第九讲沼气发酵的基木条件人们在观察了沼气的气泡从沼泽、池塘水面以下的污泥中和粪坑的底部冒 出的现象以后，受到了启示，认识到，丰富的有机物质在隔绝空气和保持一定水 分、温度的条件下，便能产生沼气于是便对其进行了深入研究，逐步弄清了人 工制取沼气的工艺条件究竟需要哪些条件才能制取质优、量多的沼气呢？一、碳氮比适宜的发酵原料沼气发酵原料是沼气微生物赖以生存的物质基础，也是沼气微生物进行生 命活动和产生沼气的营养物质沼气发酵原料按其物理形态分为固态和液体原料 两类:按其营养成分又有富碳原料和富氮原料之分；按其来源分为农村沼气发酵 原料、城镇沼气发酵原料和水生植物富氮原料通常指含氮元素较高的人、畜及 家禽粪便，这类原料经过了人和动物肠胃系统的充分消化，一般颗粒细小，含有 大量低分子化合物，人和动物未吸收消化的中间产物，含水量较高因此，在进 行沼气发酵时，它们不必进行预处理，就容易厌氧分解，产气很快，发酵期很短 富碳原料通常指富含碳元素的秸秆和秕壳等农作物的残余物，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比富氮的粪便 原料高，且质地疏松，比重小，进沼气池后容易漂浮形成发酵死区一结壳，发酵 前一般需进行预处理。
富碳原料厌氧分解比富氮原料慢，产气周期较长氮素是构成沼气微生物躯体细胞质的重要原料，碳素不仅构成微生物细胞 质，而且提供生命活动的能量发酵原料的碳氮比不同，其发酵产气情况差异也 很大从营养学和代谢作用的作用看沼气菌消耗碳的速度比消耗氮的速度要快 25—30倍因此，在其他情况都具备的情况下碳氮比配成25—30 : 1可以使沼 气发酵在合适的速度下进行如果比例失调，就会使产气和微生物的生命活动受到影响因此，制取沼气不仅要有充足的原料，还应注意各种发酵原料碳氮比的 合力搭配附表农村常用沼气原料的碳氮比原料名称碳素占原料比例％氮素占原料比例％碳氮比例（C:N）新鲜牛粪7.300.2925 : 1新鲜马粪10.00.4224 : 1新鲜猪粪7.800.6013 : 1新鲜羊粪16.00.5529 : 1新鲜人粪2.500.852.9 : 1鸡粪25.51.6315.6 : 1干麦草46.00.5387 : 1干稻草42.00.6367 : 1玉米草40.00.7553 : 1树叶41.01.0041 : 1青草14.00.5426 : 1二. 质优量足的接种物（菌种）沼气发酵微生物是人工制取沼气的内因条件，一切外因条件都是通过这个 基本的内因条件才能起作用。
因此，沼气发酵的前提条件就是要接入含有大量这 种微生物的接种物，或者说含量丰富的菌种沼气发酵微生物都是从自然界来的，而沼气发酵的核心微生物菌落是产甲烷菌群，一切具备厌氧条件和含有机物的地方都可以找到他们的踪迹它们的生存场所，或者说人们采集接种物的来源主要有以下几处：沼气池、湖泊、沼泽、 池塘底部；阴沟污泥之中；积水粪坑之中；屠宰场、酿造厂、豆制品厂、副食品 加工厂等之中以及人工厌氧消化装置之中给兴建的沼气池加入丰富的沼气微生物群落，目的是为了很快的启动发酵， 而后又使其在新的条件下繁殖增生，不断富集，以保证大量产气农村沼气池一 般加入接种物的量为总投料量的10-30%在其他条件相同的情况下，加大接 种物量，产气快，气质好，启动不易出现偏差三. 严格的厌氧环境沼气微生物的核心菌群一产甲烷菌是一种厌氧性细菌，对氧特别敏感，它 们在生长发育、繁殖、代谢等生命活动中都不需要空气，空气中的氧气会使其生 命活动受到抑制，甚至死亡产甲烷菌只能在严格厌氧的环境中才能生长所以， 修建沼气池，要严格密闭，不漏水、不漏气，这不仅是搜集沼气和储存沼气发酵 原料的需要，也是保证沼气微生物在厌氧的生态条件下生活的好，使沼气池能正 常产气的需要。
这就是为什么把漏水、漏气的沼气池称为“病态池”的道理四. 适宜的发酵温度温度是沼气发酵的重要外因条件，温度适宜则细菌繁殖旺盛，活力强，厌 氧分解和生存甲烷的速度就快，产气就多，因此温度是产气好坏的关键研究发现，在10-60度的范围内，沼气均能正常发酵产气低于10度或 高于60度都严重抑制微生物的生存、繁殖，影响产气在这一温度范围内，一 般温度越高，微生物活动越旺盛，产气量愈高微生物对温度变化十分敏感，温 度突生或突降，都会影响微生物的生命活动，使产气状况恶化我们通常把它分 为三个范围，即把46-60称为高温发酵，28-38称为中温发酵，10-26称为常温发酵农村沼气靠自然发酵，属于常温发酵常温发酵虽然温度范围较广， 但在10-26范围内温度越高，产气越好这就是沼气池在夏季为什么产气量大、 冬季为什么产气量少的原因，也是在管理上强调冬季必须采取保温措施，以保证 正常产气的原因五. 适宜的酸碱度沼气微生物生长、繁殖，要求发酵原料的酸碱度保持在中性，或者微偏碱 性，过酸、过碱都会影响产气测定表明，酸碱度在ph=6—8之间，均可产气， 以ph=6.5—7.5产气量最高，ph值低于6或高于9时均不产气。
