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
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。
2、产甲烷菌在沼气发酵过程中，利用小分子量化合物形成沼气的微生物统称为产甲烷菌。如果说微生物是沼气发酵的核心，那么产甲烷菌又是沼气发酵微生物的核心，产甲烷菌是一群常特殊的微生物。它们严格厌氧，对氧和氧化剂非常敏感，适宜在中性或微碱性环境中生存繁殖。它们依靠二氧化碳和氢气生长，并以废物的形成排出甲烷，是要求生长物质最简单的微生物。
产甲烷菌的种类很多，目前已发现的产甲烷菌有 3 目、4科、7 属和13 种，根据它们的细胞形态、
甲烷螺旋形菌类。产甲烷菌生长缓慢，繁殖倍增时间的15 倍。由于产甲烷菌繁殖较慢、在发酵启动时，需
加入大量甲烷菌种。
产甲烷菌在自然界广泛分布，如土壤中，湖泊、沼泽中，反刍动物（牛羊等）的肠胃道，淡水或碱水池塘污泥中，下不道污泥，腐烂秸秆堆，牛马粪以及城乡垃圾堆中都有大量的产甲烷菌存在。由于产甲烷菌的分离、培养和保存都有较大的困
难，迄今为止，所获得的产甲烷菌的纯种不多。一些菌的培养方法没有过关，所以对产甲烷菌的生理生化特征还不清楚，产甲烷菌的纯种还不能应用于生产，这些直接影响到沼气发酵研究的进展，也是影响沼气池产气率提高不快的重要原因。
（二）沼气发酵微生物的作用
在沼气发酵过程中，不产甲烷菌与产甲烷菌相互依赖，互为对方创造维持生命活动所需的物质基础和适宜的环境条件；同时又相互制约，共同完成沼气发酵过程。它们之间的相互关系主要表现在下列几个方面；
1、不产甲烷菌为产甲烷菌提供营养原料中的碳水化合物、蛋白和脂肪等复杂有机物不能直接被产甲烷菌吸收利用，必须通过不产甲烷菌的水解作用，使其形成可溶性的简单化合物，并进一步分解，形成产甲烷菌的发酵基质，这样，不产甲烷菌通过其生命活动为产甲烷菌源源不断地提供合成细胞的基质和能源。另一方面，产甲烷菌连续不断地将不产甲烷菌所产生的乙酸、氢和二氧化碳等发酵基质转化为甲烷，使厌氧消化中不致有酸和氢的积累，不产甲烷菌也就可以继续正常的生长和代谢。由于不产甲烷菌与产甲烷菌的协同作用，使沼气发酵过程达到产酸和产甲烷的动态平衡，维持维持沼气发酵的稳定运行。
2、不产甲烷菌为产甲烷菌创造适宜的厌氧生态环境在沼气发酵启动阶段，由于原料和水的加入，在沼气池中随时之进入了大量的空气，这显然是对产甲烷菌有害的，但是由于不产甲烷菌类群中的好氧和兼性厌氧微生物的活动，使发酵液的氧化还原电位（氧化还原电位愈低，厌氧条件愈好）不断下降，逐步为产甲烷菌的生长和产甲烷菌创造厌氧生态环境。
3、不产甲烷菌为产甲烷菌清除有毒物质在以工业废弃物为以酵原料时，其中往往含有酚类、苯甲酸、
氰化物、长链脂肪酸和重金属等物质。这些物质对产甲烷菌是有毒害作用的。而不产甲烷菌中有许多菌能分解和利用上述物质，这样就可以解除对产甲烷菌的毒。此外，不产甲烷菌发酵产生的硫化氢（H2S ）可以与重金属离子作用，生成不溶性的金属硫化物而沉淀下来，从而解除了某些重金属的毒害作用。
4、不产甲烷菌与产甲烷菌共同维持环境中适宜的酸碱度在沼气发酵初期，不产甲烷菌首先降解原料中的淀粉和糖类等，产生大量的有机酸。同时，产生的二氧化碳也部分溶于水，使发酵液的酸碱度（pH ）下降。但是，由于不产甲烷菌类群中的氨化细菌迅速进行氨化作用，产生的氨（NH3 ）可中和部分有机酸。同时，由于甲烷菌不断利用乙酸、氢和二氧化碳形成甲烷，而使发酵液中有机酸和二氧化碳的深度逐步下降。通过两类群细菌的共同作用，就可以使pH 稳定在一个适宜的范围。因此，在正常发酵的沼气池中，pH 始终能维持在适宜的状态而不用人为的控制。
（三）沼气发酵微生物的特点
理论和实践证明，沼气发酵过程实质上是多种类群微生物的物质代谢和能量代谢过程，在此过程中，沼气发酵微生物是核心，其发酵工艺条件的控制都以沼气发酵微生物学为理论指导。具有以下特点：
1、分布广，种类多上至1.2 万米的高空，下至2 千米的地层深处都有微生物的踪迹。目前，已被人们研究过的微生物约有3 万~4 万种之多。沼气微生物在自然界中分布也很广，特别是在沼泽、粪池、污
水池以及阴沟污泥中存在有各种各样的沼气发酵微生物，种类达200~300 种，它们是可利用的沼气发酵菌种的源泉。
2、繁殖快，代谢强在适宜条件下，微生物有很高的繁殖速度。产酸菌在生长旺盛时，20 分钟或更短
的时间内就可以繁殖一代，产甲烷菌繁殖速度较慢，约为产酸菌的1/15 。微生物所以能够出现这样高的繁
殖速度，主要因为它们具有极大的表面积和体积比值，例如直径为 1 微米的球菌，其面积和体积的比值为
6 万，而人的这种比值却不到1。所以，它能够以极快的速度与外界环境发生物质交换，使之具有很强的代谢能力。
3、适应性强，容易培养与高等生物相比，多数微生物适应较强，并且容易培养。在自然条件下，成群体状态生长的微
生物更是如此。例如，沼气池里的微生物（主要是厌氧和兼性厌氧两大菌群）在10~60 度条件下，都可以利用多种多样的复杂有机物进行沼气发酵。有时经过驯化培养后的微生物可以加快这种反应，从而更有效地达到生产能源和保护环境的目的。
农村家用沼气发酵工艺规程
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。
按照本规程对沼气池进行科学管理，当池温在20 C以上时，产气率可达0.4m3/m3?d ;当池温
不低于15 C时，产气率不低于0.15m3/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。
2.1.2各种发酵原料的产气量有所不同（见表1 ）。在35 'C条件下常用原料每千克干物质的产气量为
0.3〜0.5m3，在20 C条件下每千克干物质的产气量为表1的60%。
试验条件：发酵温度为35 Co
发酵时间粪便为60d。秸秆为90d o
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 C
