沼氣發(fā)酵的基本條件

張士茹　劉勝海

沼氣是多種厭氧性細菌發(fā)酵分解有機物質(zhì)產(chǎn)生的，豐富的有機物質(zhì)在隔絕空氣和保持一定水分、溫度的條件下，便能生成沼氣。于是人們對沼氣的產(chǎn)生過程進行了深入研究，逐步弄清了人工制取沼氣的工藝條件。人工制取沼氣，必須創(chuàng)造厭氧發(fā)酵的基本條件，若不具備相用的條件將得不到沼氣或得到很少。這些基本條件是：

一、嚴格的厭氧環(huán)境一密封的厭氧發(fā)酵池

分解有機物質(zhì)產(chǎn)生沼氣的細菌是產(chǎn)甲烷菌，都是厭氧性細菌，對氧特別敏感，它們在生長、發(fā)育、繁殖、代謝等生命活動中都不需要空氣，空氣中的氧氣會使其生命活動受到抑制，甚至死亡。產(chǎn)甲烷菌只能在嚴格厭氧的環(huán)境中才能生長。所以，修建沼氣池，要嚴格密閉，不漏水，不漏氣，這是制取沼氣的關(guān)鍵。這不僅是收集沼氣和貯存沼氣發(fā)酵原料的需要，也是保證沼氣微生物在厭氧的生態(tài)條件下生活得好，使沼氣池能正常產(chǎn)氣的需要。

二、適宜的發(fā)酵原料和質(zhì)優(yōu)量足的菌種

沼氣發(fā)酵原料是產(chǎn)生沼氣的物質(zhì)基礎(chǔ)，又是沼氣細菌賴以生存的營養(yǎng)來源，各種有機物質(zhì)如人畜糞便、作物秸稈、樹葉雜草、生活污水、含有機物質(zhì)的工業(yè)廢渣等，都可以作為沼氣池發(fā)酵的原料。沼氣技術(shù)，沼氣設(shè)備但細菌對營養(yǎng)物質(zhì)中的碳素、氮素需要量必須維持適當?shù)谋壤禾嫉壤涑?5：1-30：1。人畜糞便和作物秸稈是主要的發(fā)酵原料。人畜和家禽糞便富含氮元素，稱“富氮原料”。這類原料經(jīng)過人和動物腸胃系統(tǒng)的充分消化，一般顆粒細小，含水量較高，容易厭氧分解，產(chǎn)氣快，發(fā)酵期短。秸桿。稻草、菜蔓、枇殼等農(nóng)作物的殘余物，這些原料富含纖維素、半纖維素、果膠以及難降解的木質(zhì)素和植物蠟質(zhì)，稱“富碳原料”。干物質(zhì)含量比富氮原料高，發(fā)酵前一般需經(jīng)物理、化學、生物三步預(yù)處理。富碳原料其厭氧分解比富氮原料慢，產(chǎn)期周期長，產(chǎn)氣量高。氮素是構(gòu)成微生物細胞質(zhì)的重要原料，碳素不僅構(gòu)成微生物細胞質(zhì)，而且提供生命活動的能量。發(fā)酵原料的碳氮比不同，因發(fā)酵細菌消耗碳的速度比消耗氮的速度要快25～30倍?？梢允拐託獍l(fā)酵在合適的速度下進行。如果比例失調(diào)，就會使產(chǎn)氣和微生物的生命活動受到影響。因此，制取沼氣不僅要有充足的原料，還應(yīng)注意各種發(fā)酵原料碳氮比的合理搭配。

沼氣發(fā)酵微生物是人工制取沼氣和內(nèi)因條件，一切外因條件都是通過個基本的內(nèi)因條件才能起作用。因此，沼氣發(fā)酵的前提條件就是要接入含有大量這種微生物的接種物。新鮮原料入池發(fā)酵，若加入的菌種很少，厭氧發(fā)酵停滯期很長，則遲遲不產(chǎn)氣或產(chǎn)氣少。采用預(yù)先漚制過的原料，并加入少量沼氣污泥進行發(fā)酵，甲烷含量很快上升。說明厭氧發(fā)酵必須有大量菌種。

三、沼氣發(fā)酵的重要外因條件一溫度、水分

沼氣發(fā)酵時溫度的高低直接影響原料的消化速度和產(chǎn)氣率，溫度適宜則細菌繁殖旺盛，活力強，厭氧分解和生成甲烷的速度就快，產(chǎn)氣就多。適宜沼氣發(fā)酵的溫度范圍較廣，一般8～70℃，都能產(chǎn)生沼氣。低于10℃或者高于60℃，都嚴重抑制微生物生存、繁殖、影響產(chǎn)氣。根據(jù)實際情況，人們把沼氣發(fā)酵劃分三個發(fā)酵區(qū)：即10～30℃為常溫發(fā)酵區(qū)，33-38℃為中溫發(fā)酵區(qū)，50～55℃為高溫發(fā)酵區(qū)。農(nóng)戶通常采用的是常溫發(fā)酵工藝。在這一溫度范圍內(nèi)，一般溫度愈高，微生物活動愈旺盛，產(chǎn)氣量愈高。微生物對溫度變化十分敏感，溫度突升或突降，都會影響微生物的生命活動，使產(chǎn)氣狀況惡化。這就是為什么沼氣池在夏季，特別是氣溫最高的7月產(chǎn)氣量大，而在冬季最冷的1月產(chǎn)氣很少，甚至不產(chǎn)氣的原因。

四、適宜的酸堿度

沼氣微生物的生長、繁殖，要求發(fā)酵原料的酸堿度保持中性，或者微偏堿性，過酸、過堿都會影產(chǎn)氣。測定表明，酸堿度在pH=6-8之間，均可產(chǎn)氣，以pH=6．5-7．5產(chǎn)氣量最高，pH低于6或高于9時均不產(chǎn)氣。在正常的發(fā)酵過程中，沼氣池內(nèi)的酸堿度變化可以自然進行調(diào)解，先由高到底，然后又升高，最后達到恒定的自然平衡（即適宜的pH），一般不需要進行人為調(diào)節(jié)。只有在配料和管理不當，使正常發(fā)酵過程受到破壞的情況下，才可能出現(xiàn)有機酸大量積累，發(fā)酵料液過于偏酸的現(xiàn)象。此時，可取出部分料液，加入等量的接種物，將積累的有機酸轉(zhuǎn)化為甲烷，或者添加適量的草木灰或石灰澄清液，中和有機酸，使酸堿度恢復(fù)正常。

五、嚴格控制阻抑物含量

沼氣細菌很容易受到阻抑物的影響，抑制沼氣細菌的生命活動，防礙產(chǎn)氣。沼氣池內(nèi)揮發(fā)酸濃度或氨態(tài)氮濃度過高，對發(fā)酵菌有抑制和阻抑作用。因此不能投入農(nóng)藥、油氈、電石、及含有阻抑物的廢渣、廢液、廢水等。

六、持續(xù)的攪拌

適當?shù)臄嚢璺绞胶蛷姸?，可以使發(fā)酵原料分布均勻，增強微生物與原料的接觸，防止浮渣增厚和結(jié)殼，提高原料的利用率及能量轉(zhuǎn)換效率，并有利于氣泡的釋放，使之獲取營養(yǎng)物質(zhì)的機會增加，活性增強，生長繁殖旺盛，從而提高產(chǎn)氣量。采用攪拌后，平均產(chǎn)氣量可提高30％以上。