微生物产沼气技术
生物质沼气技术
第二阶段──产酸
可
单糖 溶 氨基酸 性
物
脂肪酸 质
产酸菌
简
单 乙酸
化 合
丙酸＋CO2 ＋氢气
物 醇类
产酸阶段
在产酸微生物群的作用下将单糖类、肽、 氨基酸、甘油、脂肪酸等物质转化成简单 的有机酸（如甲酸、乙酸、丙酸、丁酸和 乳酸）、醇（如甲醇、乙醇等）以及二氧 化碳、氢气、氨气和硫化氢等。
生物质资源开发 与利用
第三章 生物质能源利用原理与技术
3.3 生物转换技术 －沼气技术
内容提要
概述 沼气发酵原理 小型户用沼气技术 大中型沼气工程 沼气综合利用
第一节 概述
基本概念 沼气的理化性质 沼气的生态分布 沼气发酵研究的历史 沼气发酵的应用
1.1 基本概念
什么是沼气？
实际沼气发酵过程中，上述三个阶段界线不 明显，无法截然分开。
液化阶段和产酸阶段是一个连续过程，许多 参与液化的微生物也会参与产酸过程，可统 称为不产甲烷阶段。
沼气发酵
不产甲烷阶段 产甲烷
液化 产酸
2.2 沼气发酵 微生物及其作用
1.沼气微生物的种类
沼
发酵性细菌
气 微
不产甲烷菌 产氢产乙酸菌
近年来，在甲烷菌研究方面的进展尤为 突出，对甲烷菌的分离、培养、分类、 生理代谢、细微结构和碱基序列等方面 都有一定的研究成果。
近几十年来，发展了许多新的厌氧处理工 艺，如厌氧过滤器、上流式污泥床、两步 发酵法等。
1.5 沼气发酵的应用
1881年，摩热斯在法国建立了世界上第 一个处理废水的厌氧消化器。随后，英 国、美国和印度等过相继建立起大型的 沼气发酵装置，处理城市污水。
初中生物制作沼气教案设计
初中生物制作沼气教案设计
【教学目标】
1. 了解沼气的制作原理和作用；
2. 通过实践操作，掌握制作沼气的方法；
3. 提高学生的环保意识和科学实践能力。
【教学内容】
1. 沼气的原理和作用；
2. 制作沼气的材料和方法；
3. 实验操作过程。
【教学准备】
1. 实验室或学校后勤部提供的制作沼气的材料：沼气发酵罐、微生物发酵剂、粪便或有机废弃物等；
2. 制作沼气的实验操作流程和步骤。
【教学过程】
一、导入
教师通过图片或视频等形式，引导学生了解沼气的制作原理和作用，并引发学生对环保的思考。
二、实验操作
1. 将沼气发酵罐放置在合适的位置，并向其中添加微生物发酵剂；
2. 将适量的粪便或有机废弃物放入沼气发酵罐，并封闭好；
3. 等待数天至数周，观察沼气发酵罐内气体产生情况，记录下来。
三、实验结果分析
1. 观察分析沼气发酵罐内气体产生情况，了解沼气的生成过程；
2. 讨论沼气的作用和用途，如发电、烹饪等；
3. 总结实验过程中的问题和不足之处，思考如何改进。
【实验结果展示】
学生可将实验结果进行汇总整理，并向全班同学展示，分享实验心得和体会。
【作业安排】
1. 思考沼气的应用领域和环保意义，并撰写一篇小结；
2. 向家长或邻居宣传沼气的作用和优势，培养环保意识。
【课堂评价】
根据学生的实际操作表现和实验结果，进行综合评价，并鼓励他们积极参与环保实践活动。
【教学反思】
1. 对教学步骤和实验操作进行反思和总结，为今后的教学改进提供参考；
2. 鼓励学生积极参与环保活动，培养他们的环保意识和实践能力。
生物质能---沼气的生产与利用
生物质能源——沼气的生产与利用1 概述生物质是地球上最广泛存在的物质，它包括所有动物、植物和微生物，以及由这些有生命物质派生、排泄和代谢的许多有机质。
以生物质为载体、由生物质产生的能量，便是生物质能。
物质能是太阳能以化学能形式贮存在生物中的一种能量形式。
它直接或间接来源于植物的光合作用。
人们对于沼气的开发与利用是生物质能释放的主要形式之一，在能源危机的今天，推广、使用沼气的作用显的尤为重要。
