農村沼氣技術培訓駱星根第一講沼氣發酵基礎知識第一節沼氣的概念與特性

一、什么是沼氣二、沼氣的來源三、沼氣的成分四、沼氣的性質一、什么是沼氣沼氣是各種有機物質在一定的溫度、水分、酸堿度和隔絕空氣的條件下，經過嫌氣性細菌的發酵作用，產生的一種可燃氣體。在含腐爛有機質較多的沼澤、池塘、污水溝和糞坑里，經常可以看到有氣泡冒出。把這種冒出的氣泡收集起來，可以用火點燃。因為這種可燃氣體最初是在池沼中發現的，所以稱它為沼氣。

二、沼氣的成分

沼氣是一種混合氣體。它的主要成分是甲烷（CH4）、二氧化碳（CO2）和少量的硫化氫（H2S）、氫（H2）、一氧化碳（CO）、氮（N2）等氣體。其中甲烷約占50-70%、二氧化碳約占30-40%，其他成分含量極少。三、沼氣的性質

沼氣的主要成分是甲烷，甲烷是一種簡單的碳氫化合物。它的化學性質極為穩定，不溶于水，比空氣輕一半，是一種無色、無味、無臭、無毒的可燃性氣體。沼氣未燃燒時略有蒜味或臭雞蛋氣味，是因為沼氣中含有少量硫化氫氣體的緣故。甲烷的分子式是CH4，是由一個碳原子和四個氫原子構成的化合物，不含氮、磷、鉀等元素，所以在燃燒時不會把發酵原料中的肥分燒掉。

當甲烷完全燃燒時，呈藍白色火焰，燃燒溫度可達1400℃，能夠產生大量的熱。每立方米甲烷氣體，完全燃燒時，發熱量為8717大卡。每立方米人工沼氣的發熱量為5000大卡左右。相當于1公斤優質煤或0.7公斤汽油的發熱量。沼氣是一種優良的氣體燃料，不僅能用來燒菜、煮飯、點燈，還可以用作動力燃料，開動內燃機。一立方米的人工沼氣，能供3-4口之家三餐飯菜的燃料，能使一盞60支光的沼氣燈照明6小時，能使一馬力的內燃機工作2小時，能發電1.25度。第二節沼氣發酵基本原理

一、什么是沼氣發酵沼氣發酵又稱為厭氧消化、厭氧發酵和甲烷發酵，是指有機物質（如人畜糞便、秸稈、雜草等）在一定的水分、溫度和厭氧的條件下，被種類繁多、數量巨大、且功能不同的各類微生物的分解代謝，最終形成甲烷和二氧化碳等混合氣體（沼氣）的復雜的生物化學過程。只有了解參加沼氣發酵的多種微生物活動規律、生存條件及作用，并按照微生物的生存條件、活動規律去修建沼氣池，收集發酵原料，進行日常管理，使參加發酵的各種微生物得到最佳的生長條件，才能獲得較多的產氣量和沼肥，滿足生產、生活的需要。二、沼氣發酵微生物（細菌）

（一）沼氣微生物的種類在沼氣發酵過程中，主要有：“發酵性細菌、產氫產乙酸菌、耗氧產乙酸菌、食氫產甲烷菌和食乙酸產甲烷菌”等五大菌群參與活動。五大菌群：①.發酵性細菌：一些不溶性物質被發酵性細菌所分泌的胞外酶水解為可溶性的糖、肽、氨基酸和脂酸，再將吸入細胞，發酵為乙酸、丙酸、丁酸等和醇類及一定量的H2及CO2以纖維素為例，反應過程如下：（C6H10O5）+nH2O——→n(C6H12O6)2C6H12O6——→CH3COOH+CH3CH2COOH+CH3CH2CH2COOH+3CO2+3H2②.產氫產乙酸菌：除甲酸、乙酸和甲醇外的物質均不能被產甲烷菌所利用，所以必須由產氫產乙酸菌將其分解轉化為乙酸、氫和二氧化碳

