沼气发酵菌种

沼气发酵是一种利用微生物作用将有机废弃物转化为可再生能源的过程。在沼气发酵过程中，微生物起着关键的作用。以下是常见的沼气发酵中使用的菌种：

甲烷菌（Methanogens）：甲烷菌是沼气发酵的关键微生物，它们能够将有机废弃物中产生的挥发性脂肪酸和醇转化为甲烷气体。常见的甲烷菌包括属于Archaea域的甲烷原核菌（Methanobacteria）和甲烷球菌（Methanococci）等。

酢酸菌（Acetogens）：酢酸菌是一类能够将有机废弃物中的挥发性脂肪酸和醇转化为醋酸等有机酸的微生物。酢酸是甲烷菌产生甲烷所需的底物之一，酢酸菌的活动为甲烷菌提供了必要的底物。

好氧菌（Aerobic Bacteria）：在沼气发酵过程中，初始阶段可能存在一定的好氧条件，此时一些好氧菌会参与有机物的分解。常见的好氧菌包括腐败菌（Decomposer），它们通过氧化废弃物中的有机物，释放出二氧化碳和水。

此外，沼气发酵过程中可能涉及多种细菌和真菌。不同类型的有机废弃物和发酵条件可能需要特定的菌种组合。因此，在具体的沼气发酵项目中，需要根据废弃物类型、发酵条件和需求来选择合适的菌种组合。

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

沼气发酵

沼气发酵食品院轻化071 肖小根目录 ?课程感言 ?沼气发酵简介 ?沼气发酵机理 ?沼气发酵工艺 ?沼气发酵工艺条件 ?沼气池的类型 ?沼气的利用与前景 ?中国发展沼气产业的现实意义课程感言 “发酵工程原理与技术”这门课程内容分为五篇，前三篇从原料到产物阐述了发酵的整个过程后两篇是对发酵工程的延伸。第五篇讲述的“发酵工厂废物处理和清洁生产技术”是目前我们国家及至全世界都在致力于发展的技术，以应对日趋严重的能源、资源和环境危机。整本书的主要内容侧重于对发酵工程原理的介绍，大部分内容与“工业微生物学”和“生物化工”相类似，可以说是以往学习的相关知识的综合，在学习过程中也是一种巩固。我认为学习这门课程的目的最重要还是要知道如何去运用它。在本教中关于发酵工程的应用内容不多主要集中在第五篇：关于发酵工厂废物处理和清洁生产技术的介绍。这部分内容我也大略地看过，由于全球环境污染日趋严重，节能减排、防污治污技术必然成为全球的聚集点。对于这方面的内容我也比较感兴趣，我希望能找到一种技术，通过查找一些资料来系统地它认识和了解，同时也希望以此作为一根主线用具体的例子来串连起教材的所有内容，最终我选择了沼气发酵。选择它的理由有三点：1、更贴近于实际生活；2、它能够在节能减排、资源循环利用的条件下有效地改善农村居民的生活；3、该技术已经成熟，相关资料比较多，但亟待大力推广，学习它在将来更有可能用得上。在介绍沼气发酵这一技术中，我主要引用了：《微生物学教程》（第二版高教出版社周德庆主编）和《发酵工程》（科学出版社韦革宏杨祥主编）和百度关于沼气发酵的内容。我希望能够通过对“沼气发酵”的全面了解，以后自己可以来建造沼气池。

