌氧干式发酵技术调研报告一、引言厌氧干式发酵技术是一种将有机废弃物和生物质以厌氧条件下进行发酵的方法。
该技术可以有效地转换废弃物为可再生能源，同时降低环境污染和减少温室气体的排放。
目前，厌氧干式发酵技术在国内外得到了广泛的关注，并在一些实际应用中取得了良好的效果。
本次调研报告旨在对厌氧干式发酵技术进行深入的调研与分析，了解其原理、应用以及存在的问题。
二、原理厌氧干式发酵技术是在无氧环境下，通过微生物酶的作用将有机废弃物或生物质转化为沼气的过程。
在厌氧条件下，厌氧菌和放线菌等微生物能够分解废弃物中的有机物，产生沼气、液体肥料和固体底渣等产物。
相比于传统的湿式发酵，厌氧干式发酵有以下优势：干燥废弃物更易于搬运和储存，系统运行成本更低，对异气体和温度波动更具抵抗力。
三、应用厌氧干式发酵技术可以广泛应用于城市和农村的有机废弃物处理以及生物质能源生产领域。
在城市中，厌氧发酵可以处理餐厨垃圾、厨余垃圾等有机废弃物，产生沼气用于供能和发电，同时产生液体肥料用于农田施肥。
在农村地区，厌氧发酵技术可以处理农村生活废弃物、农业废弃物等，改善农村环境卫生，提供沼气供暖和生活用气，以及液体肥料来替代化肥。
四、存在的问题虽然厌氧干式发酵技术有很多优势和应用前景，但也存在一些问题需要解决。
首先，厌氧干式发酵需要严格把控系统内的湿度和温度，以保证微生物的正常生长和发酵效果。
其次，厌氧干式发酵过程中容易产生异味和污染物，需要加强废气处理和投入控制设备的研究。
此外，厌氧干式发酵技术还面临着工艺优化和规模化应用的挑战，需要进一步完善和推广。
五、结论厌氧干式发酵技术作为一种有效处理有机废弃物和生物质的技术，具有广阔的应用前景。
通过将废弃物转化为沼气和肥料，不仅可以实现资源的循环利用，还可以减少环境污染和温室气体的排放。
然而，目前该技术仍面临一些问题和挑战，需要进一步的研究和优化。
希望通过本次调研报告的撰写，可以促进学术界和产业界对厌氧干式发酵技术的研究和应用进一步发展。
秸秆厌氧发酵产沼气技术研究进展作者：夏江华付龙云杨光姚利王振王艳芹来源：《山东农业科学》2015年第12期摘要：秸秆厌氧发酵生产沼气是其资源化利用的有效途径，但秸秆因其特殊的结构很难被消化。
近年来，秸秆厌氧发酵技术引起了人们极大地关注。
本文综述了秸秆预处理技术、秸秆厌氧干发酵技术、秸秆混合物料厌氧发酵技术等方面的最新研究进展，并分析了发展趋势，以期对今后研究方向的选择提供帮助。
关键词：秸秆；预处理；干发酵；混合发酵；厌氧发酵；沼气中图分类号：S216.4-1文献标识号：A 文章编号：1001-4942（2015）12-0115-05能源和环境双重危机使绿色可再生能源的开发研究成为国家的工作重点。
据有关专家估计，生物质能将成为未来可持续能源系统的重要组成部分。
我国是世界上可再生能源原料产出量最多的国家，每年农业固体废弃物产量大约40多亿吨，其中畜禽粪便30亿吨，农作物秸秆7亿多吨，农作物秸秆中稻秸、玉米秸、麦秸占总量的77%以上。
目前，我国秸秆的利用率很低，除了直接还田、用作燃料以及不足20%用作饲料外，剩余约20%的秸秆则直接在田间燃烧或堆积，不仅造成很大的资源浪费，还污染了环境。
当前，随着经济社会的快速发展，我国能源短缺越来越严重。