反應過程如下：CH3CH2COOH+2H2O——→CH3COOH+CO2+3H2CH3CH2CH2COOH+2H2O——→2CH3COOH+2H2五大菌群：③.耗氫產乙酸菌：它們既能利用H2+CO2生成乙酸，也能代謝糖類生成乙酸。

2CO2+4H2——→CH3COOH+2H2OC6H12O6——→3CH3COOH

④.產甲烷菌（食氫、食乙酸）：它們在厭氧條件下將前三群細菌代謝的終產物，在沒有外源受氫體的情況下，把乙酸和H2/CO2轉化成CH4/CO2。產甲烷菌廣泛存在于水底沉積物和動物消化道等極端厭氧的環境中。生成CH4的主要反應如下：CH3COOH——→CH4+CO24H2+CO2——→CH4+2H2O4HCOOH——→CH4+3CO2+2H2O4CH3OH——→3CH4+CO2+2H2O五大菌群：各種發酵性細菌

玉米秸發酵時的發酵性細菌

五大菌群：食氫產甲烷菌甲烷八疊球菌甲烷絲菌（二）沼氣發酵微生物的作用1、不產甲烷菌為產甲烷菌提供營養；2、不產甲烷菌為產甲烷菌創造適宜的厭氧環境；3、不產甲烷菌為產甲烷菌清除有毒物質；4、不產甲烷菌與產甲烷菌共同維持環境中適宜的酸堿度。（三）沼氣發酵微生物的特點

1、分布廣，種類多上至1.2萬米的高空，下至2千米的地層深處都有微生物的蹤跡；沼氣微生物在自然界分布也很廣，種類達200-300種。2、繁殖快，代謝強產酸菌在生長旺盛時，20分鐘或更短的時間內就可以繁殖一代，產甲烷菌繁殖速度較慢，約為產酸菌的1/15。3、適應性強，容易培養與高等生物相比，多種微生物適應性較強，并且容易培養。例如，沼氣池里的微生物在10-60°C條件下，都能進行沼氣發酵。三、沼氣發酵過程目前公認的沼氣發酵過程復雜有機物（多糖、脂類、蛋白質等）可溶性物質（糖類、脂酸、氨基酸等）H2+CO2CH3COOH③⑤④①①①②②CH4H2O丙酸、丁酸等長鏈脂肪酸CH4CO2

（一）液化（水解）階段在沼氣發酵中首先是發酵性細菌群利用它所分泌的胞外酶、淀粉酶、蛋白酶和脂肪酶等，對有機物進行體外酶解，也就是把畜禽糞便、作物秸稈、豆制品加工后的廢水等大分子有機物分解成能溶于水的單糖、氨基酸、甘油和脂肪酸等小分子化合物。這個階段叫液化階段。

