微生物产甲烷原理共28页
微生物产甲烷
1.甲烷发酵概念 2.甲烷发酵机理
3.微生物产甲烷应用现状
4.微生物产甲烷的发展前景
1.2沼气
沼气的主要成分是甲烷。 沼气由50％～80％甲烷、20％～40％二氧化碳、 0％～5％氮气、小于1％的氢气、小于0．4％ 的氧气与0．1％～3％硫化氢等气体组成 。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。
1.1甲烷简介：
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燃烧。
每立方米纯甲烷的发热最为 34000焦耳，每 立方米沼气的发热量约为20800－23600焦耳。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。
（3）耗氢产乙酸菌：它们既能利用H2+ CO2 生成乙酸，也能代谢糖类生成乙酸。 2CO2+ 4H2 —— → CH3COOH + 2H2O C6H12O6 ——→ 3CH3COOH
（4）、（5）产甲烷菌（食氢、食乙酸）： 它们在厌氧条件下将前三群细菌代谢的终产 物，在没有外源受氢体的情况下，把乙酸 和H2/CO2转化成CH4/CO2。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。 生成CH4的主要反应如下： CH3COOH ——→CH4 + CO2 4H2 + CO2 ——→CH4 + 2H2O 4HCOOH ——→CH4 +3CO2 + 2H2O 4CH3OH ——→ 3CH4+ CO2 + 2H2O
三 阶 段 理 论
碳水化合物 蛋白质 脂肪
《微生物产甲烷原理》课件
pH值和温度
合适的pH值和温度能够维 持微生物活性，促进甲烷 发酵过程的稳定和高效。
微生物群落
微生物群落的构成和多样 性对甲烷生成有重要影响， 不同群落具有不同的代谢 能力和耐受性。
微生物产甲烷工艺的优缺点
1 优点
可将有机废弃物转化为有用能源，减少污染和碳排放，促进可持续发展。
2 缺点
工艺技术复杂，需要严格控制环境条件和微生物群落，成本较高且受限于底物类型。
微生物产甲烷应用与前景展望
生物气体生产
利用微生物产甲烷的原理，建 立生物气体生产系统，为能源 供应和替代燃料开辟新途径。
废弃物处理
将微生物产甲烷应用于废弃物 处理，实现废弃物资源化和减 少环境污染。
可持续发展
微生物产甲烷为可持续发展提 供了解决方案，减少了对传统 能源的依赖，推动绿色能源的 发展。
甲烷生成的生物反应
厌氧发酵
甲烷发酵
甲烷生成示意图
厌氧条件下，微生物通过发酵 过程产生甲烷，其中包括酸化、 乙酸生成和甲酸生成等重要生 物反应。
甲烷发酵是微生物利用有机废 弃物产生甲烷的过程，包括乙 酸、丙酸和氢气等底物的转化。
甲烷生成涉及多种微生物群落 和复杂反应路径，其中关键酶 的作用起着至关重要的作用。
微生物产甲烷原理
本课件介绍微生物产甲烷的原理，包括微生物概述、甲烷生成反应、厌氧消 化的工艺路线、甲烷发酵反应的控制因素、微生物产甲烷的优缺点以及应用 与前景展望。
微生物的分类和特点
分类
微生物包括细菌、真菌和病毒等多种类别，每种类别都在微观生物界有着不同的角色和功 能。
特点
微生物具有微小体积、高适应性、高繁殖率和广泛分布等特点，在自然界中起着重要的生 态作用。
微生物产甲烷 PPT课件
目录
一.甲烷的简介 二.微生物产甲烷的生化机理 三.厌氧降解九大步骤 四.厌氧反应热力学分析 五.甲烷生产应用
一.甲烷的简介：
甲烷在自然界分布很广，是天然气、沼 气、坑气及煤气的主要成分之一。它可用作 燃料及制造氢、一氧化碳、炭黑、乙炔、氢 氰酸及甲醛等物质的原料。甲烷气可产生机 械能、电能及热能。
