沼气发酵技术-微生物发酵产生沼气

四、沼气池施工
（一）规划与选址
⒈ 沼气池、猪圈、厕所“三结 合” ，使人畜粪便自流入池，以 达到连续进料、冬季保温、消灭 蚊蝇、改善农村环境卫生的目的。
“四位一体”庭园沼气图
⒉ 优先采用新型高效和 “圆、小、浅”池型，并 做好原料的前、后处理。
⒊ 选择地下水位低、土 质好、背风向阳的地方建 池,尽量避开竹林和树林。
物
合
质
物 醇类
第三阶段--产甲烷
挥发性酸
醇类、二氧化碳 甲烷菌 甲烷
氢气
二、 沼气发酵条件
●充足的沼气发酵原料 ●质优量多的沼气微生物 ●严格厌氧的生态环境 ●尽量高的发酵温度 ●适宜的酸碱度 ●合适的负荷 ●持续的搅拌
(一) 沼气发酵原料
原料是沼气微生物赖以生存和 产生沼气的物质基础。按物理形 态分为液态原料和固态原料；按 营养成分为富氮原料和富碳原料。
（三）严格的厌氧环境
产甲烷微生物是严格的厌氧菌， 只能在无氧的生态环境中生存和繁 殖。人工制取沼气的首要外因条件 是建造一个不漏气的厌氧发酵装置。
（四） 合适的发酵温度
温度是制约沼气产量的重要因素， 在10℃到60℃的范围内，沼气均能 正常发酵产气。在这一温度范围内， 一般温度愈高，微生物活动愈旺盛， 产气量愈高。
富氮原料
富氮原料通常指动物粪便，这 类原料经过动物肠胃系统的充分 消化，颗粒细小，含有大量低分 子化合物和较高的含水量，做沼 气原料，容易分解，产气很快， 发酵期较短。
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富碳原料
富碳原料通常指秸秆等农作 物的残余物，这类原料富含纤维 素、半纤维素、果胶以及难降解 的木质素和植物蜡质。干物质含 量高，质地疏松，比重小，厌氧 分解慢，产气周期长。
1.沼气微生物的种类
沼
发酵性细菌
气 不产甲烷菌
微
产氢、产乙酸菌
生 物
甲烷杆菌 产甲烷菌 甲烷球菌
甲烷八叠球菌
甲烷螺旋菌
不产甲烷菌
不产甲烷菌能将纤维、半纤维、 淀粉、蛋白质、脂肪等复杂有机 物分解成乙酸、丙酸、丁酸等简 单的小分子量的物质，为产甲烷 菌提供基质。
产甲烷菌
产甲烷菌是沼气发酵微生物 的核心，它们严格厌氧，适宜 在中性环境中繁殖，依靠乙酸、 二氧化碳和氢生长，并以废物 的形式排出甲烷。
●自动破壳原理
在园弧形导流板 顶部和各层面上设 置破壳齿利用沼气 池产气用气动力， 使可能形成的结壳 自动破除、浸润， 充分发酵产气。
●强制回流原理
由抽渣管和活塞组成的强制回流与清渣装 置，实现轻松管理和永续利用的目标。
●微生物成膜增殖原理
沼气微生物在旋 流布料墙表面附着、 富集、增殖，形成 厌氧生物膜，减少 了微生物的流失。
（二）施工准备
户用沼气池大多为6～12立 方米，施工前应对用料量胸中 有数，以免备料过多或过少， 造成浪费或停工待料。
沼气发酵
一、沼气发酵原理 二、沼气发酵条件 三、沼气装置 四、沼气施工 五、沼气运行 六、发酵产物利用
一、沼气发酵原理
沼气发酵是复杂的微生物学过程，只 有有了大量的沼气微生物，并使各 种类群的微生物得到最佳的生长条 件，各种有机物原料才会在微生物 的作用下转化为沼气。