（二）產酸階段這個階段是三個細菌群體的聯合作用，先由發酵性細菌將液化階段產生的小分子化合物吸收進細胞內，并將其分解為乙酸、丙酸、丁酸、氫和二氧化碳等，再由產氫產乙酸菌把發酵性細菌產生的丙酸、丁酸轉化為產甲烷菌可利用的乙酸、氫和二氧化碳。另外還有耗氫產乙酸菌群，這種細菌群體利用氫和二氧化碳生成乙酸，還能代謝糖類產生乙酸，它們能轉變多種有機物為乙酸。液化仍階段貫和產陸酸階片段是頸一個寄連續腰過程私，統鹽常稱旨之為不產遭甲烷凡階段，它附是復礙雜的獎有機化物轉稀化成泳沼氣仗的先輪決條漂件。絮在這膽個過棚程中勺，不箭產甲膏烷的再細菌俘種類春繁多校、數扛量巨喬大，拾它們站主要屆的作偵用是富為產清甲烷匪菌提心供營春養和播為產既甲烷往菌創楚造適懂宜的典厭氧陣條件陷，消掉除部真分毒閑物。（三績）產迎甲烷傳階段在此長階段薪中，奔產甲妖烷細瞇菌群獸，可掀以分相為為岡食氫辭產甲拾烷菌普和食傍乙酸片菌兩付大類北群，表已研愛究過浪的就皺有7叉0多爺種產唐甲烷敗菌。緞它們辮利用考以上士不產岸甲烷蕉的三牙種菌賄群所巴分解普轉化弱的甲嫩酸、視乙酸潮等簡繭單有尾機物猛分解也成甲象烷和創二氧佳化碳努，其臂中二嚼氧化米碳在餅氫氣強的作草用下霧還原潑成甲乓烷。霧這一英階段凝叫產標甲烷笛階段臭，或掉叫產樂氣階兄段。產甲志烷菌邪的共親同特偵征是慘：①生布長緩餓慢。眼如甲類烷八濫疊球得菌在口乙酸失上生何長其質倍增顏時間跟為1蹈-2輝天，許甲烷蔥菌絲塔倍增克時間姑為4信-9劇天。②嚴挎格厭沫氧。柜對氧懶氣和諸氧化追劑非套常敏俗感，層在有宗空氣恭的條篩件下譽就不挺能生選存或牲死亡律。③只路能利烈用少序數簡獅單的謙化合株物作擊為營榴養。④要趣求在該中性項偏堿寸和適統宜溫抄度環應境條憐件。⑤代奶謝活恭動主漠要終閘產物弟是甲暖烷和盞二氧丸化碳代為主煤要成向分的般沼氣摔。第三漿節彼沼義氣發愧酵基命本條合件沼氣痕發酵談是由訴多種揚細菌洽群參神加完李成的口，它染們在都沼氣柜池中暈進行聰新陳餓代謝穴和生臘長繁悲殖過結程中鵝，需滋要一食定的身生活籃條件跨，只場有用趕人工焰為其俱創造弊適宜首生長移條件蓮，使楊大量泥的微料生物保迅速辮的繁龜殖，班加快淋沼氣既池內礦的有礦機物妻分解很。因連此，謝只有朱滿足調微生仰物的有生長詠條件辮和沼譜氣池嗽正常盼運行菊條件該才能霸獲得僻產氣鏟率高秧、沼叫氣和千有機勤沼肥謊多的乖效果舉。人工避制取橋沼氣輝的基帳本條尚件是伶：一、餅適宜倆的發挺酵原幸料二、仿質優頌足量版的菌姑種三、覽嚴格付的厭些氧環舞境四、國適宜吃的發瘋酵溫鄭度五、菌適度蕉的發輸酵濃縣度六、共適宜虜的酸閣堿度一、小適宜淚的發忠酵原您料沼氣泡發酵貴原料停是產挽生沼脂氣的越物質固基礎柄，又受是沼膜氣發筆酵細剖菌賴點以生兇存的駝養料上來源庫。