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沼气发酵 关键词：沼气工程，发酵，主要菌种，发酵工艺流程，发酵机制以及未来展望。 Keywords: biogas project, fermentation, yeast, fermentation processes, mechanisms, and future prospects of fermentation. 中文摘要：农村沼气工程作为一项实用性强的利国富民近年来处于快速发展时期,受到各地的高度重视和广大农村的普遍欢迎?沼气发酵又称为厌氧消化、厌氧发酵，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沼气细菌可以分为两大类。第一类细菌叫做分解菌，它的作用是将复杂的有机物分解成简单的有机物和二氧化碳(CO2)等 。它们当中有专门分解纤维素的，叫纤维分解菌；有专门分解蛋白质的，叫蛋白分解菌；有专门分解脂肪的，叫脂肪分解菌；第二类细菌含甲烷细菌，通常叫甲烷菌，它的作用是把简单的有机物及二氧化碳氧化或还原成甲烷。因此，有机物变成沼气的过程，就好比工厂里生产一种产品的两道工序：首先是分解细菌将粪便、秸秆、杂草等复杂的有机物加工成半 成品——结构简单的化合物；再就是在甲烷细菌的作用下，将简单的化合物加工成产品—— 即生成甲烷阶段????? 各种固体有机物通常不能进入微生物体内被微生物利用，必须在好氧和厌氧微生物分泌的胞外酶、表面酶（纤维素酶、蛋白酶、脂肪酶）的作用下，将固体有机质水解成分子量较小的可溶性单糖、氨基酸、甘油、脂肪酸。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。?????2 、产酸阶段????? 各种可溶性物质（单糖、氨基酸、脂肪酸），在纤维素细菌、蛋白质细菌、脂肪细菌、果胶细菌胞内酶作用下继续分解转化成低分子物质，如丁酸、丙酸、乙酸以及醇、酮、醛等简单有机物质；同时也有部分氢(H2)、二氧化碳(CO2)和氨(NH4)等无机物的释放。但在这个阶段中，主要的产物是乙酸，约占70%以上，所以称为产酸阶段。参加这一阶段的细菌称之为产酸菌。? 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分解成甲烷和二氧化碳，其中二氧化碳在氢气的作用下还原成甲烷。这一阶段叫产气阶段，或叫产甲烷阶段。 图11-5 沼气发酵的基本工艺流程图 (周孟津等，2004) 1.原料的收集 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24h废物量。在温暖季节，调节池常可兼有酸化作用，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 原料常混杂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浮沉固体含量，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，应将牛粪和猪粪中较长的草，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纤维和杂草，可有效地防止管路堵塞。鸡粪中还含有较多贝壳粉和沙砾等，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，排除温度高达100℃，因此需要降温后才能进入消化器，有条件时还可以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，最好采用酸性和碱性废水混合处理，如将酸性的味精废水和碱性的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里进行的，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. 出料的后处理 出料的后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后处理问题，造成出料的二次污染。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料；清夜部分可经曝气池、氧化塘等好氧处理后排放，也可用于灌溉或再回用为生产用水