摘要

: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。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。

 

　　关键词

:沼气 厌氧发酵 生物质 

　　

 

　　一、沼气发酵原理及影响因素

 

　　

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[2]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

;目前较多人支持

M.P.Bryant 提出的沼气发酵三个阶段理论。沼气发酵三个阶段理论将沼气发酵过程分为水解
液化、酸化和甲烷化三个阶段

:第一阶段为水解液化阶段;这一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简单的有机酸,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。 

　　

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、

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。

 

　　二、秸秆发酵制沼气方法

 

　　

1、物理方法。物理方法(Physical Methods)有机械加工、高压和/或高温蒸煮以及辐射处理

等。常用的机械方法有切碎、粉碎、磨碎、高温球磨等。其目的是增加厌氧微生物与基质的接触
面积

,或通过破坏细胞壁结构使之易于消化。 

　　

2、化学方法。化学方法(Chemical Methods)主要有氨化、碱化、酸化、氧化等。 

　　

2.1 碱化技术。碱化处理就是用 NaOH、Ca(OH)2 或 KOH 等溶液浸泡秸秆或喷洒于秸秆

表面

,以打开纤维素、半纤维素和木质素之间的酯键,溶解纤维素、半纤维素和一部分木质素及

硅酸盐

,使纤维素膨胀,从而提高消化率。 

　　

2.2 氨化技术。氨化处理就是用氨水、无水氨或尿素处理秸秆。氨化具有三种作用:第一种

是碱化作用

,氨为碱性,故可起到与碱化处理方法同样的作用;第二种是氨化作用,氨与秸秆中

的有机物发生变化

,生成铵盐,成为厌氧微生物的氮素来源,被微生物利用,并同碳、氧、硫等元

素一起合成氨基酸

,进一步合成菌体蛋白。第三种是中和作用,氨呈碱性,可与秸秆中的有机酸

结合

,消除秸秆中潜在的酸性,提高微生物的活性,从而提高秸秆的消化率。试验表明氨水具有

较好的氨化性能。

 

　　

3、生物方法。生物方法(Biological Methods)就是利用具有强木质纤维素降解能力的微生

物对秸秆先进行固态发酵

,把作物秸秆中的木质纤维素预先降解成易于厌氧菌消化的简单物

质

,以缩短随后的厌氧发酵时间、提高干物质消化率和产气率。其技术关键就是寻求强木质素

降解能力的菌种

,并确定其适宜的发酵条件。 

　　

 三、硫酸锌在沼气发酵中对产气的影响 

　　

 锌广泛地存在于生物体中,它是多种生物体代谢过程中酶的组成成分,同时也是生物体

代谢过程中一些酶的活化剂。近年来在生物体中已有近二十种锌金属酶和锌活化酶被发现。
锌离子对微生物酶类及微生物产物的影响报道较多。近年来各国研究者们陆续不断地发现微