因莊為沼鑰氣細塔菌在膠沼氣隊池內亂正常竊生長轎繁殖縣過程刃中，陵必須鋒從發蓋酵原徑料里樓吸取幕充分澤的營覺養物涉質，奔如水勤分、迫碳素疲、氮于素、役無機號鹽類駁和生稍長素邪等到潔，用波于生測命活乒動，浴成倍娘繁殖寧細菌諸和產曬生沼非氣。有機順物中突的碳智水化蝴合物茶如秸淡稈中惱的纖江維素談和淀主粉是殲細菌虛的碳脅素營件養，編有機痛物中很的有君機氮恭如人焦畜糞先尿中做的含虜氮物表質則深是細喜菌的艙氮素錫營養摧。當左有機博物被克細菌辱分解單時，耀其中菊一部正分有譯機物按的碳鐘素和焰氮素他被同聯化成降菌體毒細胞城，以乒及組濕成其野他新刃的物貼質，沉另一扇部分便有機階物則董被產軍酸細復菌分擾解為捧簡單鞏有機漲物，島后經曬甲烷茂菌的個作用加產生霞甲烷伙。因伏此，維沼氣進發酵編時，斥原料霞不僅雙需要寨充足舞，而蛾且需驅要適秘當搭裂配。沖保持痰一定校的碳咱氮比耕例（最適衫宜C醫/N漂=2貪5：夢1），剛這樣黃才不吐會因愁缺碳沖素或勁缺氮黑素營雅養而作影響甲沼氣儲的產竄生和票細菌柱正常趙繁殖類。二、墊質優理足量陳的沼盟氣菌卵種制取尊沼氣踢必須外有沼巾氣細將菌才魔行。銜這和染發面滾需要披有酵壩母一其樣。夾如果塞沒有想沼氣受細菌恢作用袍，沼狀氣池紙內的澡有機枝物本瞇身是悼不會柏轉變并成沼套氣的墓。所寶以沼息氣發店酵啟押動時郵要有巷足夠限數量浮含優轉良沼弱氣菌廚種的照接種費物，捏這是殲制取箏沼氣夠的重鴉要條曠件。在農招村含綁有優變良沼成氣菌盲種的左接種欠物，礎普遍啟存在魯于糞奮坑底陡污泥鑄、下貝水污剪泥、刷沼氣膜發酵龍的渣蝴水、死沼澤大污泥興、豆賊制品采作坊孟下水床溝中第的污輔泥，行這些沙含有不大量兼沼氣迷發酵什細菌陪的污泰泥稱刊為接種協物。沼靜氣發傭酵加捧入接洲種物秤的操鳳作過候程稱眾為接太種，絕新建碰沼氣濁池第嬸一次獎裝料肚，如笑果不端加入鉛足夠飼數量雁含有侄沼氣任細菌仁的接燒種物牲，常殿常很富難產桂氣或把產氣敲率不駝高，廣甲烷記含量貌低無惠法燃綢燒。叨另外臘，加班入適納量的贊接種筆物可陡以避請免沼窩氣池臺發酵汽初期涂產酸蓬過多辛而導賤致發努酵受王阻。三、專嚴格規的厭工氧環粉境沼氣寒發酵奧中起排主要后作用你的是知厭氧設分解滅菌和槐產甲認烷菌常。它萍們怕廉氧氣救、在普空氣司中暴斯露幾卡秒鐘躬就會誰死亡鵝，就澆是說掃空氣肝中的丑氧氣李對它變們有系毒害仇致死葉的作蕉用。隸因此涉，嚴糠格的丈厭氧爐環境蹈是沼酷氣發緒酵的增最主短要條埋件之劃一。鋤我們偶根據晨沼氣遇細菌徹怕空閱氣的扭特性泊，修碧建的崗沼氣誕池除棗進出駁料口梳外必憐須嚴訓格密友閉，醒達到不漏晉水、副不漏摩氣，保悠證沼扣氣細拾菌正套常生陪命代誘謝活葬動和坡貯存蛇沼氣巴。四、慘適宜末的發鳳酵溫沒度沼氣岸池內僑發酵喊液的膨溫度惠，對港產生譽沼氣擦的多聚少有企很大積影響姓，這鏟是因田為在蟲適宜濫的溫驕度范踢圍內顫溫度付越高遍，沼館氣細善菌的員生長義、繁黑殖越鴿快，魄產沼虜氣就穴多；患如果帝溫度哲不適驢宜，杏沼氣歷細菌目生長廈發育膝慢，杠產氣吊就少阿或不蝴產氣披。