目前甲烷已作为一种燃料源，并通过管 道输送到用户，供给家庭及工业使用或转化 成为甲醇作为内燃机的辅助性燃料。
二.微生物产甲烷的生化机理 <一>.早期二阶段理论 <二>.三阶段(四阶段)理论的提出
<三>.四阶段理论
<一>. 早期理论——二阶段理论
对复杂有机物的厌氧降解过程的解释，早 期通行的是二阶段理论，认为有机物的厌 氧消化过程分为两个阶段——酸性发酵和 碱性发酵阶段，其中
<三>.四阶段理论
1、水解阶段 2、酸化阶段 3、产乙酸阶段 · 4、甲烷化阶段
三阶段（四阶段）理论见三阶段理论图
备注：与二阶段理论相比较，三阶段理论增加了产 氢产乙酸过程；四阶段理论则是在三阶段理论的 基础上增加了同型产乙酸细菌把H2和CO2转化为乙 酸的过程。
1.水解阶段
兼性和部分专性厌氧细菌发挥作用，复杂的 大分子有机物被胞外酶水解成小分子的溶解性有 机物 。如葡萄糖、氨基酸等
蒙牛澳亚示范牧场沼气发电综合利用工程
沼 气 在 发 电 方 面 的 应 用
工程位于内蒙古自治区呼和浩特市和林格尔县盛乐经济园区 （蒙牛总部），由农业部沼气科学研究所进行总体设计与启动 调试。工程采用高浓度畜禽废弃物高效厌氧消化技术处理牧场 存栏10000头奶牛的鲜牛粪280 t/d，尿及冲洗废水360 t/d， 日产沼气10000m3/d，日发电20000 kW·h/d; 年减排COD 9125 t， CO2当量2.4万t，TN 487 t，TP 96 t。沼渣沼液供周边约10万 亩牧草种植地利用。该工程是目前我国最大的牛场粪污处理沼 气发电工程。
甲烷发酵机制
甲烷发酵机制
甲烷发酵是一种微生物代谢过程，通过微生物的作用将有机废弃物转化为甲烷气体。
甲烷发酵机制主要涉及以下几个步骤：
1. 水解和酸化：有机废弃物首先被水解成小分子有机物，例如脂肪酸和糖类。
然后，这些有机物被酸性环境下的酸化菌转化为挥发性脂肪酸（VFAs），如乙酸、丙酸和丁酸等。
2. 乙酸和氢气产生：VFAs进一步被酸化菌转化为乙酸和氢气。
这个过程主要由酸化乙酸菌和酸化氢气菌完成。
3. 乙酸和二氧化碳产生甲酸：乙酸随后被甲酸菌转化为甲酸。
4. 甲酸转化为甲烷：甲酸菌将甲酸进一步转化为甲烷气体。
这个过程中需要甲烷菌参与，甲烷菌利用甲酸作为底物产生甲烷。
总的来说，甲烷发酵机制是一个复杂的微生物代谢过程，涉及多种微生物的协同作用。
这些微生物包括水解菌、酸化菌、甲酸菌和甲烷菌等。
甲烷发酵是一种可持续的能源生产方式，被广泛应用于生物能源和废弃物处理等领域。
甲烷产生相互作用的生物学和环境学机制
甲烷产生相互作用的生物学和环境学机制甲烷（CH4）是一种无色、无臭的天然气体，主要由生物和地球化学过程产生。
它是温室气体中最重要的成分之一，对全球气候变化有重要影响。
甲烷的产生主要涉及到生物学和地球环境学机制。
生物学机制：1. 生物甲烷产生菌：甲烷产生主要来自于土壤和水体中的甲烷产生菌，包括甲烷原核菌（methanogens）和甲烷氧化菌（methanotrophs）。
甲烷原核菌是一类厌氧微生物，它们利用简单的有机物质，如二氧化碳和氢气，合成甲烷。
它们主要分布在湿地、沼泽和水体底部等处，通常是在缺氧条件下生长繁殖。
甲烷原核菌将二氧化碳还原为甲酸，进一步还原为甲烷，产生能量并固定碳源。
甲烷氧化菌则是一类好氧微生物，它们能利用甲烷作为碳源，通过甲烷氧化反应将其转化为丙酮，并释放出能量。
甲烷氧化菌通过嗜氧呼吸将甲烷转化为甲酸，然后进一步转化为丙酮和二氧化碳。
这一过程不仅可以减少甲烷排放，还能将其转化为可利用的有机碳。
2.生物降解：甲烷也可以通过生物降解产生，其中包括白腐菌、霉菌和细菌等微生物的参与。