沼气发酵菌种

沼气发酵菌种 1. 引言沼气是一种充分利用有机废弃物生产能源的可持续发展技术。在沼气发酵过程中，菌种的选择和管理对于提高沼气产量和质量起着至关重要的作用。本文将介绍常见的沼气发酵菌种及其特点，以及菌种的选用和管理方法。 2. 常见沼气发酵菌种及特点 2.1 产甲烷菌产甲烷菌是沼气发酵中最重要的菌类，能够将有机废弃物中的有机物通过发酵产生甲烷气体。常见的产甲烷菌包括： •乙酸菌：能将有机废弃物中的乙酸分解产生甲烷，属于厌氧菌类。乙酸菌对废弃物的酸度更加敏感，适应酸性环境的能力较弱。 •亚乙酸菌：能够将有机废弃物中的亚乙酸分解产生甲烷，属于厌氧菌类。亚乙酸菌对酸度的适应能力较乙酸菌强，能够在较低的pH值下进行产甲烷过程。 •甲酸菌：能将有机废弃物中的甲酸分解产生甲烷，属于厌氧菌类。甲酸菌对酸性环境的适应能力相对较弱。 2.2 氢气生成菌氢气生成菌能够将有机物发酵产生氢气，为沼气发酵过程提供反应动力。常见的氢气生成菌包括： •韦尔德氏菌：主要产生氢气，并能够分解有机废弃物中的蛋白质。 •乙酸菌：除了产生甲烷，乙酸菌还能生成氢气。

3. 菌种选用和管理方法 3.1 菌种选用在选择合适的菌种时，应考虑以下几个因素： •产气量和产气速率：菌种应具有较高的产气量和产气速率，以提高沼气发酵的效果。 •抗干扰能力：菌种应具有较好的抗干扰能力，能够在不利环境下存活和发酵。•温度适应性：菌种的温度适应范围应与发酵反应的运行温度相匹配。 3.2 菌种管理在菌种管理过程中，应注意以下几个方面： •酸碱平衡：合理控制发酵过程中的酸碱度，维持适宜的pH值，可以提高菌种的生长和发酵效率。 •营养物质供应：菌种需要有机物和无机盐等营养物质才能正常发酵，需要定期添加适量的营养源。 •温度控制：发酵反应的温度应控制在合适的范围内，既要考虑菌种的适应性，又要保证发酵过程的高效进行。 •氧气排除：发酵过程应进行严格的厌氧处理，避免氧气对产甲烷菌的抑制作用。 4. 结论沼气发酵菌种的选择和管理是提高沼气产量和质量的重要环节。通过选择合适的菌种，并进行科学有效的管理，可以提高沼气发酵过程的效率和稳定性。随着科技的进步，我们对沼气发酵菌种的研究不断深入，相信未来会有更多更优质的菌种被开发出来，推动沼气技术的进一步发展。参考资料： 1. Zhang, Y., et al. (2015). “A process model for the anaerobic digestion of complex substrates: focusing on ammonia inhibition.” Bioresource technology 185: 106-115. 2. Xu, D., et al. (2020). “Effect of Fe2+ concentration on methane yield and bioelectricity production during anaerobic fermentation of food waste.” Bioresource Technology 309: 123388. 3. Liang, W., et al. (2021). “Optimization and validation of thermophilic anaerobic co-digestion of kitchen waste and dairy manure for biogas production.” Bioresource Technology 335: 125246.

沼气发酵微生物的种类

沼气发酵微生物的种类沼气发酵微生物是一个统称，包含发酵性细菌、产氢产乙酸菌、耗氢产乙酸菌、食氢产沼气（CH4）菌、食乙酸产甲烷菌五大类群。这些微生物依照各自的养分必要，起着分歧的物资转化感化。从庞杂有机物的降解，到甲烷的形成，就是由它们分工合作和彼此感化而完成的。在沼气发酵进程中，五大类群细菌组成一条食品链，从各群细菌的心理代谢产品或它们的运动对发酵液pH值的影响来看，沼气发酵进程可分为水解、产酸和产甲烷阶段。前三类群细菌的运动可使有机物形成各类有机酸，是以，将其统称为不产甲烷菌。后二类群细菌的运动可使各类有机酸转化成甲烷，是以，将其统称为产甲烷菌。 1.不产甲烷菌不产甲烷菌能将庞杂的大分（fn）子有机物酿成简略的小分子量的物资。它们的种类繁多，依据感化基质来分，有纤维分化菌、半纤维分化菌、淀粉分化菌、卵白质分化菌、脂肪分化菌和一些特殊的细菌，如产氢菌、产乙酸菌等。 2.产甲烷菌产甲烷菌是沼气发酵的主要成分--甲烷的发生者。是沼气发酵微生物的焦点，它们严峻厌氧，对氧和氧化剂很是敏感，最合适的pH值范畴为中性或微碱性。它们依附二氧化碳（CO2）和氢进展，并以废料的情势排出甲烷，是恳求进展物资最简略的微生物。