将农作物秸秆厌氧发酵产生沼气，可在一定程度上缓解我国能源紧张的现状，实现秸秆的资源化利用，防止秸秆焚烧污染和资源浪费，有利于保护环境，同时产生的沼渣液也是一种高效有机肥料，可以提高作物品质和产量，同时可以改善土壤结构，对我国的农业产业结构调整、尽快实现向可持续农业转型具有积极的作用。
秸秆由纤维素、半纤维素和木质素组成，纤维素和半纤维素能够被微生物降解发酵，但由于木质素和半纤维素坚固地镶嵌在纤维素中，形成结晶化和木质化，对纤维素起到保护和覆盖作用，阻止了厌氧过程中纤维素与微生物和降解酶的接触，致使秸秆厌氧发酵产沼气很难。
近几年，国内外学者对秸秆厌氧发酵产沼气技术进行了大量深入的研究，如秸秆预处理技术、秸秆厌氧干发酵技术、秸秆混合物料厌氧发酵技术等。
厌氧发酵技术处理餐厨垃圾产沼气的探究近年来，随着城市化进程的加快和人口的增加，餐厨垃圾的处理成为一个日益突出的问题。
餐厨垃圾中富含有机废弃物，破坏环境并对人体健康带来恐吓。
厌氧发酵技术作为一种高效处理餐厨垃圾的方法被广泛探究和应用。
本文旨在探讨，并介绍该技术的原理、方法以及在实际应用中的优势。
一、引言随着人们生活水平的提高和城市化的进程，城市的餐饮业蓬勃进步，餐厨垃圾的数量激增。
餐厨垃圾中含有大量的有机物质，若果无法有效处理，会对环境和人体健康造成极大的危害。
因此，寻找一种高效、经济的餐厨垃圾处理方法成为亟待解决的问题。
二、厌氧发酵技术的原理厌氧发酵技术是一种生物处理技术，通过利用微生物在缺氧条件下对有机废弃物进行代谢和分解，产生沼气和有机肥料。
厌氧发酵的基本原理是微生物通过一系列的代谢过程将有机物质转化为沼气。
在缺氧条件下，厌氧菌通过发酵过程将有机废弃物中的碳水化合物、蛋白质和脂肪等转化为沼气主要成分甲烷和二氧化碳。
同时，还会生成一些有机酸和其他代谢产物。
三、厌氧发酵技术的方法厌氧发酵技术的方法包括反应器选择、菌种选择和操作条件控制等方面。
反应器的选择可以依据餐厨垃圾的性质和处理规模来确定。
常见的反应器包括完全混合反应器、序列反应器和固定床反应器等。
菌种选择是关键的一步，合适的菌种能够提高发酵效果和产沼气量。
同时，确保反应器内的环境条件也是分外重要的，包括温度、PH值和有机物浓度等。
四、厌氧发酵技术在实际应用中的优势厌氧发酵技术作为一种高效处理餐厨垃圾的方法具有许多优势。
起首，该技术能够将餐厨垃圾转化为可再生能源沼气，既能够用于发电和取暖等，也可以作为交通燃料使用。
其次，厌氧发酵过程中还能够产生有机肥料，可以用于农业生产，提高土壤肥力。
此外，该技术可以缩减餐厨垃圾的体积，降低垃圾运输成本，缩减对垃圾填埋场的依靠。
五、结论厌氧发酵技术作为一种处理餐厨垃圾的方法在实际应用中显示出了明显的优势。
通过合理选择反应器、菌种和控制操作条件等方面的改进，可以进一步提高处理效果和产沼气量。
农业废弃物厌氧发酵制取沼气技术的研究进展摘要：为了研究中国农业废弃物制取沼气的研究及利用现状，笔者结合自身及前人的研究成果，通过描述中国农业废弃物的利用现状及厌氧发酵制取沼气技术的机理，产甲烷菌的基本研究以及3种常见农业废弃物厌氧发酵产沼气的研究结果，概括了利用厌氧发酵处理农业废弃物的必要性及技术上的可行性。
但同时发现，很多研究成果没有在中国农业废弃物的利用上得到充分利用，本研究的成果在今后对农业废弃物进行合理有效的利用及处理上有很大的参考作用。
0引言中国每年产生的农业废弃物，仅农作物秸秆的量就约为7亿t，大中城市郊区的集约化养殖场产生的畜禽粪便因超过农田环境自身消纳的能力，也对城市郊区环境造成了较大的污染。