户用沼气池发 酵初期由于产酸菌的活动，池内产生大量的有机酸，导致ph值下降随着发酵 持续进行，氨化作用产生的氨中和一部分有机酸，同时甲烷菌的活动，使大量的 挥发酸转化为甲烷和二氧化碳，使ph值回升到正常值所以在正常的发酵过程 中，沼气池内的酸碱度变化可以自然进行调节，先由高到低，然后又升高，最后 达到恒定的自然平衡（适宜的ph值），它一般不需进行人工调节只有在配料 或管理不当，使正常的发酵过程受到破坏的情况下，才可能出现有机酸大量积累， 发酵料液过于偏酸的现象此时，可取出部分料液，加入等量的接种物，将积累 的有机酸转化为甲烷，或者添加适量的草木灰或石灰澄清液，中和有机酸，使酸 碱度恢复到正常六. 适度的发酵浓度农村沼气池的负荷常用容积有机负荷表示，即单位体积沼气池每天所承受 的有机物的数量，通常以千克COD| （立方米.天）单位容积负荷是沼气池设 计和运行的重要参数，其大小主要由厌氧活性污泥的数量和活性决定的沼气池 的负荷通常用发酵原料浓度来体现，适宜的干物质浓度为4%—10%，即发酵原料含水量为90%—96%发酵浓度随温度的变化而变化，夏季一般为6%左右， 冬季一般为8%—10%浓度过高或过低，都不利于沼气发酵。
浓度过高，则含 水量过少，发酵原料不易分解，并容易积累大量酸性物质，不利于沼气菌的生长 繁殖，影响正常产气浓度过低，则含水量过多，单位容积里的有机物含量相对 减少，产气量也会减少，不利于沼气池的充分利用七. 持续地搅拌静态发酵沼气池原料加水混合与接种物一起投进沼气池后，按其比重和自 然沉降规律，从上到下将明显的逐步分成浮渣层、清夜层、活性层和沉渣层这 样的分层分布，对微生物及产气是不利的导致原料和微生物分布不均，大量的 微生物积聚在底层活动，而此处的接种污泥多，厌氧条件好，但缺乏原料，尤其 是用富碳的秸秆作原料时，容易漂浮到料液表层，不易被微生物吸收和分解，同 时形成的密实结壳，不利于沼气的释放为改变这种不利状况，就需要采取搅拌 措施，变静态发酵为动态发酵对沼气池的搅拌分为机械搅拌、气体搅拌和液体搅拌三种方式机械搅拌 是通过机械装置运转达到搅拌目的；气体搅拌是将沼气从池底部冲进去，产生较 强的气体回流，达到搅拌的目的；液体搅拌是从沼气池的出料间将发酵液抽出， 然后从进料管冲入沼气池内，产生较强的液体回流，达到搅拌的目的我地沼气 池通常采用强制回流的方法进行人工液体搅拌，即用人工回流搅拌装置或者用污 泥泵将沼气池底部料液抽出，再泵入进料部位，促进池内料液强制循环流动，提 供产气量。
此外，可利用沼气池的产气动力，实现沼气发酵装置自动搅拌和持续 动态发酵的目的实践证明，适当的搅拌方式，可以使原料分布均匀，增强微生物与原料的接触，使沼气菌获取营养物质的机会增加，活性增强，生长繁殖旺盛，从而提供 产气量搅拌又可以打粹结壳，提高原料的利用率及能量的转换效率，并有利于 气泡的释放采取搅拌后，平均产气量可提供30%以上八. 毒性物质或添加剂1. 沼气发酵的毒性物质沼气发酵微生物的生命活动受到许多物质的影响当池中挥发性有机酸浓 度过高时，对发酵有抑制和毒害作用；铵态氮浓度过高时，对发酵细菌有抑制或 杀伤作用许多农药对微生物都有极强的毒杀能力，既是微量农药也极有可能完 全破坏沼气发酵的正常进行很多盐类，特别是很多金属离子，超过一定浓度是 会强烈地抑制沼气发酵沼气发酵原料中应当避免有害物质的进入一般情况下， 农村沼气发酵原料中不会含大量的有害物质，但在施用农药或防疫时可能会造成 较多的农药进入原料中另外，也有可能投进对沼气发酵有抑制作用的大蒜、桃 叶、马钱子、解放草或被毒死的畜禽等2. 沼气发酵添加剂添加剂是能够促进原料分解、提高产气量的各种物质的统称种类很多， 包括水解酶类、无机物和有机物。
在进料是或在沼气池中添加一定数量的水解酶 可以提高20%左右原料的利用率和产气量，这是因为提高了原料的分解效率 用纤维素酶为主的水解酶预处理秸秆，可以大幅提高产气速度直接添加产多种 水解酶的黑曲霉，也可以提高产沼气的能力通过实际使用，在以牛粪为原料的沼气发酵中，适量添加尿素能够得到较 高的产气速度、较高的产气量和原料分解率；添加油饼作为氮源，能够提高沼气 质量，所产的沼气中甲烷和氢的含量增加在沼气发酵中添加活性碳粉可以提高产气量2—4倍，在碳浓度为500-4000毫克|升时，产气量与浓度成比例增加并且沼气中的甲烷含量增加。