这些微生物通过分解有机废弃物和生物质，产生酸、醇和气体等物质，其中包括甲烷。
这种生物降解通常发生在有机质富集的环境中，如堆肥堆或湿地，相对于甲烷原核菌的产生速率较慢。
地球环境学机制：1.地下生物降解：地下水和土壤中的微生物降解是甲烷产生的一种重要机制。
当有机物质在地下水和土壤中降解时，甲烷有可能会产生。
这种机制在水文地质条件较好的地下水系统中尤为常见。
2. 地质构造：地质构造对甲烷产生的影响也是一个重要因素。
例如，地下岩层中的甲烷水合物（methane hydrates）是一种天然的甲烷贮藏形式，它主要形成于高压和低温条件下。
当地壳活动或气候变化引发海底温度和压力的变化时，这些冰状结构可能会破裂释放出甲烷。
甲烷的微生物转化机制
甲烷的微生物转化机制甲烷(Methane)是一种非常重要的温室气体，是气候变化的主要原因之一。
甲烷气体的来源主要有两个，一个是化石燃料，另一个是生物活动。
其中，甲烷生物活动占据了甲烷总量的大约60%。
甲烷的微生物转化机制是非常复杂的，下面我们就来详细了解一下。
首先，甲烷的生物合成主要由以下三个步骤构成：CO2的还原、甲酸的还原和甲酸的羧化。
其中CO2的还原和甲酸的还原是同步进行的。
CO2的还原：CO2的还原一般由一种叫做“CO2还原酶”(CO2-reducing enzyme)的酶催化。
CO2还原酶本身是一种叫做甲烷根菌(Methanogens)的微生物所特有的。
甲烷根菌可以采用多种途径将CO2还原到甲酸，而不产生其他的有机物质。
甲酸的还原：甲酸的还原由一种叫做“甲酸还原酶”(Formate-reducing enzyme)的酶催化，这个酶只存在于一些特定类型的微生物中，被称为“甲酸根菌”(Formate-utilizing bacteria)。
甲酸根菌首先将甲酸还原为CO2，然后再通过CO2还原酶将CO2还原为甲酸。
甲酸的羧化：甲酸的羧化也是由甲烷根菌完成的，羧化反应生成的物质就是甲烷和CO2。
在这个过程中，甲酸被氧化成为CO2，用来给下一步的CO2还原反应提供原料，同时甲酸羧化反应的副产物甲酸酐(Formic anhydride)则被水分解生成CO2和甲酸。
甲酸还原酶和CO2还原酶都是在微生物的细胞膜上嵌入的蛋白质，需要特定的酶辅因子才能发挥作用。
这些酶辅因子包括辅酶B12、辅酶F420、辅酶M和铁硫蛋白等。
这些酶辅因子的作用是为催化反应提供电子，将CO2还原为甲酸的还原反应以及甲酸羧化为甲烷和CO2的羧化反应都与这些辅因子的存在密切相关。
此外，甲烷的生物降解也存在另一种途径，就是甲烷氧化反应。
甲烷氧化反应由另外一组微生物完成，被称为“甲烷氧化细菌”(Methane-oxidizing bacteria)。
产甲烷菌细菌学原理与应用
产甲烷菌细菌学原理与应用嘿，朋友们！今天让咱们一起走进一个神奇的微生物世界，来聊聊产甲烷菌。
想象一下，在一个阳光明媚的周末，我和我的好朋友小明在公园里散步。
走着走着，我们看到了一片池塘，池塘边有一些腐烂的树叶和水草。
小明好奇地问我：“这些腐烂的东西最后会变成啥呀？”我笑着告诉他：“这里面可有着一群神秘的小角色在工作呢，其中就有产甲烷菌。
”产甲烷菌，这名字听起来是不是有点陌生又有点神秘？其实啊，它们可是一群小小的“化学大师”。
产甲烷菌是一类能够产生甲烷的细菌。
你可能会问，甲烷？不就是天然气的主要成分嘛！没错，就是它。
这些小家伙个头非常小，肉眼根本看不见，但是它们的本事可大了去了。
产甲烷菌生活在各种各样的环境中，像沼泽地、沼气池、动物的肠道等等。
它们就像一群勤劳的小工人，默默地进行着复杂的化学反应。
那产甲烷菌到底是怎么工作的呢？这就好比一个精心设计的魔法工厂。
