沼气发酵
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。
沼气发酵的原理
沼气发酵的原理
沼气发酵是一种利用有机废弃物产生可燃气体的生物发酵过程。
它是一种清洁能源，可以替代传统的化石能源，对环境友好，具有
广阔的应用前景。
那么，沼气发酵的原理是什么呢？
首先，沼气发酵的原理基于微生物在无氧条件下对有机物质进
行分解产生沼气的过程。
在发酵过程中，主要参与的微生物包括厌
氧菌和厌氧古菌。
它们通过一系列的生物化学反应，将有机物质分
解成沼气的主要成分甲烷和二氧化碳，同时释放出能量。
其次，沼气发酵的原理涉及到发酵条件的控制。
发酵过程需要
一定的温度、PH值和营养物质等条件的支持。
一般来说，沼气发酵
的最适温度为35-40摄氏度，PH值在6.8-7.2之间，同时需要适量
的水分和氧气。
这些条件的控制对于发酵过程的稳定和高效至关重要。
此外，沼气发酵的原理还与发酵物质的选择有关。
一般来说，
适合进行沼气发酵的有机物质主要包括农业废弃物、畜禽粪便、食
品废弃物等。
这些有机物质含有丰富的碳水化合物，是微生物进行
发酵的理想底物。
最后，沼气发酵的原理还涉及到发酵过程的控制和管理。
在实际应用中，需要对发酵罐的结构设计、进料方式、搅拌方式等进行合理的设计和控制，以提高发酵效率和产气量。
总的来说，沼气发酵的原理是一种利用微生物对有机物质进行分解产生沼气的生物发酵过程。
通过对发酵条件、发酵物质的选择以及发酵过程的控制和管理，可以实现沼气的高效产生。
这种清洁能源具有重要的环境和经济意义，对于推动可持续能源的发展具有重要的意义。
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。
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。
沼气发酵的条件与环境
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。
沼气发酵产物的利用技术
沼气发酵产物的利用技术沼气发酵是一种有效的可再生能源开发技术，是将沼气中的有机物变为有用的产物的方法。
沼气的发酵产物包括天然气、甲醇、乙醇、乙二醇、醋酸、酯、醛、醚、脂肪酸及其衍生物等。
尽管这些发酵产物有不同的性质和用途，但它们都可以用于生物柴油、原料化学品、建筑材料、农药、复合材料等领域。
甲醇是一种重要的沼气发酵产物，用于生物柴油、燃料添加剂、农药、润滑油、石油化学产品、聚合物等领域。
它可以直接开发或通过合成与其它化学物质结合，如乙醇、乙二醇、乙酸、醋酸等，用于各种不同的应用领域。
近年来，由于甲醇的使用，生物柴油技术得到了很大发展，特别是用于乙醇添加油，也可用于汽油和柴油的添加剂。
乙醇和乙二醇是另一种重要的沼气发酵产物，它们可以用于汽油，柴油及农药的添加剂。
除了甲醇和乙醇，醋酸也是一种重要的沼气发酵产物，可用于动物饲料、饮料原料以及建筑材料等行业。
与醋酸相比，醚及其衍生物是另一类重要的沼气发酵产物，这些物质具有良好的溶解性、抗菌性和保护膜效果，常被用于润滑油、塑料和木材等产品的添加剂。
另外，脂肪酸也是一种重要的沼气发酵产物。
脂肪酸可用作人工饲料中的脂肪源，也可作为润滑油、塑料添加剂和复合材料中的有机矿物油。
脂肪酸衍生物是非常重要的润滑油添加剂，可以降低润滑油的粘度，提高润滑效果。
在沼气发酵产物的开发和利用方面，已经有许多成功的例子，比如在中国的苏州市，经过改造的沼气发电站不仅可以产生电力，还可以生产乙醇、甲醇、乙二醇等沼气发酵产物。
此外，其他一些发展中国家也在努力发展技术，使用沼气发酵产物，以利用这种可再生能源。
从长远来看，沼气发酵是一种有效的可再生能源开发技术，可以为我们提供清洁可再生能源，而不会给我们的环境造成污染。
此外，沼气发酵的产物，如乙醇、甲醇、乙二醇、醋酸、醚及其衍生物等，也会为我们的工业和农业生产提供重要的原料，使我们能够建立一个实现可持续发展和可再生能源利用的社会。
总之，沼气发酵产物的利用技术已被广泛应用于实际工程中，而且其用途仍在不断扩展，为我们提供了一种可持续发展和可再生能源利用的有效解决方案。
