1，什麽是沼氣？
沼氣發酵又稱厭氧消化，是指在厭氧條件下(無氧)，在密封的沼氣池內，各種沼氣發酵微生物對人畜糞便、稭稈、汙水等各種有機物進行分解轉化，最終產生沼氣的過程。在這種過度種植中，微生物是最活躍的因素。它們根據各自的營養需求，分解轉化各種固體或溶解的復雜有機物，最終產生沼氣。沼氣是壹種可以燃燒的混合物。因為這種氣體最早是在沼澤中發現的，所以被稱為沼氣。它的主要成分是大約55%-70%的甲烷和大約25%-40%的二氧化碳。此外，還有少量的氫氣、硫化氫、壹氧化碳、氮氣和氨氣。
2、沼氣發酵微生物
在沼氣發酵過程中，參與沼氣發酵的微生物有發酵菌、產氫產乙酸菌、耗氧產乙酸菌和產氫產甲烷菌五種。它們在發酵過程中的作用及其對生存條件的要求可分為以下三個階段:
第壹階段下降:液化
沼氣發酵中，首先是發酵菌利用其分泌的胞外酶，如纖維素酶、澱粉酶、蛋白酶、脂肪酶等，在體外水解有機物，即將畜禽糞便、農作物稭稈、豆制品加工後的廢水等大分子有機物分解成水溶性的單糖、氨基酸、甘油和脂肪。這個階段稱為液化階段。
第二階段:產酸
這個階段是三個菌群的共同作用。首先液化階段產生的小分子化合物被發酵菌吸收到細胞內，分解為乙酸、丁酸、氫氣和二氧化碳，然後發酵菌產生的丙酸和丁酸轉化為可被產甲烷菌利用的乙酸、氫氣和二氧化碳。
此外，還有耗氧產乙酸菌，它們利用氧氣和二氧化碳產生乙酸，也能代謝糖類產生乙酸，它們能將許多有機物轉化為乙酸。
液化階段和產酸階段是壹個連續的過程，統稱為無甲烷階段。在這個過程中，產甲烷菌種類繁多，其主要作用是為產甲烷菌提供營養，為產甲烷菌創造適宜的厭氧條件，消除壹些毒物。
第三階段:甲烷生產
在這個階段，產甲烷菌可分為兩類:吃氫產甲烷菌和乙酸產甲烷菌。已經研究了70多種產甲烷菌，它們利用上述三種非產甲烷菌分解轉化的甲酸、乙酸、氫氣、二氧化碳等小分子化合物來產生甲烷。
①生長非常緩慢。如甲烷球菌在醋酸上生長時，其增殖時間為1-2天，甲烷菌絲倍增時間為4-9天。(2)嚴格厭氧，對氧氣和氧化劑非常敏感，在空氣中不能存活或死亡；③只有少數簡單化合物可作為營養；(4)要求它們處於中性堿性和適宜的溫度和環境條件下；⑤代謝活動的主要終產物是甲烷和二氧化碳。
3.沼氣發酵條件
沼氣發酵是由多種細菌完成的，它們在沼氣池內代謝、生長和繁殖的過程中需要壹定的條件進行生物活動。只有人為地為它們創造適宜的生產條件，才能使大量微生物快速繁殖，加速沼氣池內有機物的分解。另壹方面，也需要壹定的條件來控制沼氣池發酵過程的正常運行。因此，只有滿足微生物的生長條件和沼氣池的正常運行條件，才能達到產氣率高，產生更多有機沼肥的效果。
綜上所述，人工產氣的基本條件是:沼氣菌種、發酵原理、發酵濃度、PH值、嚴格的厭氧環境、適宜的溫度。其中壹個條件不適合沼氣細菌，不能產生沼氣。
(1)沼氣的產生必須使用沼氣細菌，這和發酵需要酵母是壹樣的。如果沒有沼氣細菌，沼氣池本身的有機物就不會轉化為沼氣，所以沼氣發酵開始時必須有足夠的含有優良沼氣菌種的接種物，這是產生沼氣的重要條件。
農村含有優良沼氣菌種的接種劑壹般存在於糞坑底汙泥、汙水汙泥、沼氣發酵渣水、沼氣汙泥、豆制品作坊排水溝汙泥中。這些含有大量沼氣發酵細菌的汙泥稱為接種劑。沼氣發酵中加入接種物的操作過程稱為接種。新沼氣池如果第壹次裝料，往往很難產生沼氣或產率不高，甲烷含量低，不加足夠的含沼氣菌的接種體就不能燃燒。此外，添加適量的接種物可以防止發酵前期因產酸過多而導致發酵受阻。