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。
沼气是一种混合的可燃性气体，主要成分是甲烷(CH4)、其余为二氧化碳(CO2)、氧气(02)、氮气(N2)和硫化氢(H2S)，其中甲烷含量约为55％一70％，二氧化碳含量约为30％——45％。
沼气能够作为燃料，是因为它所含大量甲烷气体可以燃烧。
甲烷完全燃烧时，火焰是淡蓝色。
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。
2 沼气的生产沼气的生产工艺主要包括以下部分：选取（培育）菌种→备料、进料→池内堆沤（调整pH值和浓度）→密封（启动运转）→日常管理（进出料、回流搅拌）。
2．1发酵原理沼气的生产过程主要是有机物的发酵过程，其中有发酵性细菌、产氢产乙酸菌、耗氧产乙酸菌、食氢产甲烷菌等五大类微生物参加发酵。
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、作物秸杆、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、甘油和脂肪等小分子化合物这个阶段叫液化阶段。
沼气及其产生过程
沼气及其产生过程沼气是有机物质在厌氧环境中，在一定的温度、湿度、酸碱度的条件下，通过微生物发酵作用，产生的一种可燃气体。
由于这种气体最初是在沼泽、湖泊、池塘中发现的，所以人们叫它沼气。
沼气含有多种气体，主要成分是甲烷(CH4)。
沼气细菌分解有机物，产生沼气的过程，叫沼气发酵。
根据沼气发酵过程中各类细菌的作用，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；第二类细菌叫含甲烷细菌，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。
沼气系统由哪几部分组成我国户用沼气系统多属于地下水压式沼气发酵系统，可分为两大类，即静态沼气发酵系统和动态沼气发酵系统。
静态沼气发酵系统的代表性池型是标准水压沼气池，动态沼气发酵系统以北方地区的旋流布料自动循环太阳能沼气池为代表。
标准水压式沼气池主要有进料间、发酵间、出料间、水压间、导气管、天窗盖等构成。
旋流布料自动循环太阳能沼气池，在旧池构成的基础上增值了旋流布料墙、水压酸化间、抽渣管、单向阀太阳能增温装置等构件。
怎样安全使用沼气沼气是一种取之不尽、用之不竭且清洁、卫生、投资少，能给人类造福的生物能源。
但是它和水、电、天然气一样，当人们没有掌握它的安全使用知识和技术的时候，也会给人类带来灾害。
使用沼气容易发生的事故，主要是窒息中毒、烧伤和火灾等。
一、“安全第一、预防为主”。
这是生产和利用沼气中仍须遵循的基本方针。
过去一些地方因对沼气特性和安全使用的科学知识宣传不够，曾经发生多起因沼气用户缺乏安全使用沼气知识而引起的中毒、窒息、火灾、淹溺等严重安全事故，造成生命和财产的重大损失。
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。
国外沼气生物燃气的利用现状及技术发展汇总
国际合作：加强国际合作，引进国 外先进技术和管理经验，共同推动 沼气生物燃气技术的发展和应用。
国外沼气生物燃气 技术的成功案例
德国是全球沼气技术最为成熟的国家之一，拥有大量的沼气工程实例。
德国的沼气工程主要依靠厌氧消化技术，将有机废弃物转化为沼气，用于发电或供 热。 德国的沼气工程不仅减少了废弃物的排放，同时为可再生能源的发展做出了贡献。
政策支持：美国政府 出台了一系列政策， 鼓励沼气产业发展， 提高沼气利用率。