左右时堆沤4〜5d，气温在20 C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 : 1o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粪便不足时可在沼气池内加入料液总量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。
b. 入池混合原料的干物质含量按公式（2）计算：
D=〔( T1X1+T2X2+T3X3
)/ (X1+X2+X3•….)〕X 100 (2)
式中：D―混合原料的干物质含量，％;
T―种原料的干物质含量，％;
X—种原料的重量，kg。
上述两个公式也可以用来计算在配制一定的碳氮比或干物质含量时，某一原料的需要量。
3 接种物
3.1 沼气发酵启动时所使用的含有大量沼气发酵微生物的各种厌氧活性污泥称接种物。在沼气发酵启
动时，料液中要添加10 %〜30 %的接种物。
3.2 老沼气池中的悬浮污泥、各种有机废水沉淀污泥、河流湖泊底层的沉渣、坑塘污泥和积水粪坑的
粪肥等，都可用来作接种物。所用接种物的挥发性固体含量不低于3%。
3.3 不同来源的接种物，对沼气发酵的影响各不一致。为了比较接种物质量的好坏，可通过实验加以
选择。方法是将等量的不同接种物接入发酵原料和环境条件完全相同的发酵瓶内，其用量为 5 %〜10 %，
在35 'C条件下发酵15〜20d，比较其产气多少，择优选择。
3.4接种物需要量较大时，可采用扩大培养的方法加以增殖。其方法是将选取的接种物按10 %〜30 % 的比例加入发酵原料
中。经过厌氧培养，到日产气量基本稳定，并且所产生气体甲烷含量在50%〜60 %时即告完成。接种物经一次扩大培养仍不够用时，可按此法进行多次扩大培养。
4 沼气发酵的启动
4.1 新建成的或已大出料的沼气池，从进料开始，到能够正常而稳定地产气过程称为沼气发酵的启动。
4.2 投料：将预处理的原料和准备好的接种物混合在一起投入池内
启动时的料液干物质含量控制在
4%〜6%。如在大出料时将接种物留在了池内，将原料投入池内拌匀即可。
4.3 加水封池：原料和接种物入池后，要及时加水封池。现有水压式沼气池以料液量约占沼气池总容积的90%为宜。然后将池盖密封。
加入沼气池的水可依次选用沼气发酵液、生活废水、河水或坑塘污水等；也可使用井水或自来水；但不得使用含有毒性物质的工业废水。
4.4 放气试火：沼气发酵启动初期，通常不能点燃。因此，当水压表压力达到20cm 水柱以上时，应进行放气试火。所产沼气可正常点燃使用时，沼气发酵的启动阶段即告完成。
4.5 启动时，一旦发生酸化现象，往往表现为所产气体长期不能点燃或产气量迅速下降，甚至完全停止产气，发酵液颜色变黄。根据酸化程度的不同，可采用不同的治理方法：
a. 发酵pH 值不低于6.0 时，由于沼气发酵的自然调节作用，pH 值会逐渐上升，并恢复正常产气，但需要时间较长。为了加快正常产气，可向沼气池内增投一些接种物或老沼气水。
b. 当pH 值降至6.0 以下时，则需抽出部分发酵液，重新加入较大量接种物或老沼气池发酵液，同时也可用石
灰水或草木灰水调节pH 值至6.0 以上。以达到恢复产气的目的。
5 沼气池的运转管理
5.1 当沼气发酵启动之后，即进入正常运转阶段。为了维持沼气池的均衡产气，启动后30d 左右就
应定时进行补料。
5.2平均每个沼气池每天补料4〜8kg干物质，便可维持日产气1.5m3以上。如用气量大，池温在20 'C以上时，每立方米沼气池平均每天可补料2kg。
5.3 正常运转期间进池的秸秆原料，只要铡短或粉碎并用水或发酵液浸透即可。
5.4 正常运转期间的进料浓度应当尽量大一些。干物质含量可以大于8%。
5.5为了便于管理和均衡产气。可每隔5〜7d补料一次。三结合”沼气池每天都有一定量的人畜粪便进入沼气池，产气量不足时，则应每5〜7d添加秸秆或青草等原料一次。补加原料的量参照 5.2进行。补
料时要先出后进，每次出料的发酵液可以循环使用。
5.6非三结合沼气池，若实行秋季一年一次大换料，并以成批投料为主时，启动投料浓度在8%〜
10 %，至次年春末不必添料，以后产气量不足时每月添料1〜2次，每次进料40〜80kg干物质。
5.7 水压式沼气池无搅拌装置，可通过进料口或水压间用木棍搅拌，也可以从水压间淘出料液，再从进料口倒入进行搅拌，每隔5〜7d搅拌一次。若发生浮料结壳并严重影响产气时，则应打开活动盖进行搅拌。冬季减少或停止搅拌。
6 沼气池的温度及增保温措施
6.1 常温发酵沼气池，温度越高沼气产量越大。应尽量设法使沼气池背风向阳。
6.2 冬季到来之前，防止池温大幅度下降和沼气池冻坏，应在沼气池表面覆盖柴草、塑料膜或塑料大棚。三结合沼气池，要在畜圈上搭保温棚，以防粪便冻结。
6.3 作物秸秆等堆沤时产生大量热量。正常运转期间可在池外大量堆沤秸秆，给沼气池进行保温和增温。
6.4 采用覆盖法进行保温或增温，其覆盖面积都应大于沼气池的建筑面积，从沼气池壁向外延伸的长度应稍大于当地冻土层深度。
7 沼气池的大换料
7.1根据农业生产用肥季节每年可进行大换料1〜2次。大换料要于池温15 'C以上季节进行，低温季
节不宜进行大换料。
7.2 大换料时应做到以下几点：
721大换料前5〜10d应停止进料。
7.2.2 要准备好足够的新料。待出料后立即重新进行启动。
723出料时尽量做到清除残渣，保留细碎活性污泥。留下10 %〜30 %的活性污泥为主的料液做为
接种物。沼气发酵液可重复利用。
8 安全注意事项
8.1 沼气发酵启动过程中，试火应在灯、炉具上进行，禁止在导气管口试火。
8.2 沼气池在大换料及出料后维修时，要把所有盖口打开，使空气流通，在未通过动物实验证明池内确系安全时，不允许工作人员下池操作。
8.3 池内操作人员不得使用明火照明，不准在池内吸烟。
8.4 下池维修沼气池时不允许单人操作，下池人员要系安全绳，池上要有人监护。以防万一发生意外可以及时进行抢救。
8.5 沼气池进出料口要加盖。
8.6 输气管道、开关、接头等处要经常检修。防止输气管路漏气和堵塞。水压表要定期检查。确保水压表准确反映池内压力变化。要经常排放冷凝水收集器中的积水，以防管道发生水堵。
8.7 在沼气池活动盖密封的情况下，进出料的速度不宜过快，保证池内缓慢升压或降压。在沼气池日常进出料时，不得使用沼气燃烧器和有明火接近沼气池.