它们利用其他微生物分解有机物产生的一些物质，比如二氧化碳、氢气、甲酸等等，通过一系列复杂的生物化学反应，最终把这些东西转化成甲烷。
这过程是不是很神奇？在沼气池里，产甲烷菌可是大功臣。
农民伯伯把各种废弃物扔进去，产甲烷菌就开始努力工作，产生的甲烷可以用来做饭、照明，既环保又实用。
这就好比是给农村生活来了一场小小的能源革命！再说说动物的肠道，特别是反刍动物，比如牛。
牛肚子里的产甲烷菌也没闲着，它们在帮助牛消化食物的同时，产生的甲烷会通过牛的打嗝或者放屁排放出来。
这可有点让人哭笑不得了，谁能想到小小的产甲烷菌在牛肚子里也能搞出这么大动静！产甲烷菌在环境保护方面也有着重要的作用。
垃圾填埋场里，它们能帮助减少垃圾发酵产生的有害气体排放。
这就好像是一支默默无闻的环保小分队，悄悄地为保护我们的环境贡献着力量。
你看，产甲烷菌虽然微小，却在我们的生活中发挥着大大的作用。
它们就像是隐藏在黑暗中的小精灵，默默地为我们的世界创造着价值。
所以说，产甲烷菌可真是一群神奇又重要的小家伙！我们应该更加深入地研究它们，让它们为我们的生活带来更多的便利和惊喜！。
产甲烷细菌
三、厌氧接触法 对于悬浮物较高的有机废水，可以采用厌氧接 触法，它实际上是厌氧活性污泥法，不需要曝气而 需要脱气。
四、上流式厌氧污泥床反应器(UASB)
良好的厌氧污泥床 污泥形成颗粒状，污泥 浓度高（60～80g/l）， 有机负荷率和去除率均 较高，不需要搅拌，能 适应负荷冲击和温度与 pH的变化。 UASB是一种有发 展前途的厌氧处理设备。
随着对厌氧生物处理工艺的进一步了解，厌氧处理作为好氧处理的预处理手段已 经成为目前较为广泛采用的一种方法。
厌氧生物处理的微生物
发酵细菌群（产酸细菌）
多为兼性厌氧或专性厌氧细菌，主要参与复杂有机物的水 解，其主要功能是： •首先通过胞外酶的作用将不溶性有机物水解成可溶性有机物； •将可溶性有机物转化为乙酸、丙酸、丁酸、乳酸等有机酸及乙 醇、CO2、H2等。 研究表明，该类细菌对有机物的水解比较缓慢，但产酸反 应速率较快。
甲烷菌专性厌氧，且处理系统中不能含有浓度过 高的SO42-，SO32-。
污水和泥液中的碱度有缓冲作用，如果有足够的碱 度中和有机酸，其pH有可能维持在6.8以上，酸化和甲 烷化两大类细菌就可以共存，从而消除分阶段现象。
厌氧法与好氧法相比，降解较不彻底，放出的热 量少，反应速度低。 主要用于污泥的消化、高浓度有机废水和温度较高 的有机工业废水的处理。
厌氧和好氧技术的联合运用
有些废水含有很多复杂的有机物，对于好氧 生物处理而言是属于难生物降解或不能降解的， 但这些有机物往往可以通过厌氧菌分解为较小分 子的有机物，而那些较小分子的有机物可以通过 好氧菌进一步分解。
采用缺氧与好氧工艺相结合的流程，可以达 到生物脱氮的目的(A/O法)。厌氧-缺氧-好氧法 (A/A/O法)和缺氧-厌氧-好氧法(倒置A/A/O法)，可 以在去除BOD和COD的同时，达到脱氮、除磷的 效果。
反刍动物肠道发酵产生甲烷的原理
反刍动物肠道发酵产生甲烷的原理Ruminant animals, such as cows, sheep, and goats, have a unique digestive system that allows them to ferment their food in their stomachs, leading to the production of methane gas. This process, known as enteric fermentation, is a natural part of the ruminant animal's digestive process and plays a crucial role in their ability to extract nutrients from their plant-based diet.反刍动物，如牛、羊和山羊，拥有独特的消化系统，使它们能够在胃里发酵食物，导致甲烷气体的产生。