亚洲国家：中国、印度、日本等
利用现状：在亚洲，沼气生物燃气已 经成为一种重要的可再生能源，广泛 应用于家庭、工业和农业等领域
技术发展：随着技术的不断进步， 亚洲沼气生物燃气产业正朝着更加 高效、环保和可持续的方向发展
未来展望：随着人们对可再生能源需 求的不断增加，亚洲沼气生物燃气产 业有望在未来继续保持增长态势
德国政府对沼气工程给予了大力支持，包括资金补贴、税收优惠等政策措施。
项目名称：美国威斯康星州沼气工程 建设时间：2015年 处理规模：每天处理3200吨牛粪和1600吨农业废弃物 产出：沼气、有机肥料
案例名称：巴西 塞拉多沼气工程
案例简介：该工程 利用废弃物发酵产 生沼气，为周边地 区提供清洁能源
非洲沼气资源丰富，主要分布在南非、肯尼亚等国家。 非洲沼气利用技术不断提高，沼气发电、沼气供热等领域得到广泛应用。 非洲沼气生物燃气的发展受到政府支持，政策环境良好。 非洲沼气生物燃气面临的主要问题是基础设施不完善、技术落后和管理不规范等问题。
国外沼气生物燃气 技术发展
定义：高效厌氧发酵 技术是一种利用厌氧 微生物将有机物转化 为沼气的技术。
技术特点：采用高 效厌氧消化技术， 提高沼气产量和品 质
农业废弃物利用沼气技术
演讲人
目录
01. 沼气技术的原理 02. 农业废弃物的处理 03. 沼气技术的应用 04. 沼气技术的发展前景
沼气技术的原理
厌氧发酵过程
01
原料准备：收集农业废
弃物，如秸秆、畜禽粪
便等
02
预处理：将原料进行破
碎、混合、调湿等处理
03
厌氧发酵：将预处理后
的原料放入沼气池，在
供热
02
沼气热泵： 利用沼气发 电，驱动热 泵，实现高
效供热
03
04
沼气热电联产： 将沼气燃烧产 生的热能和电 能同时利用， 提高能源利用
效率
沼气热回收： 在沼气生产过 程中，回收余 热，用于其他 用途，如温室 加热、烘干等
沼气提纯
沼气提纯技术：将沼气中的杂质去 01 除，提高沼气质量
提纯方法：物理法、化学法、生物 02 法等
扩大应用范围：通过改进沼气利用技术，扩大 沼气在农业、工业和家庭生活中的应用范围
政策支持
04
加强沼气技术人才培养和
引进，提高技术水平
03
提供财政补贴和税收优惠，
降低沼气技术应用成本
02
鼓励企业投资沼气技术
研发和推广
01
政府出台了一系列支持沼
气技术发展的政策措施
市场前景
沼气技术可有效解 决农业废弃物处理 问题，降低环境污
废弃物分类
农作物秸秆：如 玉米秸秆、小麦
秸秆等
畜禽粪便：如猪 粪、牛粪、鸡粪
等
农业废弃物：如 废旧农膜、农药
包装废弃物等
Hale Waihona Puke 农村生活垃圾： 如厨余垃圾、废
旧衣物等
工业废弃物：如 食品加工废弃物、
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。
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。
高中生物-沼气发酵技术
【高中生物-沼气发酵技术】沼气发酵技术发展及应用现状沼气是沼气发酵微生物在厌氧环境下将农作物秸秆或者禽畜粪便等可降解的生物质经过厌氧消化生成的可燃气体。
其主要成分是甲烷和二氧化碳，其中甲烷约占45 %～70 %、二氧化碳约占25 %～55 %；此外，沼气还含有大约5 %的其他气体（如H2S、N2、H2、CO、NH3等）。
沼气是具有很高热值的清洁燃料，经过净化的沼气完全燃烧后只生成H2O 和CO2，不会对环境造成污染。
沼气发酵在农业和生态方面的综合利用具有很大的经济价值和社会效益。
1沼气发酵原理及影响因素1.1 沼气发酵原理沼气是生物质经过多种微生物联合厌氧消化作用而生成的可燃气体。