沼气微生物的进展纪律生物和性命运动以新陈代谢为基本，沼气发酵微生物的进展和代谢进程可分顺应期、对数进展期、均衡期、衰亡期四个时代。 1.顺应期菌种方才接入新奇培育液中，细菌的各类心理性能必要有一个顺应进程，细胞内各类酶体系要颠末一番调剂，这一时代细菌并不立刻进行滋生（zh）。顺应期的是非与细菌的种类及状况变更前提有关。例如，滋生速度快的酸化菌，一般顺应期较短，滋生速度慢的产甲烷菌顺应期就较长。此外接种量的几多，接种物所处的进展发育阶段及其前后生涯前提都对顺应期的是非有所影响。 2.对数进展期细胞颠末一段顺应后，渐渐以最快速度进行滋生，即按1、2、4、8、16的级关于沼气发酵的微生物数上升。这一段时间内发酵产品的增加速度随细胞数量的增加而上升。假如微生物所处的状况前提可以或许不竭获得更新，所需的养分物资可以或许实时获得供应和（h）保障，这种增加速度可以一向坚持下去。这就是持续投料发酵可以获得高产气率的理论依据。 3.均衡期微生物细胞颠末一按时代高速滋生后，由于养料的耗费和代谢产品的积聚，以及其状况前提（如酸碱度，氧化还原势等）的变更使得细胞滋生速度减慢，少数细胞开端死亡，是以表示在一按时代内滋生速度与死亡速度相对均衡。这一时代发酵液内细胞总数到

沼气基础知识

沼气基础知识沼气泛指包括粪肥、污水、都市固体废物及其他生物可降解的有机物质，在缺氧的环境下，经发酵或无氧消化过程所产生的气体，那么你对沼气了解多少呢?以下是由店铺整理关于沼气知识的内容，希望大家喜欢! 沼气的介绍沼气(zhaoqi)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

沼气发酵的原理与条件

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。是由产酸菌来完成的。上述两个阶段是一个连续的过程，通常称为不产甲烷阶段，它是复杂的有机物转化成沼气的先决条件。 3、产甲烷阶段。由产甲烷菌将第二阶段分解出来的乙酸等简单有机物变成甲烷和二氧化碳，其中二氧化碳在氢气的作用下还原成甲烷。这一阶段就叫产甲烷阶段。有机物在沼气池里变成沼气的过程，好比工厂里生产一种产品的三道工序，前两道工序是将复杂的有机物加工成半成品——简单化合物。第三道工序是在甲烷菌的作用下将半成品加工成产品——甲烷气。二、沼气发酵的条件

沼气微生物

1、厌氧芽胞杆菌厌氧芽胞杆菌只有一个属，称梭状芽胞杆菌属（Clostridium），简称梭菌属，革兰氏染色阳性，都能产生芽胞，芽胞直径大多比菌体宽，使菌体膨大成梭形，故得名。芽胞的形状和位置在鉴别上有意义。大多数须在严格厌氧条件下才能生长，少数可在微氧环境中繁殖。 2、乳酸菌革兰氏染色阳性细菌的 3、丙酸杆菌属（Propionibacterium）丙酸杆菌属拉丁学名(Propionibacterium Orla-Jensen,1909) 多形态杆菌，0.5～0.8μm×1～5μ m，常为圆端或尖端的棒状；有的细胞为类球状、分叉或分枝，但不成丝状。细胞单个、成对或短链，呈V或Y字形出现，或方形排列。革兰氏阳性，不运动，不生孢。兼性厌氧，有不同程度的耐氧性；大多数菌株可在稍缺氧的空气中生长，在血琼脂上的菌落通常凸起，半透明，有光泽，呈乳到带红色。 4、AM真菌丛枝菌根(Arbuscular mycorrhizae, AM)，它是土壤共生真菌中分布最广泛的一类真菌,至少可以与200个科的20万个种以上的植物行共生生活。 ①AM菌根对宿主的有益功能AM菌根侵染到宿主根部形成椭圆形泡囊，还将菌丝伸延到土壤中去，从而扩大了吸收面，帮助宿主吸收磷、钾、硫、钙、锌、铁、铜等营养元素及水分，使宿主的产量增加和品种提高。最近又发现AM菌根对重金属的”解毒”功能及其他抗逆作用。 ②AM菌根的生产和应用在其纯培养目前未能突破下，国内外的研究者利用各种人工培养大量的接种AM菌根的植物根，然后用这些侵染了VA菌根的植物根段和有大量活孢子的根际土为接种剂去接种作物，可以获得较好的增产和提高品质的效果。由于生产量受限制，目前主要用于名贵花卉、苗木、药材和经济作物的接种，效果稳定，应用前景良好。另外在植物组织培养快速育苗时接种AM 菌根，形成AM菌根的侵染苗也是一个较好的应用途径。AM菌根的大面积应用与其纯培养的突破密切相关，应用中也会遇到与土著AM菌根竞争的问题，这些问题需要进一步研究解决。这一产品的标准和产品质量问题也需研究和探讨。常见真菌培养基有：配方一萨市（Sabouraud’s）培养基