这个过程被称为进食发酵，它是反刍动物消化过程的自然组成部分，在它们提取植物性食物中的营养方面发挥着至关重要的作用。
The main reason why ruminant animals produce methane during digestion is due to the presence of methanogenic archaea in their digestive systems. These microorganisms thrive in the oxygen-free environment of the rumen, the largest compartment of the ruminant's stomach, where they break down organic matter through a process called anaerobic respiration. As a byproduct of this process,methanogenic archaea produce methane as a waste product, which is then expelled by the animal through belching.反刍动物在消化过程中产生甲烷的主要原因是由于它们的消化系统中存在产甲烷古菌。
厌氧微生物 乙酸 产甲烷路径转变为乙酸氧化、氢营养型产甲烷途径
厌氧微生物乙酸产甲烷路径转变为乙酸氧化、氢营养型产
甲烷途径
厌氧微生物是一类能够在缺氧环境下生存和繁殖的微生物。
在厌氧条件下，它们参与各种代谢途径，其中一种重要的途径是乙酸产甲烷途径。
在传统的乙酸产甲烷途径中，厌氧微生物通过乙酸发酵产生甲烷。
这个过程包括两个关键步骤：乙酸生成和甲烷生成。
首先，厌氧微生物利用有机物质进行乙酸发酵，产生乙酸。
这些有机物质可以来自于底泥、有机废料等。
在乙酸生成的过程中，厌氧微生物通过代谢途径将有机物质转化为乙酸，释放出一些中间产物和能量。
接下来，乙酸被厌氧微生物利用，通过甲酸生成的过程产生甲烷。
在这一过程中，乙酸被氧化成甲酸，然后进一步还原成甲烷。
这个过程需要一些特定的厌氧微生物和酶的参与。
然而，最近的研究表明，有一种新的途径被发现，可以将乙酸氧化为二氧化碳和氢气，然后再利用氢气作为能源来产生甲烷。
这种途径被称为乙酸氧化、氢营养型产甲烷途径。
在这个途径中，乙酸被氧化成二氧化碳和氢气，然后厌氧微生物利用氢气来产生甲烷。
这个途径相对于传统的乙酸产甲烷途径来说，更为高效。
乙酸氧化、氢营养型产甲烷途径的发现对于理解厌氧微生物的代谢途径和能源利用方式具有重要意义。
它也为相关领域的研究提供了新的方向和潜在的应用价值。
《微生物产甲烷》课件
微生物产甲烷的影响因素
温度
了解温度对微生物产甲烷的影 响机制。
pH值
研究不同pH值对甲烷产生的影 响，并探究机制。
营养物质
分析影响微生物产甲烷的营养 物质的作用机制。
微生物生成甲烷的应用
生态环境修复
利用微生物产甲烷的能力实现生态环境修复。
并探索减少甲烷排放的方法。
能源领域
开展微生物产甲烷在能源领域的应用研究，探索替代能源。
结论
微生物产甲烷是一种非常重要的生物过程，有着广泛的研究和应用前景。进一步研究微生物产甲烷的机理和应 用前景具有重要意义。