沼气发酵
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
淀粉、 主要是乙酸、 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。但由于其来源和形成过程不同，它们的化学成分和结构也迥然不同，由此造成原料的发酵性能差异相当大 一、按原料来源分： 1．农村发酵原料 富N原料。通常是指人、畜和家禽粪便，也包括青草等碳氮比低的原料。其含氮量高，碳氮比多在25∶1以下，即在沼气发酵的适宜的碳氮比范围内或以下。这类原料中粪便经过了人和动物的胃肠系统的充分消化，一般颗粒细小，含有大量的低分子化合物─—人和动物
沼气
沼气 定义1： 有机物质在一定温度、湿度、酸碱度和厌氧条件下，经各种微生物发酵及分解作用而产生的一种以甲烷为主要成分的混合可燃气体。 所属学科： 电力（一级学科）；可再生能源（二级学科） 定义2： 有机物质在厌氧环境中，通过微生物发酵作用产生的一种以甲烷为主的可燃混合气体。这种气体最早发现于沼泽、池塘等地。 所属学科： 资源科技（一级学科）；能源资源学（二级学科） 由全国科学技术名词审定委员会审定公布 沼气，顾名思义就是沼泽里的气体。人们经常看到，在沼泽地、污水沟或粪池里，有气泡冒出来，如果我们划着火柴，可把它点燃，这就是自然界天然发生的沼气。沼气，是各种有机物质，在隔绝空气（还原条件），并必适宜的温度、湿度下，经过微生物的发酵作用产生的一种可燃烧气体。 沼气是有机物质在厌氧条件下，经过微生物的发酵作用而生成的一种可燃气体。由于这种气体最先是在沼 泽中发现的，所以称为沼气。人畜粪便、秸秆、污水等各种有机物在密闭的沼气池内，在厌氧（没有氧气）条件下发酵，即被种类繁多的沼气发酵微生物分解转化，从而产生沼气。沼气是一种混合气体，可以燃烧。沼气是有机物经微生物厌氧消化而产生的可燃性气体。 沼气是多种气体的混合物，一般含甲烷50～70％，其余为二氧化碳和少量的氮、氢和硫化氢等。其特性与天然气相似。空气中如含有8.6～20.8％（按体积计）的沼气时,就会形成爆炸性的混合气体。沼气除直接燃烧用于炊事、烘干农副产品、供暖、照明和气焊等外，还可作内燃机的燃料以及生产甲醇、福尔马林、四氯化碳等化工原料。经沼气装置发酵后排出的料液和沉渣，含有较丰富的营养物质，可用作肥料和饲料。 沼气是一些有机物质,在一定的温度、湿度、酸度条件下，隔绝空气（如用沼气池），经微生物作用（发酵）而产生的可燃性气体。它含有少量硫化氢，所以略带臭味。发酵是复杂的生物化学变化，有许多微生物参与。反应大致分两个阶段：（1）微生物把复杂的有机物质中的糖类、脂肪、蛋白质降解成简单的物质，如低级脂肪酸、醇、醛、二氧化碳、氨、氢气和硫化氢等。（2）由甲烷菌种的作用，使一些简单的物质变成甲烷。要正常地产生沼气，必须为微生物创造良好的条件，使它能生存、繁殖。沼气池必须符合多种条件。首先，沼气池要密闭。有机物质发酵成沼气，是多种厌氧菌活动的结果，因此要造成一个厌氧菌活动的缺氧环境。在建造沼气池时要注意隔绝空气，不透气、不渗水。其次，沼气池里要维持20～40℃，因为通常在这种温度下产气率最高。第三，沼气池要有充足的养分。微生物要生存、繁殖，必须从发酵物质中吸取养分。在沼气池的发酵原料中，人畜粪便能提供氮元素，农作物的秸秆等纤维素能提供碳元素。第四，发酵原料要含适量水，一般要求沼气池的发酵原料中含水80％左右，过多或过少都对产气不利。第五，沼气池的pH值一般控制在7～8.5。 \ 成分组成 沼气的主要成分是甲烷。沼气由50％～80％甲烷(CH4)、20％～40％二氧化碳(CO2)、0％～5％氮气(N2)、小于1％的氢气(H2)、小于0．4％的氧气(O2)与0．1％～3％硫化氢(H2S)等气体组成。由于沼气含有少量硫化氢，所以略带臭味。其特性与天然气相似。空气中如含有8.6～20.8％（按体积计）的沼气时,就会形成爆炸性的混合气体。
产生沼气的基本原理
产生沼气的基本原理 1?沼气定义? 沼气是指利用人畜粪便、秸秆、污泥、工业有机废水等各种有机物在密闭的沼气池内，在厌氧(没有氧气)条件下，被种类繁多的沼气发酵微生物分解转化，最终产生沼气的过程。沼气是一种高效、清洁燃料，是各种有机物质在适宜的温度、湿度下，经过微生物的发酵作用产生的一种可燃气体。其主要成分是甲烷和二氧化碳，通常情况下甲烷(CH4?)约占所产生的各种气体的50~70%，二氧化碳(CO2)约占30~40%,此外还有少量氢(H2)、氮气(N2)、一氧化碳(CO)、硫化氢(H2S)和氨(NH3)等。? 在构成生物体的物质中，除了矿物质和木质素外，几乎所有的生物质都可以用来产生沼气，包括动物和人的排泄物、污水污泥、农作物秸秆、含碳工业废物等，所以沼气的成本相当低廉。沼气的生产工艺比较简单，一个农村家庭就可以建造自己的沼气池。沼气的用途也很广泛，它不仅能用于燃烧和照明，还可以作为燃料用于发电。沼气这种来源丰富、成本低廉的优质气体燃料，无论在发达国家还是在发展中国家均得到高度重视。发达国家主要从保护环境出发，建立了很多沼气工程，以处理城乡有机废弃物，并获得煤气替代品。在发展中国家，沼气是解决农村能源的一项重要途径，印度和中国是最早大力开发沼气的国家，并且取得了巨大的成就。