厌氧消化就是在无氧的条件下,由兼性厌氧菌和专性厌氧菌联合降解有机物，最终生成二氧化碳和甲烷等气体的过程。
人们对于沼气发酵过程的划分仍存在争议；目前主要认为，沼气发酵过程可分为水解液化、酸化和甲烷化三个阶段。
第一阶段为水解液化阶段，兼性厌氧菌和发酵性细菌将原料中较大分子的成分(如纤维素等)水解成可溶于水的有机酸和醇类等。
第二阶段为酸化阶段；产氢产乙酸菌将第一阶段生成的有机酸和醇继续分解成小分子物质，同时生成氢气和二氧化碳。
第三阶段为甲烷化阶段；产甲烷菌将第二阶段生成的小分子物质转化为甲烷和二氧化碳气体，即发酵的最终产物沼气。
1.2 沼气发酵的影响因素影响沼气发酵的因素很多，其中最主要的因素包括原料成分、原料预处理情况、接种物种类、进料浓度、发酵温度和pH。
原料成分的影响：能够用来发酵产沼气的生物质很多。
传统的沼气发酵原料主要包括以秸秆类物质为代表的农业废弃物、禽畜粪便和污水处理厂的厌氧活性污泥、以及生活垃圾等。
选择容易降解的原料(如人畜粪便等)可以加快发酵的启动过程和提高发酵效率。
若原料选择不当则容易造成发酵系统酸积累严重而发酵无法启动或启动后产气量不高等后果。
原料预处理的影响：原料预处理是利用物理、化学或者生物等方法使生物质中不易被降解的物质提前得到腐化分解，在进料后更快启动发酵。
沼气发电技术概述
沼气发电技术概述可再生能源是中国实现可持续发展的重要能源，其中沼气发电是可再生能源的重要利用方式，合理有效利用这一新型能源，能为我国农村和农业发展带来巨大的帮助。
集众多优点于一身沼气，是各种有机物质在一定温度、湿度、酸碱度并隔绝空气的条件下，经微生物发酵分解而产生的一种可燃性气体，因最早在沼泽中发现而得名。
沼气的主要成分是甲烷(CH4),此外还有二氧化碳（约占30%～40%）。
它无色、无嗅、无毒，密度约为空气的55％，难溶于水，易燃，1米沼气的发热量为35857千焦。
沼气技术是运用生物化学方法对禽畜粪便和工业有机废水等进行处理的技术。
由于其成本低廉、处理效果好，在实践中得到了广泛的应用。
但是，单纯将沼气用于集中供气和供热，覆盖范围有限，可靠性也比较低，而将沼气作为发电燃料就地发电，发电量随沼气产生量变化灵活调整，可以使沼气得到充分利用。
沼气发电技术是集环保和节能于一体的能源综合利用新技术。
它是利用工业、农业或城镇生活中的大量有机废弃物（例如酒糟液、禽畜粪、城市垃圾和污水等），经厌氧发酵处理产生的沼气，驱动沼气发电机组发电，并可充分将发电机组的余热用于沼气生产，使综合热效率达80%左右，大大高于一般30%-40%的发电效率，经济效益显著。
沼气发电技术本身提供的是清洁能源，不仅解决了沼气工程中的环境问题、消耗了大量废弃物、保护了环境、减少了温室气体的排放，而且变废为宝，产生了大量的热能和电能，符合能源再循环利用的环保理念，同时也带来巨大的经济效益。
技术已趋成熟沼气发电是一个系统工程，它包括沼气生产、沼气净化与储存、沼气发电及上网等多项单元技术的优化组合。
清大兴业（北京）科技发展有限公司长期致力于沼气工程的数据调研，清大兴业沼气工程确保了东北地区零下30摄氏度的天气都能正常产气运作。
沼气发电始于上世纪70年代初期。
国外是为了合理、高效地利用在治理有机废弃物污染中所产生的沼气。
我国沼气发电的研究与应用也有多年的历史，由于开始使用的沼气大都是农村中以植物和粪肥等有机废弃物在沼气池中经过厌氧发酵产生的，虽然沼气地面广、量大，但产气量小、发动机功率也小，且沼气的产生常常受气候的影响，沼气的成分、热值和产气量都不稳定。
沼气发酵原理与条件
沼气发酵原理与条件一、沼气发酵原理沼气发酵是一个（微）生物作用的过程。