所所以，導溫度銷是沼丹氣發耗酵的拖重要港外因錘條件翼。研究胳發現給，沼腦氣細筐菌在困10餓-6災0℃播的范乞圍內剖，均插能正霧常發艙酵產漿氣（最適鉛溫度來為3領5℃）。疲低于武10杜℃沾或高立于誰60忽℃都蝴嚴格蘿抑制扔微生苦物生萍存、估繁殖奧，影瀉響產信氣。論人們墊把不肚同的山發酵震溫度壇區分蛛為三子個范底圍，填即常溫壩發酵凡區10效-2恢5℃煩、中溫跌發酵盜區25財-3劉5℃代、高溫判發酵身區50示-6桃0℃蟻。農河村戶仗用沼鏟氣池蟻，一任般都想采用支常溫逝發酵牧，夏匯天溫危度高糖產氣厘多，革冬季殿池溫斷低產捷氣少西（池奸溫低則于1次0℃鮮，產尺氣效洲果很著差）騾。為榮了提漿高沼櫻氣池晌溫度衛使沼很氣池祥常年爽產氣掉，在浩北方槐寒冷釋地區賴多把席沼氣只池修旁建在鍛日光決溫室仔內或撲太陽拴能禽咬畜舍柜內，鞏使池棚溫增松高，榆提高貫冬季層的產昨氣量互，達慶到常廈年產壩氣。五、森適度開的發輸酵濃循度沼氣棍池中蚊的料嚴液在遠發酵控過程劑中需屑要保揀持一任定的草濃度為，才匯能正柳常產德氣運鞭行，吩如果息發酵使料液崖中含啟水量遙過少忙、發睡酵原遠料過未多，喇發酵基液的走濃度彩過大集，產向甲烷醫菌又醉食用娛不了孩那么裁多，泛就容癥易造匆成有徐機酸奸的大很量積令累，越結果灑使發棵酵受則到阻側礙。盟如果股水太對多，樂發酵呆液的恐濃度月過稀緊，有夠機物鄉豐含量嚇少，微產氣晚量就欄少。農村捷沼氣摘池的損發酵聽料液渡濃度新一般艘采用6-擾12鬼%之間血。在干這個舍范圍抖內，德沼氣午的初持始啟述動濃擊度要糊低一辮些便路于啟論動。及夏季窯和初揪秋池槐溫高讓，原畜料分章解快稀，濃芹度可忠適當東低一棒些，去一般填控制好在6-來8%；冬欲季、杯初春蘆池溫相低，議原料喬分解賀慢，拜發酵冰料液幻玉濃度壯應高喊些，倉一般幟保持是在8-京12夠%為宜協。六、爬適宜怠的酸燥堿度沼氣誦發酵將細菌核最適階宜的pH帆為6烈.5脹-7灣.5，6悠.4沿以下扭7.勒6以姓上都寺對產靈氣有紙抑制衣作用順。如紫果p詠H在鑼5.價5以禍下，帖就是垮料液軋酸化診的標木志，汪其產裁甲烷隙菌的拒活動呈完全隆受到衛抑制硬。如糖沼氣苦池初撞始啟且動時攝，投飼料濃鈴度過裕高，佛接種罰物中傲的產溉甲烷截菌數集量又懂不足匆，或烈者在胃沼氣搞池內誰一次擱加入衡大量敬的雞種糞、擾薯渣拖造成練發酵撕料液繞濃度夕過高革，都誰會因匯產酸狹與產蘋甲烷緞的速退度失梨調而勝引起拜揮發除酸(嘉乙酸處、丙霉酸、估丁酸柿)的奴積累鴉，導帽致p慘H下傾降。斑這是溜造成軟沼氣弓池啟寸動失屋敗或枯運行碑失常測的主箭要原容因。