沼气是一种高热值、高品位的能源，它是最合理利用、多次利用和综合利用生物质能的最有效形式，可以将植物机体的肥料、饲料、热能3种机能充分发挥出来。在广大农村牧区普及沼气，可以把人畜粪便和杂草、秸秆、枯叶等一起投入沼气池发酵，制取沼气作燃料。沼气池中的水和沉渣，保存了植物和粪便中的绝大部分氮、磷、钾元素，是优质的有机肥料，可以使生物质能利用3次至4次，使生物体内的能量和各种成份都能得到充分的利用。在城镇利用工业生产中的废物和生活污水来生产沼气也正在迅速发展，造纸厂、酿酒厂、屠宰厂的废水和生活污水中均有大量的有机物，这些废物都可以作为沼气生产的原料，变废为宝，从而减少城市污染，造福市民。? 我国是一个农业大国，农业废弃物资源分布广泛，其中农业秸秆年产量超过6亿吨，可作为能源用的秸秆约3.5亿吨，约折合1.5亿吨标准煤；工业废水和禽畜养殖场废弃物理论上可以产生沼气近800亿立方米，相当于5700万吨标准煤。沼气已成为我国农村能源的重要组成部分，它不仅可解决农村的部分能源问题，而且可以把养殖业、种植业有机的融为一体，形成绿色农业、环保农业，促进农村经济的快速发展。沼气技术在我国具有巨大的发展潜力。据专家测算，安装一个6-8m3的沼气罐，能解决5口之家每年的做饭、取暖、照明、洗浴等生活能源。每年可节约煤约8000块、节电约230度、薪柴和秸秆2吨左右（相当于3.5亩森林植被），折合人民币可节约2500元以上，同时还可减少2吨二氧化碳的排放，保护森林资源和防治水土流失。一次产生的沼渣相当于300斤氮肥、250斤磷肥、200斤钾肥，含有17种氨基酸和多种微量元素，对40多种农作物病虫害有显着的防治效果。? 2?沼气产生的基本原理? 沼气是有机物质在隔绝空气和保持一定水分、温度、酸碱度等条件下，经过多种微生物(统称沼气细菌)的分解而产生的。沼气细菌分解有机物质产生沼气的过程，叫沼气发酵。这是沼气产生的基本原理，即厌氧机理，其发酵的生物化学过程，大致可分为3个阶段，见 图?
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
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。 2、产甲烷菌在沼气发酵过程中，利用小分子量化合物形成沼气的微生物统称为产甲烷菌。如果说微生物是沼气发酵的核心，那么产甲烷菌又是沼气发酵微生物的核心，产甲烷菌是一群常特殊的微生物。它们严格厌氧，对氧和氧化剂非常敏感，适宜在中性或微碱性环境中生存繁殖。它们依靠二氧化碳和氢气生长，并以废物的形成排出甲烷，是要求生长物质最简单的微生物。 产甲烷菌的种类很多，目前已发现的产甲烷菌有 3 目、4科、7 属和13 种，根据它们的细胞形态、 甲烷螺旋形菌类。产甲烷菌生长缓慢，繁殖倍增时间的15 倍。由于产甲烷菌繁殖较慢、在发酵启动时，需 加入大量甲烷菌种。 产甲烷菌在自然界广泛分布，如土壤中，湖泊、沼泽中，反刍动物（牛羊等）的肠胃道，淡水或碱水池塘污泥中，下不道污泥，腐烂秸秆堆，牛马粪以及城乡垃圾堆中都有大量的产甲烷菌存在。由于产甲烷菌的分离、培养和保存都有较大的困
沼气发酵的原理
沼气发酵的原理 沼气发酵又称厌氧消化，是指各种有机物在一定的水分、温度、厌氧条件下，被各类沼气发酵微生物分解转化，最终生成沼气的过程。 (说明：① I、I I为三阶段理论，②I、II、II、IV、为四类群理论 ) 沼气发酵过程的液化阶段 用作沼气发酵原料的有机物种类繁多，如禽畜粪便、作物秸秆、食品加工废物和废水，以及酒精废料沼气发酵中食物链和能量分配图等，其主要化学成分为多糖、蛋白质和脂类。其中多糖类物质是发酵原料的主要成分，它包括淀粉、纤维素、半纤维素、果胶质等。这些复杂有机物大多数在水中不能溶解，必须首先被发酵细菌所分泌的胞外酶水解为可溶性糖、肽、氨基酸和脂肪酸后，才能被微生物所吸收利用。发酵性细菌将上述可溶性物质吸收进入细胞后，经过发酵作用将它们转化为乙酸、丙酸、丁酸等脂肪酸和醇类及一定量的氢、二氧化碳。在沼气发酵测定过程中，发酵液中的乙酸、丙酸、丁酸总量称为中挥发酸(TVA)。蛋白质类物质被发酵性细菌分解为氨基酸，又可被细菌合成细胞物质而加以利用，多余时也可以进一步被分解生成脂肪酸、氨和硫化氢等。蛋白质含量的多少，直接影响沼气中氨及硫化氢的含量，而氨基酸分解时所生成的有机酸类，则可继续转化而生成甲烷、二氧化碳和水。脂类物质在细菌脂肪酶的作用下，首先水解生成甘油和脂肪酸，甘油可进一步按糖代谢途径被分解，脂肪酸则进一步被微生物分解为多个乙酸。 沼气发酵过程的产酸阶段 产氢产乙酸菌发酵性细菌将复杂有机物分解发酵所产生的有机酸和醇类，除甲酸、乙酸和甲醇外，均不能被产甲烷菌所利用，必须由产氢产乙酸菌将其分解转化为乙酸、氢和二氧化碳。 耗氢产乙酸菌耗氢产乙酸菌也称同型乙酸菌，这是一类既能自养生活能异养生活的混合营养型细菌。它们既能利用 Hz+c0z生成乙酸，也能代谢产生乙酸。通过上述微生物的活动，各种复杂有机物可生成有机酸和Hz/c0z 等。 沼气发酵过程中的产甲烷阶段 产甲烷菌的类群产甲烷菌包括食氢产甲烷菌和食乙酸产甲烷菌两大类群。