(一) 沼气微生物
沼气发酵是指各种有机物在 一定的水分、温度和厌氧条件 下，被各类沼气微生物分解转 化，最终生成沼气的过程。
（二）动态沼气池功能
●自动循环与消短除盲 ●自动破壳与强制回流 ●固菌与微生物膜增殖 ●太阳能自动集热增温
●自动循环原理
沼气池产气时， 沼气压力将池内 料液压到水压池， 用气时料液经单 向阀回流进发酵 池，形成料液自 动循环。
●消短除盲原理
在螺旋面池底上 用一园弧型导流板将 进出料隔断，使入池 原料沿园周流动，增 加了料液在池内的流 程和滞留时间，消除 了发酵盲区和料液 “短路”的发生。
持续搅拌
搅拌可以使发酵原料分布均 匀，增加微生物与原料的接触面， 增强微生物的活性，产气量可提 高50%以上。
三、沼气装置
沼气池是人工制取沼气的主要设 施，是沼气发酵的基础，在设计上 力求简易、实用、高效、易管，在 修建上保证不漏水，不漏气。
（一）动态沼气池结构
由进料间、发酵间、水压酸化间、旋流 墙、出料搅拌器、出料通道等组成。
不产甲烷菌为产甲烷菌清除有毒物质
不产甲烷菌与产甲烷菌共同维持环境中适宜 的pH
(二）沼气发酵过程
有机质 水解 产酸 产甲烷 沼气
第一阶段─水解发酵
纤维素 蛋白质 脂肪
纤维酶 蛋白酶
双糖或单糖
脂肪酶
多肽和氨基酸
脂肪酸和甘油
第二阶段──产酸
单糖 氨基酸
脂肪酸
可
简 乙酸、甲酸
溶 性
产酸菌
单 化
丙酸、CO2、 氢气
原料碳氮比
沼气发酵微生物消耗碳的速度比消耗 氮的速度要快25～30倍。因此，碳氮比 例配成25～30:1可以使沼气发酵在合适 的速度下进行。如果碳氮比例失调，就 会使微生物的生命活动受到影响，以致 抑制或者停止，产气量下降。
（二）沼气发酵微生物
沼气发酵微生物包括有机质分解菌（不产 甲烷微生物）和产甲烷菌两大菌群，人工制 取沼气的核心菌落是甲烷菌群，自然界一切 具备厌氧条件和有机物的地方都可以找到它 们的踪迹（如，池塘、湖泊、下水道，甚至 反刍动物的瘤胃中）。
（七）持续搅拌
静态发酵沼气池随着发酵时 间的推移，由上向下逐步分成 浮渣层、清液层、活性层、沉 渣层。
静态沼气池技术问题
●静态发酵导致池内原 料严重结壳、沉淀、分 层。 ●发酵间存在“微生物 贫乏区”、“发酵盲区” 和“料液短路”。 ●清渣困难，导致沼气 池因出料难而报废。 ●池温低，产气少，不 能全年用气。
2.沼气微生物生长规律
生物和生命活动以新陈代谢为 基础，沼气发酵微生物的生长和 代谢过程分为适应期、对数生长 期、平衡期、衰亡期四个时期。
沼气微生物生长曲线
3.沼气发酵微生物间的相
互关系
不产甲烷菌为产甲烷菌提供生长和产甲烷所 需的基质；产甲烷菌为不产甲烷菌生化反应解 除反馈抑制。
不产甲烷菌为产甲烷菌创造适宜的厌氧环境。
（五）适宜的酸碱度
沼气发酵最适宜酸碱度 (pH)为 6.8～7.4，pH值在 6.4以下、7.6以上对发酵都 要产生抑制作用。
（六）合适的负荷
农村沼气池的负荷一般用发酵原料 的浓度（干物质的量）来表示,其大小 由厌氧活性污泥的数量、活性及发酵 温度等因素决定。夏季 ６%～8% ， 秋冬季10%～12%。