在沼喂氣發菠酵過小程中愿，p仗H變堡化規叢律一嘆般是魯：在尸發酵示初期睛，由麥于產耐酸細剛菌的柱迅速撈活動踏產生呆大量獲的有層機酸奮，使武pH攤下降葉；但欠隨著畫發酵鬧繼續沙進行爽，一合方面套氨化肆細菌撕產生叨的氨恢中和亭了一詳部分圣有機彈酸，蔥另一料方面臘甲烷急菌群努利用辛有機董酸轉汁化成熱甲烷汪，這杏樣使幕pH健又恢肌復到注正常柳值。所這樣嶼的循富環繼仁續下思去使萍沼氣蛙池內芒的p強H一削直保王持在7.貪0-快7.渣5的范搶圍內兇，使什發酵芝正常析運行弊。所量以沼餐氣池狡內的堤料液餃發酵別時，膜只要浸保持蔬一定矛的濃墊度、嗓接種很物和飛適宜夠的溫凡度，吐它就飲會正吹常發襪酵，不不需察要進予行調暖整。第四論節杯沼掛氣池侮型與鼠結構一、蓬沼氣完池類攤型在我疾國,連經過梯10變0多早年的芬發展刑歷程冠，形瓶成了鳴各種袖各樣辟的沼姜氣池粒。一限般可意按以丑下幾胃種方倡式進濾行分雹類：1、摔按儲頌氣方縣式艙有妖水壓愿式、兔浮罩鉗式和贊氣袋坐式三姨大類烈，在純實際歐應用堂中，沉水壓煩式最含為普劉遍，肆浮罩室式次筍之。2、篇按幾者何形靈狀飄有叫圓筒皇形、關球形伯、橢誤球形航、長小方形袖、方軍形、柳拱形道等多圍種形刮狀，撇其中盲，圓務筒形騙池和如球形腦池應減用最嚼為普懂遍。3、熟按建靜池材耐料華有桂混凝伐土結登構池汪、磚難結構挺池、霜塑料倡（或烤橡膠邊）池椅、玻斥璃鋼斬池、擺鋼絲霜網水薯泥池畝、鋼蟲結構悶池等黃，在藍實際迎應用彎中，傘最為泡普遍輕的是勵混凝姑土結慶構池殼。4、悟按沼灶氣池愚埋設援位置衰有地棒下式鹿、半揚埋式前和地柏上式少，在額實際階應用剃中以雷地下儲式為瞧主。5、半按發泳酵溫棟度煎有犯常溫莫發酵泄池、損中溫蜻發酵味池和杯高溫統發酵連池。掛除此直以外救，也緩有按夫照發急酵工川藝進迫行分俯類的圈。二、響沼氣桶池組雹成與援功能1、固進料零口和君進料遺管進料樸口位挺于畜梯禽舍南地面軍下，問由設議在地分下的村進料鳴管與糧發酵蛋間連導通。庭進料隨口將敬廁所侵、畜摟禽糞蔬便污杯水通優過進睜料管暖流入敏沼氣脈池發球酵間儀。進料危管內膜徑一有般為20群0-翅30穴0m嫌m，采慕取直腥管斜鋤插于藍池墻倍中部鄭或直小插與啞池頂促部的篇方式始與發午酵間谷連通妹，目追的是鼠保持通進料刊順暢落、攪村拌方冬便、胖施工牧方便坦。2、看發酵好間和稻儲氣記室是沼糖氣池汗的主主體，蓋可分涼為發廚酵間缺和儲未氣室腎。發豈酵原皂料在龜發酵懸間進冷行發談酵，討產生膜的沼臂氣溢猶出水緊面進粉入上鍛部的債削球冤形儲可氣室譯儲存禽。因準此，青要求冶發酵倒間不宏漏水貍，儲揀氣室象不漏躁氣。3、戶水壓腹間（逃出料血間）主要孝功能厲是為久儲存薪沼氣飲、維龍持正悅常氣聯壓和半便于務出料勵而設辭置的偶，其嫁容積叮由沼曠氣池殿產氣若量來透決定誓，一帶般為跨沼氣圍池2弊4小屯時所病產沼怖氣的碰一半勁。水丹壓間搏與發菌酵間軌的連畫接，溉隨著奧出料倆方式設的不