在沼气发酵过程中，甲烷的形成是由一群生理上高度专业化的古细菌一产甲烷菌所引起的，产甲烷菌包括食氢产甲烷菌和食乙酸产甲烷菌，它们是厌氧消化过程食物链中的最后一组成员，尽管它们具有各种各样的形态，但它们在食物链中的地位使它们具有共同的生理特性。它们在厌氧条件下将前三群细菌代谢终产物，在没有外源受氢体的情况下把乙酸和 H2/CO2。转化为气体产生-CH4/CO2，使有机物在厌氧条件下的分解作用以顺利完成。目前已知的甲烷产生过程由以上两组不同的产甲烷菌完成。 ① 由C02和H2产生甲烷反应为：C02+4H2—CH4+ H20 ② 由乙酸或乙酸化合物产生甲烷反应为：CH3C00H—CH4+CO2 ; CH 3COONH4+ H20—CH4+ NH4 HCO3 产甲烷菌的生理特性 ① 产甲烷菌的生长要求严格厌氧环境产甲烷菌广泛存在于水底沉积物和动物消化道等极端厌氧的环境中。 ② 产甲烷菌食物简单产甲烷菌只能代谢少数几种碳素底物生成甲烷。 ③ 产甲烷菌适宜生存在pH值中性条件下
生产沼气所应用的原理和方法
生产沼气所应用的原理和方法 1. 原理 沼气的生产原理是通过生物发酵过程中的厌氧消化，将有机物质转化为沼气。 具体原理如下： •厌氧消化：沼气的生产是在没有氧气的环境下进行的，这被称为厌氧消化过程。在厌氧消化过程中，有机废物被细菌分解，产生沼气和沉淀物。 •产沼菌的作用：在厌氧消化过程中，产沼菌起着重要的作用。产沼菌将有机废物分解成简单的化合物，然后转化为沼气。 •沼气组成：沼气主要由甲烷（CH4）和二氧化碳（CO2）组成，同时还含有少量的氢气（H2）、氮气（N2）和硫化氢（H2S）。 2. 方法 生产沼气的方法通常包括以下几个步骤： 2.1. 原料收集和预处理 生产沼气的原料可以是各种有机废物，如农业废弃物、畜禽粪便、食品废弃物等。在进行厌氧消化之前，原料需要进行一些预处理工作，以提高沼气产量。预处理包括： •粉碎：将原料进行粉碎处理，以增加其表面积，利于细菌分解。 •调节pH值：根据原料的酸碱度情况，使用酸性或碱性物质进行调节，以提供适宜的环境条件。 2.2. 厌氧消化过程 厌氧消化是沼气生产的关键步骤。在沼气池中，将预处理过的原料与水混合， 创建适合细菌生长的环境。细菌通过分解有机废物，产生沼气和沉淀物。 •沼气池种类：根据需求和废物种类的不同，可选择不同类型的沼气池，如固定式沼气池、上升式沼气池等。 •温度和搅拌：适宜的温度和定期的搅拌是保证沼气产量的重要条件。 温度一般控制在35-40摄氏度，并通过搅拌来保持发酵液的均匀性。
2.3. 沼气的收集和利用 在沼气池中产生的沼气可以进行收集、储存和利用。常见的收集和利用方法包括： •沼气罐：通过沼气罐收集沼气，并对沼气进行初步处理。 •沼气利用：沼气可以用于烹饪、取暖、发电等。通过沼气燃烧产生的热能可以被利用，也可以将沼气进行深度净化后用于发电。 •副产品利用：除了沼气，沼气发酵还会产生沼渣，可以用作有机肥料。 3. 注意事项 在进行沼气生产时，需要注意以下几个方面： •原料的选择：不同的原料会对沼气产量和质量产生影响，需要根据实际情况选择合适的原料。 •温度和搅拌的控制：适宜的温度和定期的搅拌可以促进细菌的生长和有机废物的分解，提高沼气产量。 •气体的安全处理：沼气中含有一定比例的硫化氢等有毒气体，需要采取相应的处理措施，保障操作人员的安全。 •沼气产量的监测：定期监测沼气产量和组成，可以对沼气的生产效果进行评估，并及时调整操作措施。 结论 生产沼气的原理是通过厌氧消化过程将有机废物转化为沼气。在实际操作中，需要进行原料的收集和预处理，控制好厌氧消化过程中的温度和搅拌，以及合理利用沼气。同时，需要注意安全处理气体和监测沼气产量等方面的问题。通过合理的方法和措施，可以提高沼气产量和质量，实现资源的有效利用。
沼气发酵
沼气发酵
第一章概论 1.1引言 沼气是有机物质在厌氧条件下，经过微生物的发酵作用而生成的一种可燃气体。由于这种气体最先是在沼泽中发现的，所以称为沼气。人畜粪便、秸秆、污水等各种有机物在密闭的沼气池内，在厌氧（没有氧气）条件下发酵，即被种类繁多的沼气发酵微生物分解转化，从而产生沼气。沼气是一种混合气体，可以燃烧。沼气是有机物经微生物厌氧消化而产生的可燃性气体。 沼气是一种可持续利用的生态资源。利用沼气，可以节省大量的秸秆、干草等物料，有助于发酵出更多动物饲料和制作更多的纸张；沼气还可以用来做饭、照明、发电等，大大的节省了农民家庭的开支，减少了生活负担；沼气剩下的沼渣和沼液可以当作有机肥料，用于农作物和田地的施肥，增强农作物的抵抗力，减少农作物的病虫发生率，促进营养成分的吸收，改善土壤的板结，持续的保肥保水。 沼气工程技术，是一项以开发利用养殖场粪污为对象，以获取能源和治理环境污染为目的，实现农业生态良性循环的农村能源工程技术。它包括厌氧发酵主体及配套工程技术，主要是通过厌氧发酵及相关处理降低粪水有机质含量，达到或接近排放标准并按设计工艺要求获取能源—沼气：沼气利用产品与设备技术，主要是利用沼气或直接用于生活用能，或发电、或烧锅炉、或直接用于生产供暖、或作为化工原料等：沼肥制成液肥和复合肥技术，则主要是通过固液分离，添加必
