沼气发酵是一个微生物作用的过程。
各种有机质(包括农作物秸秆、人畜粪便以及工农业排放废水中所含的有机物等)在厌氧及其他适宜的条件下,通过微生物的作用,最终转化成沼气,完成这个复杂的过程,即为沼气发酵。
沼气发酵主要分为液化、产酸和产甲烷三个阶段进行。
沼气发酵过程如图1-6所示。
图1-6沼气发酵过程
(1)液化(水解)阶段
农作物秸秆、人畜粪便、垃圾以及其他各种有机废弃物,通常是以大分子状态存在的碳水化合物,如淀粉、纤维素及蛋白质等。
他们不能被微生物直接吸收利用,必须通过微生物分泌的胞外酶(如纤维素酶、肽酶和脂肪酶等)进行酶解,分解成可溶于水的小分子化合物(即多糖水解成单糖或双糖,蛋白质分解成肽和氨基酸,脂肪分解成甘油和脂肪酸)。
这些小分子化合物进入到微生物细胞内,进行一系列的生物化学反应,这个阶段叫液化阶段。
(2)产酸阶段
液化完毕后,在不产甲烷微生物群的作用下,将单糖类、肽、氨基酸、甘油、脂肪酸等物质转化成简单的有机酸(如甲酸、乙酸、丙酸和乳酸等)、醇(如甲醇、乙醇等)以及CO2、氢气、氨气和硫化氢等,由于其主要的产物是挥发性的有机酸(其中以乙酸为主,约占80%),故此阶段称为产酸阶段。
(3)产甲烷阶段
产酸阶段完成后,这些有机酸、醇、CO2和氨气等物质又被产甲烷微生物群(又称产甲烷细菌)分解成甲烷和CO2,或通过氢还原CO2形成甲烷,这个过程称为产甲烷阶段。
这种以甲烷和CO2为主的混合气体便称为沼气。
这一阶段叫产甲烷阶段,或叫产气阶段。
沼气是什么菌发酵的原料
沼气是有机物质在厌氧条件下,经过微生物的发酵作用而生成的一种可燃气体。
由于这种气体最先是在沼泽中发现的,所以称为沼气。
人畜粪便、秸秆、污水等各种有机物在密闭的沼气池内,在厌氧条件下发酵,即被种类繁多的沼气发酵微生物分解转化,从而产生沼气。
沼气是一种混合气体,可以燃烧。
沼气是有机物经微生物厌氧消化而产生的可燃性气体。
沼气是一些有机物质,在一定的温度、湿度、酸度条件下,隔绝空气(如用沼气池),经微生物作用(发酵)而产生的可燃性气体。
它含有少量硫化氢,所以略带臭味。
发酵是复杂的生物化学变化,有许多微生物参与。
反应大致分两个阶段:(1)微生物把复杂的有机物质中的糖类、脂肪、蛋白质降解成简单的物质,如低级脂肪酸、醇、醛、二氧化碳、氨、氢气和硫化氢等。
(2)由甲烷菌种的作用,使一些简单的物质变成甲烷。
要正常地产生沼气,必须为微生物创造良好的条件,使它能生存、繁殖。
沼气池必须符合多种条件。
首先,沼气池要密闭。
有机物质发酵成沼气,是多种厌氧菌活动的结果,因此要造成一个厌氧菌活动的缺氧环境。
在建造沼气池时要注意隔绝空气,不透气、不渗水。
其次,沼气池里要维持20~40℃,因为通常在这种温度下产气率最高。
第三,沼气池要有充足的养分。
微生物要生存、繁殖,必须从发酵物质中吸取养分。
在沼气池的发酵原料中,人畜粪便能提供氮元素,农作物的秸秆等纤维素能提供碳元素。
第四,发酵原料要含适量水,一般要求沼气池的发酵原料中含水80%左右,过多或过少都对产气不利。
第五,沼气池的pH值一般控制在7~8.5。
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