當前位置：一、沼氣發酵原理
沼氣發酵是一個（微）生物作用的過程。各種有機質，包括農作物秸稈、人畜糞便以及工農業排放廢水中所 含的有機物等，在厭氧及其他適宜的條件下，通過微生物的作用，轉化成沼氣，完成這個復雜的過程，即為沼氣發酵。
（一）液化階段
農作物秸稈、人畜糞便、垃圾以及其他各種有機廢棄物，通常是以大分子狀態存在的碳水化合物，如淀粉、 纖維素及蛋白質等。他們不能被微生物直接吸收利用，須通過微生物分泌的胞外酶（如纖維素酶、肽酶和脂肪酶等）進行酶解，分解成可溶于水的小分子化合物（即多糖水解成單糖或雙糖，蛋白質分解成肽和氨基酸，脂肪分解成甘油和脂肪酸）。這些小分子化合物進入到微生物細胞內，進行的一系列的生物化學反應，這個過程稱為液化。
（二）產酸階段
液化完畢后，在不產甲烷微生物群的作用下，將單糖類、肽、氨基酸、甘油、脂肪酸等物質轉化成簡單的有 機酸（如甲酸、乙酸、丙酸和乳酸等）、醇（如甲醇、乙醇等）以及二氧化碳、氫氣、氨氣和硫化氫等，由于其主要的產物是揮發性的有機酸（其中以乙酸為主，約占80%），故此階段稱為產酸階段。
（三）產甲烷階段
產酸階段完成后，這些有機酸、醇已經二氧化碳和氨氣等物質又被產甲烷微生物群（又稱產甲烷細菌）分解 成甲烷和二氧化碳，或通過氫還原二氧化碳形成甲烷，這個過程稱為產甲烷階段。這種以甲烷和二氧化碳為主的混合氣體便稱為沼氣。
二、沼氣發酵的工藝條件
沼氣發酵微生物要求有適宜的生活條件，對溫度、酸堿度、氧化還原勢及其他各種環境因素都有一定的要求 。在工藝上只有滿足微生物的這些生活條件，才能達到發酵快、產氣量高的目的。實踐證明，往往由于某一條件沒有控制好而引起整個系統運行失敗。因此，控制好沼氣發酵的工藝條件是維持正常發酵產氣的關鍵。
（一）嚴格的厭氧環境
沼氣發酵微生物包括產酸菌和產甲烷菌兩大類，他們都是厭氧性細菌，尤其是產生甲烷甲烷菌是嚴格厭氧菌 ，對氧特別敏感。他們不能在有氧的環境中生存，哪怕只有微量的氧存在，微生物的生命活動也會受到抑制，甚至死亡。因此，建造一個不漏水、不漏氣的密閉沼氣池（罐），是人工制取沼氣的關鍵。
沼氣發酵的啟動或新鮮原料入池時會帶進一部分氧，造成了沼氣池內較高的氧化不還原勢。但由于在密閉的 沼氣池內，好氧菌和兼性厭氧菌（此類菌在有氧或無氧環境里都能生存與活動）共同的作用，迅速消耗了溶解氧，使沼氣池的氧化還原勢逐漸降低，從而創造了良好的厭氧條件。
（二）發酵溫度
沼氣發酵微生物在一定的溫度范圍進行代謝活動，可以在8～65℃產生沼氣，溫度不同，產氣速度也不同。在 8～40℃范圍內，溫度越高，產氣速率越大，但不是線性關系。40～50℃使沼氣微生物高溫菌和中溫菌活動的過度區間，它們在這個溫度范圍內都不太適應，因而此時產氣速率會下降。當溫度增高到50～55℃時，由于沼氣微生物中的高溫菌活躍，產沼氣的速率快。
通常產氣高峰溫度一個在35℃左右，另一個在54℃左右。這是因為在這個適宜的發酵溫度中，由兩個不同的微生物群參與作用的結果。前者叫中溫發酵，后者叫高溫發酵。
若沼氣發酵溫度突然上升或下降，對產氣量有明顯的影響。若溫度突然上升或下降5℃，產氣量會顯著降低， 若變化過大，則產氣過程可能會停止。為防止沼氣發酵溫度的突變，沼氣池應采取必要的保溫措施。將沼氣池建于大棚內（夏季遮陰），是防止溫度突變的有效措施之一。
常溫發酵，在發酵過程中基本上不進行溫度控制，發酵料液的溫度隨自然溫度有規律地進行變化，其優點是 設備簡單，無需加溫，便于推廣；其缺點是產氣率低，尤其是冬季經常由于溫度過低，而影響產氣或停止運行。高溫和中溫發酵處理效率高，處理時間短，產氣量高，但缺點是設備比較復雜，需要消耗大量的能量用于加溫和保溫。
（三）發酵原料
在厭氧發酵過程中，原料即是產生沼氣的基質，又是沼氣發酵微生物賴以生存的養料來源。除了礦物油和木 質素外，自然界中的有機物質一般都能被微生物發酵產生沼氣，但不同的有機物有不同的產氣量和產氣速度。較難分解的有機物質，在投料前要進行切碎、堆漚等預處理。若有機物已經過牲畜腸胃消化、陰溝厭氧消化及工業發酵，入池后很快就會產氣。因此，農業剩余物秸稈、雜草、樹葉等，豬、牛、馬、羊、雞等家畜家禽的糞便，工農業生產的有機廢水廢物（如豆制品的廢水、酒槽和糖渣等）及水聲植物都可以做為沼氣發酵的原料，如水葫蘆等。
沼氣發酵原料按其形態分為固態原料和液態原料兩類：按其營養成分又分有富氮原料和富碳原料之分；按其來源分為農村沼氣發酵原料、城鎮沼氣發酵原料和水生植物三類。
富氮原料通常指富含氮元素的人、畜和家禽的糞便。這類原料經過了人和動物腸胃系統的充分消化，一般顆 粒細小，含有大量低分子化合物——人和動物未吸收消化的中間產物，含水量較高。因此，在進行沼氣發酵時，不必 進行預處理，就容易厭氧分解，產氣很快，發酵期較短。
富碳原料通常指富含碳元素的秸稈和秕殼等農作物的殘余物。這類原料富含纖維素、半纖維素、果膠以及難 降解的木質素和植物蠟質。干物質含量比富氮的糞便原料高，且質地疏松，相對密度小，進沼氣池后容易漂浮形成發酵死區——浮殼層，發酵前一般需經預處理。富碳原料厭氧分解比富氮原料慢，產氣周期較長。
發酵原料的評估和計量，通常用總固體（TS）、懸浮固體（SS）、揮發性固體（VS）及揮發性懸浮固體（VSS）、化學耗氧量（COD）和生物耗氧量（BOD）等指標評價和計量原料中有機物的含量和沼氣的產量。
來源：百度(du)文庫