要元素和成份，使沼肥制成液肥或复合肥，供自身使用或销售。 1.2我国沼气工程发展现状 随着城镇工业和农村集约化养殖业的发展, 生产过程中排出的各种有机废弃物的污染治理及其资源的综合利用, 已成为当今国际社会普遍关注的问题。在过去20 多年里, 我国利用厌氧消化技术处理工农业有机废弃物取得了较好的能源、环保和经济效益, 并逐步形成了沼气一能源环保工程规模。据报道, 全国现有大中型沼气工程60 0 多处, 总池容21 万多立方米, 年产沼气3 6 7 8万立方米, 年处工业废水和禽畜粪便能力达50 0 多万吨。我们自19 9 2年开始收集大中型沼气工程资料, 并对近百座工程进行了书面调查或实地考察。调查结果表明: “我国大中型沼气工程技术日趋成熟, 工程的整体技术水平和资源利用率近些年提高幅度较大, 各类的沼气工程, 都已从过去单纯追求能源效益, 转入注重发挥沼气技术多功能优势, 为配合菜篮子工程和改善农业生态环境, 为发展农村经济服务, 广泛地开展了沼气及发酵残余物在种植业和养殖业等生产方面的综合利用, “八五”期间建设的沼气工程与“六五”、“七五”期间作比较其工程运行稳定率提高了20 % 一3 0 %, 工程投资回收年限缩短了10 %一20 %。 当前, 大中型沼气工程存在的主要问题是: 有的工程处理技术不完善, 设备匹配不尽合理, 工程运转故障较多; 有的工程采用的厌氧消化工艺及装置与所处理的原料不相适应, 工程处理能力低, 经
外研版-生物-八年级下册-第1节 发酵技术沼气发酵的原理与条件
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。适应期的长短与细菌的种类及环境变化有关。例如，繁殖速度快的酸化菌，一般适应期较短，繁殖速度慢的产甲烷菌适应期就较长。此外接种物量的多少，接种物所处的生长育阶段及其前后生活条件都对适应期的长短有所影响。 B 对数生长期 细胞经过一番适应后，逐步以最快的速度进行繁殖，即按1，2，4，8，16。。。。的积数上升。这一阶段时间内发酵产物的增长速度随细胞数量的增加而上升。如果微生物所处的环境条件能够不断的得到更新，所需的营养物质能够得到供应和保障，这种增长速度可以一直保持下去。 C 平衡期 微生物细胞经过一定时期的高速繁殖以后，由于养料的消耗和新成代谢产物的积累，以及环境条件（如酸碱度，氧化还原势等）的变化使得细胞繁殖速度减慢，少数细胞开始死亡，因此表现在一定时期内繁殖速度与死亡速度相对平衡。这一时期发酵液细胞总数达到最高水平，是积累代谢产物的重要时期。
沼气的产生
第一章 1、沼气的产生 沼气是多种有机质在一定温度、湿度、酸碱度及厌氧条件下，经微生物分解代谢所产生的一种可燃性混合气体。 沼气的产生过程称为沼气发酵，国际上统称厌氧消化。 地球上每年由光合作用生成4×1011吨有机物，其中约5%以不同形式在厌氧条件下被微生物分解生成沼气。 2、沼气的主要成分 沼气是一种混合气体，除主要成分甲烷（CH4）外，还含有二氧化碳（CO2）、硫化氢（H2S）、氢气（H2）、一氧化碳（CO）等气体，其中甲烷含量为55%～70%，二氧化碳含量为25%～40%，其他含量较低。 甲烷（CH4），最简单的有机化合物，厌氧消化的最终产物，可燃，无色、无味，极难溶于水，性质较稳定，是沼气、天然气、煤气的主要成分之一。 3、沼气的特性 沼气热值：20000~22000kJ/m3 煤气热值：15000kJ/m3 天然气：37000~39000kJ/m3 液化石油气：50000kJ/m3 4、沼气工程的概念：最初是指以粪便、秸秆等农业废弃物为原料，以沼气生产为目标的系统工程。单纯追求能源生产。目前已拓展为以各种有机废弃物厌氧发酵为手段，以追求能源为目标，最终实现沼气、沼液、沼渣的综合利用。 5、阅读文献，了解沼气工程在我国的发展历史、现状及存在问题 6、大中型沼气工程的相关法令、法规 （1）我国畜禽养殖业污染物的管理措施：《畜禽养殖污染防治管理办法》 （2）畜禽养殖业污染物排放标准：《畜禽养殖业污染物排放标准》（GB 18596-2001） （3）其他环境标准： 《中华人民共和国可再生能源法》； 《中华人民共和国固体废弃物污染防治法》； 《畜禽养殖业污染防治技术规范》（HJ/T 81-2001）； 《沼渣、沼液使用技术规范》GB 7959-87； 《环境空气质量标准》GB 3095-1996； 《地表水环境质量标准》GB 3838-88； 《农田灌溉水质标准》GB 5084-92； 《生活杂用水水质标准》GJ 25.1-89； 《污水排入城市地下水道水质标准》GJ 18-86； 《农用污泥中污染物控制标准》GB 4284-84； 《污水综合排放标准》GB 8978-1996； 《粪便无害化卫生标准》GB 7959-87； 其他标准、规定和规范。 第二章 1、原料有机物含量和沼气产量评价指标 （1）总固体（TS） 又称干物质浓度，指将一定量的原料放置在100~105℃烘箱内，烘干至恒重，烘干物质占总重的百分比。单位：%
沼气发酵的原理