各种有机质，包括农作物秸秆、人畜粪便以及工农业排放废水中所含的有机物等，在厌氧及其他适宜的条件下，通过微生物的作用，最终转化成沼气，完成这个复杂的过程，即为沼气发酵。
（一）液化阶段农作物秸秆、人畜粪便、垃圾以及其他各种有机废弃物，通常是以大分子状态存在的碳水化合物，如淀粉、纤维素及蛋白质等。
他们不能被微生物直接吸收利用，必须通过微生物分泌的胞外酶（如纤维素酶、肽酶和脂肪酶等）进行酶解，分解成可溶于水的小分子化合物（即多糖水解成单糖或双糖，蛋白质分解成肽和氨基酸，脂肪分解成甘油和脂肪酸）。
这些小分子化合物进入到微生物细胞内，进行的一系列的生物化学反应，这个过程称为液化。
（二）产酸阶段液化完毕后，在不产甲烷微生物群的作用下，将单糖类、肽、氨基酸、甘油、脂肪酸等物质转化成简单的有机酸（如甲酸、乙酸、丙酸和乳酸等）、醇（如甲醇、乙醇等）以及二氧化碳、氢气、氨气和硫化氢等，由于其主要的产物是挥发性的有机酸（其中以乙酸为主，约占80%），故此阶段称为产酸阶段。
（三）产甲烷阶段产酸阶段完成后，这些有机酸、醇已经二氧化碳和氨气等物质又被产甲烷微生物群（又称产甲烷细菌）分解成甲烷和二氧化碳，或通过氢还原二氧化碳形成甲烷，这个过程称为产甲烷阶段。
这种以甲烷和二氧化碳为主的混合气体便称为沼气。
二、沼气发酵的工艺条件沼气发酵微生物要求有适宜的生活条件，对温度、酸碱度、氧化还原势及其他各种环境因素都有一定的要求。
在工艺上只有满足微生物的这些生活条件，才能达到发酵快、产气量高的目的。
实践证明，往往由于某一条件没有控制好而引起整个系统运行失败。
因此，控制好沼气发酵的工艺条件是维持正常发酵产气的关键。
（一）严格的厌氧环境沼气发酵微生物包括产酸菌和产甲烷菌两大类，他们都是厌氧性细菌，尤其是产生甲烷甲烷菌是严格厌氧菌，对氧特别敏感。
他们不能在有氧的环境中生存，哪怕只有微量的氧存在，微生物的生命活动也会受到抑制，甚至死亡。
高效沼气微生物菌剂的冬季产气试验
摘
要： 筛选出了具 有耐低温 和分解秸秆性能 的菌种 。 经复合成为 沼气发酵菌剂 。在试验基地 对该 菌 并
剂 的冬季应用效果做 了试验验证 ， 分别在采用保温材料、 暖棚 以及太 阳能措施的沼气 池内添加菌剂 ， 考察不 同
条件下菌剂对沼气产量的影响。试验结果 表明， 试验池产气量 提高 ３．％ 一 ５５ ， 各组 ８２ ４．％ 平均 日 产气 量可达
山 东 农 业 科 学 ２ １ ， ：７— ｏ ０ ０８５ ６
Ｓａｄｎ ｇｉ ｌ ｒｌ ｃｅｃｓ ｈｎｏｇＡ ｒ ｕｔ ａ Ｓｉ ｅ ｃｕ ｎ
高效沼气微生物菌剂的冬季产气试验
姚 利， 王艳 芹， 袁长波 ， 昌爱 张
（ 山东省农 业科 学院土壤肥料研究所 ， 山东 济南 ２ ００ ） ５ １０
０ ４ Ｏ ８ 。对沼气池采取 保温升温措施并添加高效微生物菌剂 ， ．７一 ．０ｍ’ 可显著提高沼气池 的水 温和产气量 ， 确 保沼气池在冬季正常使用 。
关键词 ： 菌种 ； 发酵 ； 保温 ； 沼气产量 中图分 类号 ：２６ ４ ￥ １． 文献标识 号 ： Ａ 文章 编号 ：０ １ ４ ４ （０ ０ ０ — ０ ７ ０ １０ — ９ ２ ２ １ ） ８ ０ ５ — ４
ｉ ｓ ｅ ｔ ｎ ｕａ ｏ ｔ ｒ ｓ ｏ ａ ｅ ｔ ｇ ａ ｒ ｅ ｈ ｕ ｅ ｃ ｖ ｒ ￣ ｈ ｅ ｕ ｔ ｓ ｏ ｅ ｔ ｔ ｈ ｐ ｌ ｌ ｅ ｕ ｉｇ ｈ ａ ｓ ｌｔ ｎ ｍａｅ ｉｌ ，ｓ ｌｒｈ ａ ｎ ｄ ｇ ｅ ｎ ｏ ｓ ｏ ｅ ｎ Ｔ ｅ ｒ ｓ ｌ ｈ ｗ ａ ｅ ａ ｐ ・ ｋ ｎ ｉ ｉ ａ ｉ ｎ ｉ ｓ ｄ ｈ ｔ ｉ ｃ ｔ ｎ ｏ ｃ ｏ ｉｌ ｎ ｕ ｕ ｍ ｄ ｅｂ ｏ ａ ｉｌ ｃ ａ ｅ ｂ ８ ２ ａ ｏ ｆ ｉ ｉ ｍ ｒ ｂａ ｅ ｌ ｍ ｉｃ ａ ｅ ｔ ｉ ｇ ｓｙｅｄ ｉ ｒ ｓ ｙ ３ ． ％ ｈ ｎ ｅ 一 ４ ． ％ ａ ｄ ｔ ｅ ａ ｅ ａ ｅ ｄ ｉ ｉｇ ｓ ５ ５ ｎ ｖ ｒ ｇ ａｌ ｂ ｏ ａ ｈ ｙ
