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沼氣發(fā)酵原料是沼氣微生物賴(lài)以生存的物質(zhì)基礎，也是沼氣微生物進(jìn)行生命活動(dòng)和產(chǎn)生沼氣的營(yíng)養物質(zhì)。沼氣發(fā)酵原料按其物理形態(tài)分為固態(tài)原料和液態(tài)原料兩類(lèi)；按營(yíng)養成分又有富氮原料和富碳原料之分。

西北農林科技大學(xué)畜禽養殖場(chǎng)大中型沼氣工程沼氣站的原料為畜禽糞便以及沖豬圈的廢水，這類(lèi)原料經(jīng)過(guò)了動(dòng)物腸胃系統的充分消化，顆粒比較小，含有大量低分子化合物——動(dòng)物未吸收消化的中間產(chǎn)物，含水量比較高。因此，在發(fā)酵前沒(méi)有預處理設備，但在進(jìn)料斗設格柵，堅決不讓一些諸如塑料袋、石子和樹(shù)枝等影響發(fā)酵的物質(zhì)進(jìn)入調節池。

氮素是構成沼氣微生物軀體細胞質(zhì)的重要原料，碳素不僅構成微生物細胞質(zhì)，而且提供生命活動(dòng)的能量。發(fā)酵原料的碳氮比不同，其發(fā)酵產(chǎn)氣情況差異很大。在其它條件具備的情況下，碳氮比配成25-30：1為佳。如果比例失調，就會(huì )使產(chǎn)氣和微生物的生命活動(dòng)受到影響。因此，制取沼氣不僅要有充足的原料，還應注意各種發(fā)酵原料碳氮比的合理搭配。

沼氣微生物的核心菌群——產(chǎn)甲烷菌是一種厭氧性細菌，對氧特別敏感，它們在生長(cháng)、發(fā)育、繁殖、代謝等生命活動(dòng)中都不需要空氣，空氣中的氧氣會(huì )使其生命活動(dòng)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(cháng)。所以，要求在整個(gè)沼氣發(fā)酵過(guò)程中嚴格密閉，不漏水、不漏氣，這不僅是收集沼氣和貯存沼氣發(fā)酵原料的需求，也是保證沼氣微生物在厭氧的生態(tài)條件下生活很好，使沼氣池能正常產(chǎn)氣的需要。

溫度是沼氣發(fā)酵的重要外因條件，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。

研究發(fā)現，在10-60℃的范圍內，沼氣均能正常發(fā)酵產(chǎn)氣。低于10℃或高于60℃ 都嚴重抑制微生物生存、繁殖，影響產(chǎn)氣。在這一溫度內，一般溫度愈高，微生物活動(dòng)愈旺盛，產(chǎn)氣量也越高。微生物對溫度變化十分敏感，溫度突升或突降，都會(huì )嚴重影響微生物的生命活動(dòng)，使產(chǎn)氣狀況惡化。通常把不同的發(fā)酵溫度區分為三個(gè)范圍，即把46-60℃稱(chēng)為高溫發(fā)酵，28-38℃為中溫發(fā)酵，10-26℃稱(chēng)為常溫發(fā)酵。

但是在冬季，自然溫度低于10℃，這就需要采用外部供熱，如用蒸氣加熱。而要使消化罐保持較高的溫度，就需要消耗大量的能量，在經(jīng)濟上就很不利。因此，消化罐內發(fā)酵溫度控制在中溫發(fā)酵或常溫法酵，即夏季采用常溫發(fā)酵，而在冬季則采用中溫發(fā)酵，控制溫度在30-35℃。

沼氣微生物的生長(cháng)、繁殖，要求發(fā)酵原料的酸堿度保持中性，或者偏堿性，過(guò)酸、過(guò)堿都會(huì )影響產(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(shí)均不產(chǎn)氣。

沼氣池發(fā)酵初期由于產(chǎn)酸菌的活動(dòng)，池內產(chǎn)生大量的有機酸，導致pH下降，隨著(zhù)發(fā)酵持續進(jìn)行，氨化作用產(chǎn)生的氨中和一部份有機酸，同時(shí)甲烷菌的活動(dòng)，使大量的揮發(fā)酸轉化為甲烷（CH4）和二氧化碳（CO2），使pH逐漸回升到正常值。所以，在正常的發(fā)酵過(guò)程中，沼氣內的酸堿度變化可以自然進(jìn)行調節，先由高到低，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(jìn)行人為調節。只有在配料和管理不當，使正常發(fā)酵過(guò)程受到破壞的情況下，才可能出現有機酸大量積累，發(fā)酵料液過(guò)于偏酸的現象。此時(shí)可以添加適量的草木灰或石灰澄清液，中和有機酸，使酸堿度恢復到正常。

適宜的發(fā)酵濃度為干物質(zhì)濃度4%-10%，即發(fā)酵原料含水量為90%-96%。發(fā)酵濃度隨溫度的變化而變化，濃度過(guò)高或過(guò)低，都不利于沼氣發(fā)酵。過(guò)高則含水量少，發(fā)酵原料不易分解，并容易積累大量的酸性物質(zhì)，不利于沼氣菌的生長(cháng)和繁殖，影響正常產(chǎn)氣。濃度過(guò)低，則含水量過(guò)多，單位容積里的有機物含量相對減少，產(chǎn)氣量也會(huì )減少，不利于沼氣池的充分利用。

靜態(tài)發(fā)酵沼氣池原料加水混合投進(jìn)沼氣池后，按其比重和自然沉降規律，從上到下將明顯的逐步分成浮渣層、清液層、活性層和沉渣層。這樣的分層分布，對微生物以及產(chǎn)氣很不利的。導致原料和微生物分布不均，大量的微生物集聚在底層活動(dòng)因為此處活性污泥多，厭氧條件好，但原料缺乏，不利于微生物的生長(cháng)和繁殖，影響產(chǎn)氣量。為了改變這種不利的情況，就需要采取攪拌措施，變靜態(tài)發(fā)酵為動(dòng)態(tài)發(fā)酵。實(shí)踐證明，適當的攪拌方法和強度，可以使發(fā)酵原料分布均勻，增強微生物與原料的接觸，使之獲取營(yíng)養物質(zhì)的機會(huì )增加，活性增強生長(cháng)繁殖旺盛，從而提高產(chǎn)氣量。攪拌還能提高原料的利用率及能量轉換效率，并有利于氣泡的釋放。