农村沼气发酵过程
沼气发酵过程沼气发酵过程，实质上是微生物的物质代谢和能量转换过程。
在分解代谢过程中沼气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。
科学测定分析表明：有机物约有90%被转化为沼气，10%被沼气微生物用于自身的消耗。
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、有机物转化为沼气的三个阶段几乎所有的有机物质都可以厌氧降解生成沼气。
固形有机物变为沼气的整个过程，可划分为液化、产酸和产甲烷三个阶段。
（一）液化阶段。
液化阶段也称水解阶段。
这一阶段是在微生物的作用下把不溶于水的固形有机物转变成可溶于水的物质。
许多微生物能分泌各种胞外酶，在胞外酶的作用下，固形有机物被水解成分子量较小的可溶性物质。
如纤维素酶、淀粉酶、蛋白质酶和脂肪酶等，通过对有机物质进行体外酶解，将多糖水解成单糖或二糖，蛋白质分解成多肽和氨基酸，脂肪分解成甘油和脂肪酸等。
这些分子量较小的可溶性物质就可以进入微生物细胞之内被进一步分解利用。
（二）产酸阶段。
第一阶段产生的各种可溶性物质（单糖、氨基酸、脂肪酸）进入细胞内后，在纤维素细菌、蛋白质细菌、脂肪细菌、果胶细菌等各种细菌胞内酶作用下继续分解代谢转化成低分子物质，如丁酸、丙酸、乙酸以及醇、酮、醛等简单的有机物质。
这个阶段主要是生成各种挥发性的脂肪酸，最主要的产物是乙酸，约占70%以上，同时也有部分氢（H2）、二氧化碳（CO2）、氨（NH4）和少量的其它产物。
所以称该阶段为产酸阶段。
液化阶段和产酸阶段是一个连续和交叉的过程。
它是在厌氧条件下，经过多种微生物的协同作用，将原料中的碳水化合物、蛋白质和脂肪等分解成简单的小分子化合物，同时产生二氧化碳和氢。
这二个阶段只产生合成甲烷的基质，如乙酸、丁酸、醇、CO2、H2等，不产生甲烷，因此也称为不产甲烷阶段。
不产甲烷阶段可以看成是一个原料加工阶段，即将复杂的有机物转变成可供产甲烷细菌利用的物质，满足产甲烷菌进行生命活动的需要。
沼气发酵工艺流程
沼气发酵工艺流程沼气发酵是一种利用有机废弃物产生沼气的生物发酵过程。
下面将介绍沼气发酵的工艺流程。
首先，选择合适的有机废弃物作为原料，比如农业废弃物、畜禽粪便等。
这些原料一般含有大量的有机物质，是生产沼气的良好来源。
接下来，将原料进行粉碎和混合处理。
这样可以增加原料的表面积，使其更容易受到微生物的降解。
同时，混合处理可以使不同种类的原料在发酵过程中相互补充，提高反应效果。
然后，将处理过的原料投入发酵罐中。
发酵罐通常是封闭式的容器，具有水密性和气密性，以防止氧气进入罐内，破坏发酵反应。
发酵罐内的温度、pH值等参数需要控制在适宜的范围内，以保证微生物的生长和产气。
在发酵罐内，有机物质会被厌氧微生物降解，产生沼气和有机肥。
发酵过程可以分为两个阶段，即酸化阶段和产气阶段。
在酸化阶段，有机物质被分解成低分子有机酸，如乙酸和丙酸等。
而在产气阶段，这些有机酸被进一步降解为甲烷、二氧化碳和微量的氢气。
沼气是主要产物，它是一种混合气体，主要由甲烷和二氧化碳组成。
甲烷是沼气的主要成分，具有高热值和可燃性，可以作为燃料用于发电、供热等。
而二氧化碳是沼气的次要成分，可以用于植物光合作用，促进植物生长。
最后，收集和利用沼气。
沼气可以通过管道输送到家庭、工厂等地方供应能源，也可以用于烹饪、供暖等。
在收集沼气的同时，还会产生沼渣，它是发酵过程中未被降解的有机物质、微生物残骸等混合物。
沼渣可以用作有机肥料，富含有机质和营养成分，对于土壤改良具有很大的作用。
综上所述，沼气发酵工艺流程主要包括原料处理、发酵罐发酵、沼气收集和沼渣利用等步骤。
通过科学合理的工艺流程，可以将有机废弃物转化为有价值的能源和肥料，具有很大的经济和环境效益。
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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。