沼气发酵是一个复杂的微生物学过程
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，去设计沼气池，收集发酵原料，进行正常管理，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。
我们现在推出的这两种池体就依据沼气发酵的基本原理设计的，所以它的产气量均高于其它类型的沼气池。
1、什么叫沼气沼气发酵又叫厌氧消化，是指利用人畜粪便、秸杆、污水等各种有机物在密封的沼气池内，在厌氧条件下（没有氧气），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，在这个过种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，按照各自营养需要，进行分解转化，最终生成沼气。
沼气是种混合体，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。
它的主要成份是甲烷占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、耗氧产乙酸菌、食氢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：第一个阶段落：液化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、作物秸杆、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、甘油和脂肪等小分子化合物这个阶段叫液化阶段。
第二个阶段：产酸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、丁酸、氢和二氧化碳等，再由产氢乙酸菌把发酵性细菌产生的丙酸、丁酸转化为甲烷菌可利用的乙酸、氢和二氧化碳。
另外，还有耗氧产乙酸菌群，这种细菌群体利用氧和二氧化碳生产乙酸，还能代谢糖类产生乙酸，它们能转变多种有机物为乙酸。
秸秆沼气发酵工艺流程
秸秆沼气发酵工艺流程秸秆沼气发酵是一种利用农作物秸秆产生沼气的技术，在农村居民用能方面具有广阔的应用前景。
该工艺流程可以分为原料准备、料水配制、发酵、沉淀和气体收集等环节。
首先是原料准备。
选择适当的秸秆作为沼气发酵的原料，通常以水稻秸秆、玉米秸秆或小麦秸秆为主。
这些原料具有丰富的碳水化合物，可以通过微生物代谢产生沼气。
此外，还需要将原料切碎或压碎，以增加与微生物的接触面积。
然后是料水配制。
将切碎的秸秆与适量的水进行混合，调整水分含量，使得物料的湿度适中，有利于微生物的生长和发酵过程。
一般情况下，湿度维持在50%左右是比较合适的。
接下来是发酵过程。
将混合好的原料放置于发酵罐或发酵池中，利用微生物对秸秆进行发酵产气。
发酵过程主要分为两个阶段，即初级发酵和终级发酵。
初级发酵是无氧发酵过程，主要由厌氧菌进行，产生甲烷气体。
终级发酵是厌氧-好氧过渡阶段，此时可以利用好氧菌进一步利用有机物质生成二氧化碳和水，并释放出更多的能量。
紧接着是沉淀阶段。
经过发酵后，废水中会有一部分悬浮物质和微生物，需要经过沉淀处理。
常用的沉淀方式有物理沉淀和化学沉淀两种。
物理沉淀是利用重力作用使悬浮物质沉降到底部，然后将上清液抽离出来。