(2)充足的發酵原料沼氣發酵原料是產生沼氣的物質基礎，也是沼氣通過發酵細菌得以生存的營養子源，因為在沼氣池內沼氣細菌的正常生長繁殖過程中，必須從發酵原料中吸收充足的營養物質，如水、碳、氮、無機鹽、生長素等進行生命活動，繁殖細菌，產生沼氣。
有機物中的碳水化合物，如稭稈中的纖維素和澱粉，是細菌的碳營養，有機物中的有機氮，如動物糞便和尿液中的氮，是細菌的氮營養。有機物被細菌分解時，有機物的碳、氮壹部分被同化到細菌細胞中形成其他新的物質，另壹部分被產酸細菌分解成簡單有機物，甲烷由產甲烷菌產生。因此，沼氣發酵時，原料不僅要充足，還要搭配得當。保持壹定的碳氮比，使碳氮營養的缺乏不會影響沼氣的產生和細菌的正常繁殖。
(3)發酵原料的濃度沼氣池內的料液在發酵過程中需要保持壹定的濃度才能正常產氣。如果料液含水量過低，發酵原料過高，發酵液濃度過高，產甲烷菌吃不了那麽多，容易造成有機酸大量積累，阻礙發酵；如果水太多，發酵液濃度太稀，有機物含量低，產氣量就會小。因此，沼氣池的發酵液必須保持壹定的濃度。根據多年實踐，農村沼氣池發酵液濃度壹般以6%-10%為宜。在此範圍內，沼氣的初始啟動濃度較低，以促進啟動。夏季和初秋，池溫高，原料分解快，濃度可適當低壹些；冬季和早春，池溫低、原料分解慢的發酵液濃度應保持在10%。
(4)適當的pH用pH表示，將壹張PH試紙放入攪拌的發酵液中，立即取出，與PH試紙所附的標準比色卡進行比較，從顏色變化即可知道發酵液的PH值。
沼氣發酵菌最適PH為6.8-7.5，6.4以下和7.6以上產氣受到抑制。如果PH低於5.5，則是料液酸化的標誌，產甲烷菌的活性被完全抑制。比如沼氣初始啟動時，投料濃度過高，接種物中的產甲烷菌數量不足，或者壹次性加入大量雞糞和馬鈴薯渣導致發酵液濃度過高，會導致產酸和產甲烷的速度不平衡，導致揮發性酸(乙酸、丙酸和丁酸)的積累和PH的降低。這是沼氣池啟動失敗或運行不正常的主要原因。
沼氣發酵過程中，PH值的變化規律壹般是:發酵初期，由於產酸菌活動迅速，產生大量有機酸，使PH值下降；但隨著發酵的繼續，壹方面氨化細菌產生的氨中和了部分有機酸；另壹方面，產甲烷菌利用有機酸轉化為溴甲烷，使PH值回歸正常值。如此循環下去，沼氣池內的PH值會保持在7.0-7.5的範圍內，發酵正常運行。因此，沼氣池料液發酵時，只要保持壹定的濃度、接種量和適宜的溫度，不需要調整就能正常發酵。
(5)厭氧分解菌和產甲烷菌在嚴格厭氧環境下的沼氣發酵中起主要作用。它們害怕氧氣，暴露在空氣中幾秒鐘就會死亡，這意味著空氣中的氧氣對它們是有毒的。因此，嚴格的厭氧環境是沼氣發酵最重要的條件之壹。根據沼氣細菌怕空氣的特點，我們采用樹脂加GRC的雙密封罐，水氣密封性能完全可以滿足沼氣發酵的要求。在使用過程中，只要沒有硬物撞擊和特殊事故，長時間不存在漏氣問題。
(6)適宜的溫度沼氣池內發酵液的溫度對產氣量影響很大，因為在最適宜的溫度範圍內，溫度越高，沼氣細菌的生長繁殖就越快，產氣量也就越多。如果溫度不合適，沼氣細菌生長緩慢，產氣少或不產氣。因此，溫度是產生沼氣的重要條件。
溫度多高合適？壹般來說，沼氣細菌可以在8-60℃發酵。沼氣發酵分為三個發酵區，即常溫發酵區10-26℃，中溫發酵區28-38℃，最適溫度35℃；在46-60℃的高溫發酵區，農村沼氣發酵由於條件限制，壹般在常溫下進行。我們在沼氣池裏安裝了太陽能增效裝置。比如發酵溫度較低時，我們可以打開太陽能熱水器中的加熱閥，向池中的管狀散熱器通入熱水，補充發酵液的溫度。特別是在冬季，太陽能增效裝置將在沼氣發酵和產氣率方面發揮巨大作用。