沼气发酵的原理 沼气发酵是一个复杂的微生物学过程，参加发酵的微生物数量巨大种类繁多，只有了解参加沼气发酵的多种微生物活动规律、生存条件及作用，并按照微生物的生存条件、活动规律要求，去修建沼气池，收集发酵原料，进行日常管理，使参加发酵的各种微生物得到最佳的生长条件，才能获得较多的产气量和沼肥，满足生产、生活需要。 1、什么叫沼气沼气发酵又叫厌氧消化，是指利用人畜粪便、秸秆、污水等各种有机物在密闭的沼气池内，在厌氧（没有氧气）的条件下，被种类繁多的沼气发酵微生物分解转化，最终产生沼气的过程。在这个过程中，微生物是最活跃的因素，它们把各种固体或是溶解状态的复杂有机物，按照各自的营养需要，进行分解转化，最终生成沼气。沼气是一种混合气体，可以燃烧，因为这种气体最先是在沼泽中发现的，所以称为沼气，它的主要成分是甲烷占 55%-70%左右，二氧化碳占 25%-40% 左右，此外还有少量氢气、硫化氢、一氧化碳、氮和氨等。 2、沼气发酵微生物在沼气发酵过程中，有发酵性细菌，产氢产乙酸菌，耗痒产乙酸菌、食氢产甲烷菌、食乙酸产甲烷菌等五大类微生物参加沼气发酵，它们在发酵过程中的作用及对生存条件的要求，有以下三个阶段。 （1）液化阶段在沼气发酵中首先是发酵性细菌群利用它所分泌的胞
外酶，如纤维酶、淀粉酶、蛋白酶和脂肪酶等，对有机物进行体外酶解，也就是把禽畜粪便、作物秸秆、豆制品加工后的废水等大分子有机物分解成能溶于水的单糖、氨基酸、甘油和脂肪酸等小分子化合物，这个阶段叫液化阶段。 （2）产酸阶段这个阶段是三个细菌群体的联合作用，先由发酵性细菌将液化阶段产生的小分子化合物吸收进细胞内，并将其分解为乙酸、丙酸、丁酸、氢和二氧化碳等，再由产乙酸菌把发酵性细菌产生的内酸、丁酸转化为产甲烷菌可利用的乙酸，氢和二氧化碳。另外还有耗氢产乙酸菌群，这种细菌群体利用氢和二氧化碳生成乙酸，还能代谢糖类生产乙酸，它们能转变多种有机物为乙酸。 液化阶段和产酸阶段是一个连续过程，统称不产甲烷阶段，在这个过程中，不产甲烷的细菌种类繁多，数量巨大，它们主要的作用是为产甲烷菌提供营养和为产甲烷菌创造适宜的厌氧条件，消除部分毒物。（3）产甲烷阶段在此阶段中，产甲烷细菌群，可以分为食氢产甲烷菌和食乙酸产甲烷菌两大类群，已研究过的就有 70 多种产甲烷菌，它们利用以上不产甲烷的三种菌群所分解转化的甲酸、乙酸、氢和二氧化碳小分子化合物等生成甲烷。产甲烷菌的共同特征是：①生长非常缓慢，如甲烷八叠球菌在乙酸上生长时其倍增时间为 1-2 天，甲烷菌丝倍时间为 4-9 天；②严格厌氧，对氧气和氧化剂非常敏感，在有空气的条件下就不能生存或死亡；③只能利用少数简单的化合物作为营养；④它们要求在中性偏碱和适宜温度环境条件；⑤代谢活动主要终产物是甲烷和二氧化碳为主要成分的沼气。
沼气池发酵
沼气池发酵原理及修建与管理 第一讲沼气发酵基础知识 一、什么是沼气 λ在日常生活中，特别是在气温较高的夏、秋季节，人们经常可以看到，从死水塘、污水沟、储粪池中，咕嘟咕嘟地向表面冒出许多小气池，如果把这些小气泡收集起来，用火去点，便可产生蓝色的火苗，这种可以燃烧的气体就是沼气。 λ沼气实质上是人畜粪尿、生活污水和植物茎叶等有机物质在一定的水分、温度和厌氧条件下，经凼气微生物的发酵转换而成的一种方便、清洁、优质、高品位气体燃料，可以直接炊事和照明，也可以供热、烘干、贮粮。 二、沼气的来源 λ可分为天然沼气和人工沼气两大类。 人工沼气和天然沼气的差异
三、沼气的成分 都是以甲烷为主要成分混合气体，沼气中的主要成分是甲烷（λ CH4）、二氧化碳（CO2）和少量的硫化氢（H2S）、氢（H2）、一氧化碳（CO）、氮（N2）等气体。其中甲烷约占50—70%、二氧化碳约占30—40%，其他成分含量较少。沼气中的甲烷、氢气、一氧化碳等是可以燃烧的气体，人类主要利用这一部分气体的燃烧来获得能量。 四、沼气的性质 沼气是一种无公气体，有轻微有臭鸡蛋味，燃烧后，臭鸡蛋味消除。λ λ 1、热值:甲烷是一种发热相当高的的优质气体燃料。 2、比重:与空气要比，甲烷的比重为0.55，沼气较轻，分布在上层；二氧化碳较重，分布于下层。λ 3、溶解度:甲烷在水中的溶解度很小。λ λ 4、临界温度和压力:平均临界温度为-37℃，平均临界压力为 56.64×105帕，也是沼气只能以管道输气。 λ 5、燃烧特性:一个体积的沼气需要6—7个体积的空气才能充分燃烧。 第二讲沼气发酵基本原理 一、沼气发酵微生物 1、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
厌氧消化和厌氧发酵
厌氧消化和厌氧发酵 厌氧消化和厌氧发酵是两种在缺氧条件下进行的生物化学过程。厌氧消化是指在缺氧条件下，有机物质被微生物降解并产生有机酸、气体和其他代谢产物的过程。厌氧发酵是指在缺氧条件下，有机物质被微生物转化为能量和其他代谢产物的过程。 厌氧消化是一种常见的处理有机废弃物的方法。在厌氧消化过程中，有机废弃物被微生物分解为有机酸、气体和其他代谢产物。这些有机酸可以进一步转化为甲烷气体，被称为沼气。沼气是一种可再生能源，可以用于发电、加热和燃料等方面。此外，厌氧消化还可以降解废弃物中的有害物质，并减少对环境的影响。 厌氧发酵是一种产生能量的过程。在厌氧发酵过程中，有机物质被微生物转化为乳酸、酒精、气体和其他代谢产物。这些代谢产物可以用于食品加工、酿酒和生物工艺等领域。例如，乳酸发酵可以将乳糖转化为乳酸，用于制作乳酸奶和乳酸饮料。酒精发酵可以将葡萄糖转化为酒精，用于酿造葡萄酒和啤酒。 厌氧消化和厌氧发酵都是利用微生物进行有机物质的转化过程。这些微生物可以是细菌、真菌或其他微生物。它们能够在缺氧条件下生存和繁殖，并利用有机物质进行能量和代谢产物的生成。在厌氧消化和厌氧发酵过程中，微生物通过产生酶来降解有机物质，然后利用生成的代谢产物进行能量的产生和细胞的生长。