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

甲烷细菌与沼气发酵

甲烷细菌与沼气发酵在自然界中的湖泊、池塘、河流、沼泽地，常常看到有许多气泡从底部淤泥中冒出水面，如果把这些气体收集起来可以点燃，这种气体称沼气。因为沼气最早从沼泽地发现而得名。沼气是宝贵的生物能源，可以人为产生，对解决能源和环境保护有突出重要意义。沼气是多种气体的混合气体，包括甲烷占60％～70％，CO2占30%～35%，H2S、N2、H2和NH3这些气体含量微小，约占沼气的5％左右。在沼气中CH4含量50％以上就可燃烧。沼气是来自有机物质的分解，但有机物质的分解不一定都能产生沼气。沼气是在特定的厌氧条件，同时又不存在硝酸盐、硫酸盐和日光的环境中形成的。形成沼气的过程叫沼气发酵。在沼气发酵过程中二氧化碳为碳素氧化的终产物，甲烷为碳素还原的终产物。在沼气发酵过程中参与甲烷形成的细菌统称为甲烷细菌。（一）甲烷细菌的特性 1．是专性严格厌氧菌甲烷细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。 2．生长繁殖特别缓慢甲烷细菌生长很缓慢，在人工培养条件下需经过十几天甚至几十天才能长出菌落。据麦卡蒂（McCarty）介绍，有的甲烷细菌需要培养七八十天才能长出菌落，在自然条件下甚至更长。菌落也相当小，特别是甲烷八叠球菌菌落更小，如果不仔细观察很容易遗漏。菌落一般圆形、透明、边缘整齐，在荧光显微镜下发出强的荧光。甲烷细菌生长缓慢的原因，是它可利用的底物很少，只能利用很简单的物质，如CO2、H2、甲酸、乙酸和甲基胺等。这些简单物质必须由其它发酵性细菌，把复杂有机物分解后提供给甲烷细菌，所以甲烷细菌一定要等到其它细菌都大量生长后才能生长。同时甲烷细菌世代时间也长，有的细菌20分钟繁殖一代，甲烷细菌需几天乃至几十天才能繁殖一代。 3．都是原核生物能形成甲烷的细菌都是原核生物，目前尚未发现真核生物能形成甲烷。甲烷细菌有球形、杆形、螺旋形，有的呈八叠球状，还有的能联成长链状。 4．培养分离比较困难因为甲烷细菌要求严格厌氧条件，一般培养方法很难达到厌氧，培养分离往往失败。又因为甲烷细菌和伴生菌生活在一起，菌体大小形态都十分相似，在一般光学显微镜下不好判明。美国著名微生物学家——Hungate 50年代培养分离甲烷细菌获得成功。以后世界上有很多研究者对甲烷细菌进行了培养分离工作，并对Hungate分离方法进行了改良，能很容易地把甲烷细菌培养分离出来。