化学沉淀则是通过添加沉淀剂，使悬浮物质发生凝聚作用，然后将沉淀物与上清液分离。
最后是气体收集。
将发酵产生的沼气通过管道集中收集。
沼气主要由甲烷和二氧化碳组成，其中甲烷是可燃气体，可以作为燃料使用。
通过沼气收集系统，将沼气输送到用气设备上，可以用于家庭燃料、煮饭、发电等用途。
综上所述，秸秆沼气发酵工艺流程包括原料准备、料水配制、发酵、沉淀和气体收集等环节。
通过科学合理的操作，可以高效地将秸秆资源转化为沼气能源，为农村居民提供可再生能源，促进农村可持续发展。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
沼气综合利用
• 关于微生物沼气目前还没有很深入的研究， 但这并不影响其利用。 • 它是实现农业产业化，以及再生能源和环 境保护等方面一种有效的途径。
产气 菌
食乙酸 产甲烷 菌群
沼气发酵微生物菌群的研究现状
（广西农学报JournalofGuangxiAgricultur第22卷第4期Vol22,No）
• 在有机聚合物占多数的废物厌氧生物处理 中,水解作用是整个过程的限速步骤。在一 个能够正常进行发酵的沼气池中,非产甲烷 细菌对有机物分解利用的速度决定了产甲 烷细菌产甲烷的速度。
» 近10年来的研究发现,产氢产乙酸菌包括互营单胞菌属、 互营杆菌属、梭菌属、暗杆菌属等。这类细菌能把各 种挥发性脂肪酸降解为乙酸和H2。利用乙酸的产甲烷 细菌有索氏甲烷丝菌和巴氏甲烷八叠球菌,两者的生长 速率差别较大。在一般的厌氧反应器中,约70%的甲烷 由乙酸分解而来,30%由氢气还原二氧化碳而来。在厌 氧反应器中,甲烷产量的70%是由乙酸歧化菌产生的。
微生物产沼气技术应用
概述
• 微生物利用生活有机物垃圾、污水、粪便、 农副产品及废弃有机物产生沼气，即可治 理环境污染，又可以利用废物产生能源， 而且是重要的再生能源。特别是我国农村 大力推广的“沼气生态园”，将沼气、厕 所、畜禽舍健在日光温室内，成为“四合 一体”模式，形成以微生物发酵产沼气、 沼液、沼渣为中心的种植业、养殖业、可 再生能源和环境保护“四结合”的生态系 统，在我国经济和社会的可持续发展中起 重要作用。
产气原理
分解 底物
密闭 有机 物 发酵性 菌群ห้องสมุดไป่ตู้
初步 转化
丙酸、 丁酸、 醇和 乳酸 等 乙酸、丙酸、 丁酸、醇、 CO2等
产氢、 产乙酸 菌群
乙酸 H2,
CO2
产气 菌
食氢产 乙酸菌 群
乙酸、丙酸、 丁酸、醇、 CO2、乳酸、 H2、等
最终 产物
甲 烷
底物
发酵 液
H2、 CO2
乙 酸
再转 化
好氢产 乙酸菌 群
产气原理
• 利用微生物产沼气是多种微生物共同作用的结果，一般认 为有五大类菌群参与： • 1、发酵性菌群首先将复杂有机物水解转化为可溶性的糖、 脂肪酸、氨基酸等，再进一步转化为乙酸、丙酸、丁酸、 醇和CO2等。 • 2、产氢、产乙酸菌群将丙酸、丁酸、乙醇、乳酸等转化 为乙酸、H2、和CO2。 • 3、好氢产乙酸菌群用H2和CO2或代谢糖类产生乙酸。 • 4、食氢产甲烷菌群均能以H2/CO2为底物产甲烷，而且大 部分菌种能利用甲酸产甲烷。 • 5、食乙酸产甲烷菌群利用乙酸产甲烷，有的菌种能利用 甲醇、甲胺产甲烷。
提高产气效率办法
• 1：提高非产甲烷细菌对有机物的水解速度,尤其 是对纤维素的分解速度。为沼气池提供水解微生 物的优势菌群,改善非产气菌群生存条件。 • 注重在沼气池内保持较多的产甲烷细菌群(厌氧污 泥)。 • 结合预处理方法消除木质素的阻碍作用,是提高纤 维素被纤维素酶水解的有效步骤。将纤维素酶的 产生、纤维素的水解及酒精发酵过程有效组合,可 提高生物转化效率降低转化成本