《微生物产甲烷》PPT课件
# 微生物产甲烷 ## 1. 引言 - 甲烷的重要性 - 微生物产甲烷的研究意义 ## 2. 甲烷的生物生产 - 甲烷的来源和生产途径 - 甲烷的微生物生成机制 ## 3. 微生物产甲烷的分类 - 厌氧甲烷菌 - 紫外光甲烷菌 ## 4. 微生物产甲烷的影响因素 - 温度 - pH值 - 营养物质 ## 5. 微生物生成甲烷的应用 - 生态环境修复
引言
甲烷，作为一种重要的温室气体，具有显著的影响力。
甲烷的生物生产
1
甲烷的来源和生产途径
了解甲烷产生的源头和产生途径对研究微生物产甲烷至关重要。
2
甲烷的微生物生成机制
微生物参与甲烷生成的机制需要深入研究和理解。
微生物产甲烷的分类
厌氧甲烷菌
了解厌氧甲烷菌的生态特性和生产能力。
紫外光甲烷菌
研究紫外光甲烷菌的特性和生物过程。
微生物产甲烷原理共28页30页PPT
25、学习是劳动，是充满思想的劳动11、战争满足了，或曾经满足过人的 好斗的 本能， 但它同 时还满 足了人 对掠夺 ，破坏 以及残 酷的纪 律和专 制力的 欲望。 ——查·埃利奥 特 12、不应把纪律仅仅看成教育的手段 。纪律 是教育 过程的 结果， 首先是 学生集 体表现 在一切 生活领 域—— 生产、 日常生 活、学 校、文 化等领 域中努 力的结 果。— —马卡 连柯(名 言网)
13、遵守纪律的风气的培养，只有领 导者本 身在这 方面以 身作则 才能收 到成效 。—— 马卡连 柯 14、劳动者的组织性、纪律性、坚毅 精神以 及同全 世界劳 动者的 团结一 致，是 取得最 后胜利 的保证 。—— 列宁 摘自名言网
15、机会是不守纪律的。——雨果
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
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<三>.四阶段理论
1、水解阶段 2、酸化阶段 3、产乙酸阶段 · 4、甲烷化阶段
三阶段（四阶段）理论见三阶段理论图
备注：与二阶段理论相比较，三阶段理论增加了产 氢产乙酸过程；四阶段理论则是在三阶段理论的 基础上增加了同型产乙酸细菌把H2和CO2转化为乙 酸的过程。
1.水解阶段
兼性和部分专性厌氧细菌发挥作用，复杂的 大分子有机物被胞外酶水解成小分子的溶解性有 机物 。如葡萄糖、氨基酸等
目前甲烷已作为一种燃料源，并通过管 道输送到用户，供给家庭及工业使用或转化 成为甲醇作为内燃机的辅助性燃料。
二.微生物产甲烷的生化机理 <一>.早期二阶段理论 <二>.三阶段(四阶段)理论的提出
<三>.四阶段理论
<一>. 早期理论——二阶段理论
对复杂有机物的厌氧降解过程的解释，早 期通行的是二阶段理论，认为有机物的厌 氧消化过程分为两个阶段——酸性发酵和 碱性发酵阶段，其中
补充知识：水解是指有机物进入微生物细胞前、在胞外进行 的生物化学反应。微生物通过释放胞外自由酶或连接在细胞 外壁上的固定酶来完成生物催化反应。
2.酸化阶段
溶解性有机物由兼性或专性厌氧细菌经发 酵作用转化为有机酸、醇、醛、CO2和H2。
有时将上述两个阶段合为一个阶段，称水 解酸化阶段。
补充知识：酸化是一类典型的发酵过程，微生物的代 谢产物主要是各种有机酸。水解酸化的目的是为混合 厌氧消化过程的甲烷发酵提供底物。
补充知识：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 ; CH3COONH4+ H20—CH4+ NH4HCO3
产甲烷菌
三.总结 厌氧降解九大步骤：
1.不溶性有机高分子→可溶性有机单体 2.有机物单体→氢气+甲酸+重碳酸盐+丙酮酸盐+