本研究通过倡导利用厌氧发酵生沼气技术处理农业废弃物，能有效保护农村及城市郊区的环境，同时能改善当前中国能源利用领域过分依赖煤炭，污染严重，能源利用率低等不合理现象，对解决中国经济发展的瓶颈有重要意义。
当前农业废弃物的利用技术有很多，主要包括：能源化、肥料化、饲料化和材料化技术，而能源化是当前研究的重点，如将玉米秸秆通过等离子体热裂解液化制取生物油，厌氧微生物利用麦麸产氢以及利用甜高粱茎秆汁液发酵制取生物酒精等。
与其他农业废弃物能源化的技术相比，厌氧发酵生产沼气技术目前比较成熟，可以实现产业化。
如北方“四位一体”沼气生态模式和南方的“猪、沼、果”生态模式等。
与此同时，大量的利用农业废弃物发酵产沼气的基础研究也在进行，如碱预处理对稻草发酵产沼气的效果，同时刘荣厚等还发现蔬菜废弃物用厌氧发酵工艺处理制取沼气是可行的。
沼液及沼渣作为沼气发酵的一种副产物，也有很大的作用，50%浓度的沼液能提高草莓的果实品质，添加煤油和洗衣粉的沼液混合物是一种防治菜青虫的良好杀虫剂。
本研究针对农业废弃物制取沼气技术在处理废弃物的实际应用上的不足，与其比较成熟的研究现状脱节的问题，通过全面地概括论证利用厌氧发酵处理农业废弃物的必要性及技术上的可行性，倡导积极发展厌氧发酵制取沼气技术，并在实际中大量应用该技术处理中国的农业废弃物，相信在厌氧发酵制取沼气技术的广发推广上能起到非常积极的作用。
1厌氧发酵制取沼气技术的机理目前为止，对厌氧发酵制取沼气技术机理的研究比较成熟。
沼气发酵的过程，实际上是微生物的物质代谢和能量转换过程，在分解代谢过程中微生物获得能量和物质，以满足自身生长繁殖，同时大部分物质转化为甲烷和二氧化碳。
其基本过程通常可分为液化、产酸、产甲烷3个阶段，前2个阶段合称为不产甲烷阶段，不过目前比较权威的是把沼气发酵理论分为2阶段厌氧发酵理论和3阶段厌氧发酵理论。
2阶段理论主要针对一些可溶性的复杂有机物，第1阶段是在产酸菌的作用下，有机物被分解为低分子的中间产物如有机酸如乙酸、丁酸等及氢气、二氧化碳等气体；第2阶段是产甲烷菌将第1阶段产生的中间产物继续分解为甲烷和二氧化碳。
3阶段理论主要针对不溶性的复杂有机物，相对2阶段理论，主要是多了1个水解和发酵的阶段，在这一阶段，复杂有机物在微生物（发酵菌）作用下进行水解和发酵：多糖先水解为单糖，再通过酵解途径进一步发酵成乙醇和脂肪酸等；蛋白质则先水解为氨基酸，再经脱氨基作用产生脂肪酸和氨；脂类转化为脂肪酸和甘油，再转化为脂肪酸和醇类。
也有研究将产甲烷的3阶段理论中的第1阶段拆分为2步，认为沼气发酵应具体分为4个步骤，分别是：聚合物的水解、水解产生的单体发酵生成挥发性脂肪酸酸和乙醇等、中间产物转换为乙酸和氢气、甲烷的形成。
2产甲烷菌的研究2.1产甲烷菌的种类与基本性质产甲烷菌是一类能够将无机或有机化合物厌氧消化转化成甲烷和二氧化碳的古细菌，它们生长在严格厌氧的环境中，不能利用复杂的有机物作为能量来源，只能利用氢气、二氧化碳、甲酸、甲醇、甲基胺、乙酸等简单物质合成甲烷进行能量代谢，是厌氧发酵过程的最后一个成员。
由于产甲烷菌是一种严格厌氧的古生菌，导致很难对其进行分离纯化，这对产甲烷菌研究产生了很大影响。
1950年，Hungate创造了无氧分离技术才使产甲烷菌的研究得到了迅速的发展。