沼气发酵简介沼气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(C O2)、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。
沼气的主要成分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热最为34000千焦，每立方米沼气的发热量约为2080 0－23600千焦。
即1立方米沼气完全燃烧后，能产生相当于0.7千克无烟煤提供的热量。
与其它燃气相比，其抗爆性能较好，是一种很好的清洁燃料。
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。
沼气的发现与沼气发酵的发展沼气是由意大利物理学家A.沃尔塔于1776年在沼泽地发现的。
1916年俄国人Β.П.奥梅良斯基分离出了第一株甲烷菌（但不是纯种）。
中国于1980年首次分离甲烷八叠球菌成功。
目前世界上已分离出的甲烷菌种近20株。
世界上第一个沼气发生器（又称自动净化器）是由法国L.穆拉于1860年将简易沉淀池改进而成的。
1925年在德国、1926年在美国分别建造了备有加热设施及集气装置的消化池，这是现代大、中型沼气发生装置的原型。
第二次世界大战后，沼气发酵技术曾在西欧一些国家得到发展，但由于廉价的石油大量涌入市场而受到影响。
后随着世界性能源危机的出现，沼气又重新引起人们重视。
1955年新的沼气发酵工艺流程──高速率厌氧消化工艺产生。
它突破了传统的工艺流程，使单位池容积产气量(即产气率)在中温下由每天1立方米容积产生0.7～1.5立方米沼气,提高到4～8立方米沼气，滞留时间由15天或更长的时间缩短到几天甚至几个小时。
中国于20世纪20年代初期由罗国瑞在广东省潮梅地区建成了第一个沼气池,随之成立了中华国瑞瓦斯总行,以推广沼气技术。
目前中国农村户用沼气池的数量达13 00万座。
而高速率厌氧消化工艺生产性试验装置已在糖厂和酒厂正常运行。
沼气发酵机理沼气（marsh gas ,swamp gas )又称生物气（biogas)，是一种混合可燃气体，主要成分为甲烷，另有少量H2 、N2和CO2。
沼气发酵又称甲烷形成（methanogenesis)，其生物化学本质是：产甲烷菌在厌氧条件下，利用H 2还原 CO 2等碳源营养物以产生细胞物质、能量和代谢废物——CH 4的过程。
CH 4是其厌氧呼吸链的还原产物。
CH 4形成可分3个阶段（图1）：1、发酵性细菌2、产甲烷细菌 （厌氧，兼性厌氧） （厌氧）1 2产氢产乙酸细菌（厌氧）图1 甲烷形成的3个阶段（微生物学教程第二版 周德庆）（1）水解阶段 由多种厌氧或兼性厌氧的水解性或发酵性细菌把纤维素、淀粉等糖类水解成单糖，并进而形成丙酮酸；把蛋白质水解成氨基酸，并进而形成有机酸和氨；把脂类水解成甘油和脂肪酸，并进而形成丙酸、乙酸、丁酸、琥珀酸、乙醇、H 2和CO 2。
参与本阶段的水解性细菌包括专性厌氧菌如Clostridium （梭菌属）、Bacteroides （拟杆菌属）、Butyrivibrio （丁酸弧菌属）、Eubacterium （真杆菌属）和Bifidobacterium （双歧杆菌属）等；兼性厌氧菌如Streptococcus （链球菌属）和一些肠道杆菌等。
（2） 产酸阶段 由厌氧的产氢产乙酸细菌群把第一阶段产生的各种有机酸分解成乙酸、H 2和CO 2的过程。
产氢产乙酸细菌旧称“Methanobacterium omelianskii ”（奥氏甲烷杆菌），1967年，M.P.Bryant 发现它实为两种细菌的共生体，其一是产氢产乙酸菌，称“S 菌”（G -，厌氧，能运动，杆状，能发酵乙醇产乙酸和H 2，当环境中H 2浓度高于0.5大气压时，生长受抑制）；另一称“MOH 菌（methanobacterium-oxidising hydrogen ，革兰氏染色可变，厌氧性杆菌，不能利用乙醇，但能利用H 2产甲烷）。
（3） 产气阶段 由严格厌氧的产甲烷菌群（methanogens ) 利用一碳化合物（CO 2、甲醇、甲酸、甲基胺或CO ）、二碳化合物（乙酸）和H 2产生甲烷的过程。