CH3COOH → CH4 + CO2 CO2 + 4H2 → CH4 + 2H2O
产甲烷菌落
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。
目录
一.甲烷的简介 二.微生物产甲烷的生化机理 三.厌氧降解九大步骤 四.厌氧反应热力学分析 五.甲烷生产应用
一.甲烷的简介：
甲烷在自然界分布很广，是天然气、沼 气、坑气及煤气的主要成分之一。它可用作 燃料及制造氢、一氧化碳、炭黑、乙炔、氢 氰酸及甲醛等物质的原料。甲烷气可产生机 械能、电能及热能。
O2>NO3 ¯ >MnO2>OH ¯ >SO4²¯>CO2
酸性发酵──产酸菌利用胞外酶将复杂的 大分子水解成小分子，并进一步转化为有 机酸。此阶段也称产酸阶段。
碱性发酵──甲烷细菌利用上阶段产生的 有机酸为底物，生成甲烷和CO2。此阶段又 称为甲烷发酵阶段。
<二>.三阶段（四阶段）理论提出
二阶段理论作为厌氧处理的基本理论， 多年来一直为人们所认可。直到60年代末 期，人们对厌氧过程进行了深入的研究， 尤其是对其中发挥重要作用的甲烷细菌的 研究表明，甲烷细菌在厌氧处理过程中发 挥了极其重要的作用，它只能以乙酸、甲 酸氢等极少数的物质为底物。因此，厌氧 过程中还应该有产生甲烷菌底物的步骤。 于是，厌氧处理理论发展为三阶段（或四 阶段）理论。
补充知识：在厌氧条件下能产生乙酸的细菌有两类：一类 是异养型厌氧细菌，能利用有机基质产生乙酸；另一类是 混合营养型厌氧细菌，既能利用有机基质产生乙酸，也能 利用分子氢和二氧化碳产生乙酸。前者是酸化细菌，后者 就是同型产乙酸细菌。
4.产甲烷阶段
产甲烷菌（最严格的专性厌氧菌）利用 乙酸、H2、CO2和一碳化合物产生甲烷。转化 的途径为：
水解酸化阶段参Leabharlann 的菌落： 水解酸化菌落在厌氧消化系统中，水解酸化细菌的 功能表现在两个方面：
①将大分子不溶性有机物在水解酶的催化 作用下水解成小分子的水溶性有机物；
②将水解产物吸收进细胞内，经细胞内复 杂的酶系统催化转化，将一部分供作能源 使用的有机物转化为代谢产物，排入细胞 外的水溶液里，成为参与下一阶段生化反 应的细菌群及可利用的基质，主要是产氢 产乙酸细菌和脂肪酸、醇类等。
补充知识：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。
产乙酸阶段参与的菌落：
同型产乙酸菌落
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H2+CO2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H2/CO2等。
3.产乙酸阶段
专性厌氧的产氢产乙酸细菌将上阶段的 产物进一步利用，生成乙酸和H2、CO2；同时 同型产乙酸细菌将H2和CO2合成乙酸，有时也 将乙酸分解成H2和CO2。
产乙酸阶段参与的菌落：
产氢产乙酸菌落
产氢产乙酸细菌是厌氧消化过程中一组 重要的微生物类群, 它参与丙酸, 丁酸等中 间的代谢产物的降解生成乙酸、H2和二氧化 碳。
乙醇+各类挥发性低级脂肪酸 3.简单有机物→氢气+乙酸 4.重碳酸盐→乙酸 5.简单有机物→重碳酸盐+乙酸 6.乙酸盐→碳酸盐 7.氢气或甲酸的氧化 8.乙酸发酵产甲烷量占总甲烷量的70% 9.重碳酸盐还原产甲烷量占总甲烷量的30%
四.厌氧反应热力学分析
微生物降解有机物的过程，在本质上是 一系列的氧化还原生物化学反应。生物降解 有机物过程中，微生物通过各种形式的氧化 剂（电子受体）氧化有机物，释放出可供其 利用的能量。各种氧化剂有机物所能释放出 的能量差别很大，由高到低依次是