到目前为止，从系统发育来看，产甲烷菌分成5个目，分别为甲烷杆菌目（methanobacteriales）、甲烷球菌目（methanococcales）、甲烷八叠球菌目（methanosarci nales）、甲烷微菌目（methanomicrobiales）和甲烷超高温菌目（methanopyrales），分离鉴定的产甲烷菌已有200多种。
所有的产甲烷菌都是专性严格厌氧菌，对氧非常敏感，遇氧后会立即受到抑制，不能生长繁殖，有的还会死亡。
在形态学方面，不同的产甲烷菌属有不同的形态学特征。
大部分产甲烷菌都是革兰氏阴性菌，但甲烷短杆菌的革兰氏染色呈阳性。
以下是两种典型产甲烷菌的形态特征。
甲烷类球菌属，细菌呈不规则球状，直径1~1.5μm，单生，不运动，革兰氏阴性，虽然不运动，但其细菌细胞带有2个附件，在培养45天后，形成直径小于1mm，白色，圆形，边缘不整齐的菌落；甲烷八叠球菌属，细菌为高度不规则球状，直径2~3μm，单生无鞭毛，革兰氏染色呈阴性，在碱或十二烷基磺酸钠处理下水解，培养60天后形成直径1 mm，黄色，圆形，边缘有凸起的菌落；甲烷短杆菌属，革兰氏染色阳性，短杆状，多单生，不运动，能够利用H2+ CO2或甲酸盐作为唯一碳源生长。
2.2产甲烷菌的代谢机理产甲烷菌生活在厌氧条件下，通过甲烷的生物合成形成维持细胞生存所需的能量。
在产甲烷细菌中存在原核细胞和真核细胞所共有的糖酵解途径（EMP）、三羧酸循环（TCA）、氨基酸和核苷酸代谢，但一些基本所需的酶在产甲烷菌中未被确定。
产甲烷菌是自养型生物，能利用环境中的化学能，因而产甲烷菌中发现了许多无机物进入细胞所需的通道蛋白，如Na+、K+、Ca2+等离子，以及磷酸、硝酸等无机酸。
因此，产甲烷菌生长的世代时间与环境中营养物质浓度有关,营养平衡也很重要，细胞的生长和维持需要一定数量的养分，营养不足使甲烷菌生长世代时间变长，甚至停止；基质代谢速率也受营养条件的限制，但有些养分过量会抑制产甲烷菌生长。
产甲烷菌在代谢上与其他微生物的差异，对产甲烷菌的鉴定方法也有一定的参考价值。
目前发现的甲烷生物合成过程有3种途径：以乙酸为原料的甲烷生物合成；以氢、二氧化碳为原料的甲烷生物合成；以甲基化合物为原料的甲烷生物合成。
其中，以乙酸为底物的甲烷生物合成占自然界甲烷合成的60%以上；以氢和二氧化碳为底物的甲烷生物合成30%；也有学者认为乙酸的裂解占甲烷合成的70%以上，以甲基化合物为原料的甲烷生物合成不足10%。
甲烷生物合成过程中，甲烷的形成伴随着细胞膜内外化学梯度的形成，这种化学梯度驱动ATP酶产生细胞内能量通货—ATP（三磷酸腺苷）。
一般一种产甲烷菌只具有一种甲烷合成途径,而多细胞结构的甲烷八叠球菌同时含有3种甲烷合成途径,且至少可以利用9种甲烷合成的底物。
在甲烷的合成过程中，有多种酶参与反应，如：甲酰甲基呋喃（MFR）、甲酰四氢甲基喋呤（THMP）、辅酶M(HSCoM)、辅酶F420（CoF420）、辅酶F430（CoF430）和辅因子B（HS-HTP）等。
3厌氧发酵制取沼气技术的原料适应性厌氧发酵制取沼气对农业废弃物原料的要求虽然不是很高，但要使发酵制取沼气达到良好的效果，发酵原料应满足一定的条件，这些条件包括碳氮比、发酵料液浓度、废弃物的物理性质（如秸秆长度）和化学性质等。
在碳氮比上，含碳量高的原料发酵慢，含氮量高的原料发酵快，应合理搭配。