厌氧消化和厌氧发酵的过程受到许多因素的影响，包括温度、pH值、有机负荷和反应器设计等。温度是影响微生物活动和代谢速率的重要因素，不同的微生物对温度的要求也不同。pH值是影响微生物生长和代谢的重要因素，不同的微生物对pH值的耐受范围也不同。有机负荷是指单位时间内进入反应器的有机物质的量，过高的有机负荷会导致反应器失去平衡。反应器设计包括反应器类型、尺寸和混合方式等，对反应器的效果和稳定性有重要影响。 总的来说，厌氧消化和厌氧发酵是利用微生物进行有机物质转化的重要过程。通过合理控制条件和优化工艺，可以实现有效处理废弃物和生产有价值的产物的目的。这两种过程在环境保护和可持续发展方面具有重要意义，值得进一步研究和应用。
生物沼气的开发与利用
生物沼气的开发与利用 沼气是在厌氧条件下，通过的发酵作用而生成的一种。由于这种气体最先是在沼泽中发觉的，所以称为沼气。人盲粪便、、污水等各类有机物在密闭的沼气池内，在厌氧（没有氧气）条件下发酵，即被种类繁多的分解转化，从而产生沼气。沼气是一种混合气体，能够燃烧。沼气是经微生物厌氧消化而产生的可燃性气体。 沼气是多种气体的混合物，一般含50〜70%,其余为和少量的氮、氢和硫化氢等。其特性与相似。空气中如含有〜％（按体积计）的沼气时，就会形成性的混合气体。沼气除直接燃烧用于炊事、烘干农副产品、供暖、和气焊等外，还可作内燃机的燃料和生产甲醇、、四氯化碳等。经沼气装置发酵后排出的料液和沉渣，含有较丰硕的物质，可用作和饲料。 生物质发醉可产生生物气体（沼气）。沼气（生物气体）发酔又称厌氧消化, 是在厌氧环境中微生物分解有机物最终生成沼气的进程，其产品是沼气和发酵残留物（髙效的有机肥）。沼气发酵是生物质能转化最重要的技术之一，它不仅能有效处置有机废物，降低化学需氧量（OD）,还有杀灭致病菌，减少蚊蝇李生的功能。另外，沼气发酵作为废物处置的手腕，不仅能耗省，还能产生优质的燃料沼气和肥料。严格地说，有机物在必然的条件下，经微生物转化都可转化成沼气，只是物质的分于结构不同，被转化利用的时刻存在不同。能转化成沼气的生物质可包括畜禽业污物（牛粪、猪粪、鸡粪、屠宰场污水污物）；工厂废物废水（豆制品厂废水、酒厂废物、肉品加工厂废水）；植物类（青草、水葫芦、作物秸秆）；其它（生活垃圾、废水处置厂污泥）。
进展前景 在千姿百态的世界中，存在一种人们肉眼看不见、摸不着的微生物, 能为人类提供能源。提起微生物，往往会令人们想起它会使食物腐臭变质, 也会令人感染上各类。因此，对它们又害怕、又憎恶。可是，在微生物的家族中，因为种类不同，它们的作用也不尽相同，有的会给人类带来灾难, 有的会给人类带来。微生物中，能为人类提供能量的甲烷细菌和酵母菌，它们能够产出沼气和酒精，为人类作出奉献。说到沼气，顾名思义就是沼泽里的气体。 人们常常看到，在沼泽地、污水沟或粪池里，有气泡冒岀来，若是人们划着，可把它点燃，这就是自然界天然发生的沼气。沼气，是各类有机物质，在隔间空气(还原条件)，并必适宜的温度、湿度下，通过微生物的发酵产生的一种可燃烧气体。沼气的主要成份是甲烷，约占所产生的各类气体的60% — 8()%。甲烷是一种理想的气体燃料，它无色无味，与适量空气混合后即对燃烧。每立方米纯甲烷的发烧最为34000焦耳，每立方米沼气的发烧量约为20800-2360()焦耳。即1立方米沼气完全后，能产生相当于千克无烟煤提供的热量。关于沼气发生的大体原理，目前尚在探索当中。沼气的形成进程大致可分为两个阶段，第一将各类复杂的有机物转化为低级脂肪酸，例如丁酸、丙酸、乙酸；然后把上述各类产物继续转化为甲烷和二氧化碳等。目前，世界各国已经开始将沼气用作燃料和用于照明。用沼气代替、柴油，发动机械的效果也专门好。将它作为农村的能源，具有许多长处。例如，修建一个平均每人1—1. 5平方米的发酹池，就可以够 大体解决一年四季的燃柴和照明问题；人、畜的粪便和各类作物秸秆、杂草等，通过发酵后，既产生了沼气，还可作为肥料，而且由于腐熟程度高使肥效更高，粪便等沼气原料通过发酵后，绝大部份寄生虫卵被杀死，能够改善农村卫生条件，减少疾病的传染。此刻，沼气的应用正在各国广大推行，沼气能源的开发利用的普及等方面，已经取得了较好的。
生产沼气应用的原理是
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。 4. 沼气应用的优势 •可再生能源：沼气是由有机废物生物降解产生的，具有可再生的特性，不会消耗地球上的资源。 •减少温室气体排放：沼气的主要成分是甲烷，而甲烷是一种强效的温室气体。将沼气进行利用可以避免其直接释放到大气中。 •减少对传统能源的依赖：沼气可以用作电力、燃料等替代传统的化石能源，减少对煤炭、石油等的需求。 •综合利用有机废物：沼气生产过程可以将有机废物转化为有价值的能源和肥料，实现废物资源化利用。 5. 小结 沼气的应用原理是通过将有机废物在无氧条件下进行生物降解产生混合气体， 然后利用这种混合气体来发电、作为工业燃料、生活燃料以及肥料生产。沼气应用具有可再生性、环保性和资源综合利用的优势，对于减少对传统能源的依赖、降低温室气体排放和实现废物资源化利用有着积极的意义。