沼气发酵工艺沼气发酵的基本工艺流程图2 沼气发酵的基本工艺流程图 生物质： 多糖 蛋白质 脂肪H 2 CO 2 乙酸 CH 4 CO 2 丙酸 丁酸 琥珀酸 乙醇 有机废物 调节池预处理 厌氧消化器 后处理 排放沼气 净化 储存 用户剩余污泥（周孟津等，2004）1、原料处理充足而稳定的原料供应是厌氧消化工艺的基础，原料的收集方式又直接影响原料的质量。
收集到的原料一般要进入调节池储存，因为原料收集时间往往比较集中，而消化器的进料常需在一天内均匀分配。
所以，调节池的大小一般要能储存24小时废物量。
在温暖季节，调节池常可兼有酸化的作用，这对改善原料性能和加速厌氧消化有好处。
2、原料的预处理原料常混有生产作业中的各种杂物，为便于用泵输送及防止发酵过程中出现故障，或为了减少原料中的悬浮固体含量，有的在进入消化器前还要进行升温或降温等，因而要对原料进行预处理。
在预处理时，应将牛粪或猪粪中较长的草、鸡粪中的鸡毛去除，否则极易引起管道堵塞。
再配用切割泵进一步切短残留的较长的纤维或草，可有效地防止管路堵塞。
鸡粪中还含有较多贝壳粉和砂砾等，必须沉淀清除，否则会很快大量沉积于消化器底部并且难以排除。
乙醇和丙酮丁醇废醪因加热蒸馏，排出温度高达100摄氏度，因此需要降温后才能进入消化器，有条件时还可采用各种固液分离机械将固体残渣分出用作饲料，有较好的经济效益。
有些高强度的无机酸碱废水在进料前还应进行中和，最好采用酸性废水和碱性废水混合处理，如将酸性味精废水和碱性造纸废水加以混合即可收到良好效果。
3、消化器（沼气池）消化器或称沼气池是沼气发酵的核心设备。
微生物的繁殖，有机物的分解转化，沼气的生成都是在消化器时进行的，因此，消化器的结构和运行情况是沼气工程设计的重点。
首先要根据发酵原料或处理污水的性质以及发酵条件选择适宜的工艺类型和消化器结构。
目前应用较多的工艺类型及消化器结构有三类。
4、出料处理出料后的处理为大型沼气工程所不可缺少的构成部分，过去有些工程未考虑出料的处理，导致二次污染。
出料后处理的方式多种多样，最简便的是直接用作肥料施入土壤或鱼塘，但施用有季节性，不能保证连续的后处理。
可靠的方法是将出料进行沉淀后再将沉渣进行固液分离，固体残渣用作肥料或配合适量化肥做成适用于各种花果的复合肥；清液部分可经曝气池、氧化塘等好氧处理后排放，也可用于灌溉或再回用于生产用水。
目前采用的固液分离方式有沙滤式干化槽、卧螺式离心机、水力筛、带式压滤机和螺旋挤压式固液分离机等。
5、沼气的净化、储存和输配沼气发酵时会有水分蒸发进入沼气，由于微生物对蛋白质的分解或硫酸盐的还原作用也会有一定量硫化氢气体生成并进入沼气。
大型沼气工程，特别是用来进行集中供气的工程必须设法脱除沼气中的水和硫化氢。
水的冷凝会造成管路堵塞，有时气体流量计中也充满了水，脱水通常采用脱水装置进行。
H2S是一种腐蚀性很强的气体，它可引起管道及仪表的快速腐蚀。
H2S本身及燃烧时生成的SO2对人也有毒害作用。
沼气中的H2S含量在1~12%/m3之间，蛋白质或硫酸盐含量高的原料，发酵时沼气中的H2S含量就较高。
H2S的脱除通常采用脱硫塔，内装脱硫剂进行脱硫。
沼气的储存通常用浮罩式储气柜，以调节产气和用气的时间差别，以便稳定供应用气。
沼气的输配是指将沼气输送分配至各用气户（点），输送管道通常采用金属管，近年来采用高压聚乙烯塑料管。
沼气发酵工艺条件沼气发酵工艺的基本条件（联想微生物培养条件和培养基的制备）（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℃～6O℃，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）适宜的发酵液浓度发酵液的浓度范围是2～30% 。
浓度愈高产气愈多。
发酵液浓度在20%以上称为干发酵。
农村户用沼气池的发酵液浓度可根据原料多少和用气需要以及季节变化来调整。
夏季以温补料浓度为5～6%；冬季以料补温10～12%。
（3）发酵原料中适宜的碳、氮比例(C：N)沼气发酵微生物对碳素需要量最多，其次是氮素，我们把微生物对碳素和氮素的需要量的比值，叫做碳氮比，用C：N来表示。
目前一般采用C：N=25：1。
但并不十分严格，20：1、25：1、30：1都可正常发酵。