在农村，一般把鲜粪和作物秸秆以重量比2:1混合，碳氮比保持在25:1为宜；发酵料液浓度是指原料的总固体重量占发酵料液重量的百分比，适宜的料液浓度对于提高产气量，维持产气高峰十分重要，能进行沼气发酵的料液浓度很宽，1%~30%甚至更高的浓度都可以产生沼气，在中国农村，根据原料来源和数量，沼气发酵通常采用7%~10%的发酵料液浓度是较适宜的；在原料物理性质上，虽然现在有固体干法发酵，但大部分沼气发酵还是液体发酵，而且液体发酵液更符合农村的实际情况，关于秸秆及蔬菜废弃物，对其长度或粒径有一定要求，例如将秸秆粉碎或简单切分（用剪刀剪至1~10cm）再进行发酵，可以加快原料的分解利用；对于化学性质，一般要求发酵原料易被微生物降解，对于主要由不易降解的纤维素、半纤维素和木质素组成的秸秆，对其进行预处理，在其部分被降解成易被利用的有机物后再进行发酵产沼气能取得更好的效果。
下面笔者主要介绍3种主要的农业废弃物：畜禽粪便、蔬菜废弃物和农作物秸秆厌氧发酵产沼气的研究现状。
3.1粪便发酵产沼气的研究现状粪便作为一种碳氮比较低的发酵原料，只要其他发酵条件适宜，其发酵产气能正常进行。
例如人粪、鸡粪是富氮原料，其碳氮比分别为7.8:1，2.5:1，当以它们作为原料进行沼气发酵时，只要温度、浓度和起动时接种物的质量、数量合适，正常发酵完全没有问题，在单种原料沼气发酵的条件下,鲜猪粪可作沼气发酵物料碳氮比调节剂，不经碳氮比调节可迅速启动发酵产气，有对猪粪的研究表明，一头猪产生的粪便等废弃物能生产150~250L沼气，其中甲烷含量为60%，其燃烧值达到23100J/m3。
由于粪便在一般情况下就能作为沼气发酵的原料，当前对粪便发酵产气的研究主要集中在粪便与其他发酵原料进行混合厌氧发酵的研究上。
粪便与其他农业废弃物混合发酵有2个作用：一是调节其他含氮较低的原料的碳氮比，使其能正常发酵产沼气；二是增强发酵原料的整体适应性，使发酵原料的产沼气能力明显提升。
采用青草、干稻草或菜叶等含氮比较低的农业有机废弃物作沼气发酵原料时，用鲜猪粪或尿素等高含氮物质调节碳氮比作沼气发酵原材料是可行的，同时Maritza等研究表明，牛粪与城市固体垃圾单独发酵的产沼气的能力分别为62、37m3/(t VS)，而它们混合发酵的产气能力却达到172m3/(t VS)，混合发酵能取得更高的产气量。
当然粪便的沼气发酵与粪便种类也有很大关系，不同种类的粪便按相同比例与其他农业废弃物混合发酵取得的发酵效果不同；同时，粪便的质量跟沼气发酵也有直接关联，El-Mashad和Zhang的研究显示，筛选后的优质粪便、劣质粪便和未经筛选的粪便的沼气产量分别是302、228、241L/(kg VS)，在这3种粪便中，分别有约93%、87%和90%的沼气在发酵20天后产生出来，平均沼气含量为69%、57%和66%。
3.2蔬菜废弃物沼气发酵大部分水果和蔬菜废弃物的碳氮比约为25:1，不需要另加氮源就可以进行正常的沼气发酵。
对于一些碳氮比不在适合沼气发酵碳氮比范围内的水果或蔬菜 废弃物，有时把2种或2种以上的废弃物混合进行消化以保证营养平衡。
在对蔬菜废弃物厌氧发酵的可行性及接种物浓度对发酵过程的影响进行了研究后，发现蔬菜废弃物用厌氧发酵工艺处理是可行的，在试验采用的20%，30%，50%3个水平的接种物浓度中，接种物浓度为30%的实验组的挥发酸含量、氨态氮含量以及pH值都在正常范围内，总产气量和沼气中最高甲烷含量分别为7790.81mL和42.814%，明显高于其他2组及空白组实验。