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

沼气发酵的条件与环境

沼气发酵的条件与环境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／m3d。②中温发酵30℃～45℃，在这个温度条件下，池容产气率可达1m3 ／m3d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／m3d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。

产酸菌与产甲烷菌之间的相互关系

产酸菌与产甲烷菌之间的相互关系在沼气发酵系统里,无论是在自然界还是在沼气池里,产酸菌与产甲烷菌都各自按照自己的遗传特性进行着代谢活动,它们之间相互依赖又相互制约,构成一条食物链｡它们之间的相互关系主要表现在以下几个方面｡ (一)产酸菌为产甲烷菌提供食物产酸菌把各种复杂有机物如碳水化合物､脂肪､蛋白质进行厌氧降解,生成游离氢､二氧化碳､氨､乙酸､甲酸､丙酸､丁酸､甲醇､乙醇等产物,其中丙酸､丁酸､乙醇等又可被产氢产乙酸细菌转化为氢､二氧化碳､乙酸等｡这样,产酸菌通过其生命活动为产甲烷细菌提供了合成细胞物质和产甲烷所需的食物｡产甲烷细菌充当厌氧环境有机物分解中微生物食物链的最后一组成员｡ (二)产酸菌为产甲烷菌创造适宜的厌氧环境沼气发酵过程中,由于进料使空气进入发酵池,原料､水本身也携带有溶解氧,这显然对于产甲烷细菌是有害的｡它的去除需要依赖产酸菌中那些需氧和兼性厌氧微生物的活动｡各种厌氧微生物对氧化还原电位的适应也不相同,通过它们有顺序的交替生长和代谢活动,逐步将氧消耗掉,使发酵液氧化还原电位不断下降,逐步为产甲烷菌生长和产甲烷创造适宜的厌氧环境,使环境的氧化还原电位降低到-330mV以下,这时产甲烷细菌才旺盛活动｡ (三)产酸菌为产甲烷菌清除有毒物质在以工业废水或废弃物为发酵原料时,其中可能含有酚类､苯甲酸､氰化物､长链脂肪酸､重金属等对于产甲烷细菌有毒害作用的物质｡产酸菌中有许多种类能裂解苯环从中获得能源和碳源,有些能以氰化物作碳源,有些则能降解长链脂肪酸,生成乙酸和较短的脂肪酸｡这些作用不仅解除了对产甲烷菌的毒害,而且给产甲烷菌提供了养分｡此外,产酸菌产生的硫化氢,可以与重金属离子作用生成不溶性的金属硫化物沉淀,从而解除一些重金属的毒害作用｡ (四)产甲烷菌为产酸菌清除代谢废物解除反馈抑制产酸菌发酵产物在环境中的积累可抑制同样产物的继续形成,这种作用叫做反馈抑制｡例如氢的积累可抑制氢的继续产生,酸的积累可抑制产酸菌继续产酸,并且积累浓度越高反馈抑制作用越强｡在沼气发酵过程中产酸菌最终形成的氢､乙酸､二氧化碳等,是产酸菌的代谢废物,这些物质在环境中的积累,就会产生反馈作用｡在正常的沼气发酵过程中,产甲烷菌会及时将产酸菌所产生的氢､乙酸､二氧化碳等利用掉,使沼气发酵系统中不会有氢和酸的过多积累,就不会产生反馈抑制,产酸菌也就得以继续正常地生长和代谢｡ (五)产酸菌与产甲烷菌协调生长才能稳定发酵环境的pH值在沼气发酵初期,产酸菌首先降解原料中的糖类､淀粉等物质,产生大量有机酸,产生的二氧化碳也部分溶于水,使发酵液pH值明显下降｡而此时,一方面产酸菌类群中的氨化细菌迅速进行氨化作用,产生的氨中和部分酸;另一方面,产甲烷细菌利用乙酸､甲酸､氢和二氧化碳形成甲烷,消耗酸和二氧化碳｡在一定条件下两个类群共同作用使pH值稳定在一个适宜范围,不使发酵液pH值出现对沼气发酵不利的程度｡