請問誰知道沼氣池的原理的？

【專家解說】：沼氣發(fā)酵是一個復(fù)雜的微生物學(xué)過程，參加發(fā)酵的微生物數(shù)量巨大，種類繁多，只有了解參加沼氣發(fā)酵的多種微生物活動規(guī)律、生存條件及作用，并按照微生物的生存條件、活動規(guī)律要求，去設(shè)計沼氣池，收集發(fā)酵原料，進(jìn)行正常管理，使參加發(fā)酵的各種微生物得到最佳的生長條件，才能獲得較多的產(chǎn)氣量和沼肥，滿足生產(chǎn)、生活需要。我們現(xiàn)在推出的這兩種池體就依據(jù)沼氣發(fā)酵的基本原理設(shè)計的，所以它的產(chǎn)氣量均高于其它類型的沼氣池。 1、什么叫沼氣 沼氣發(fā)酵又叫厭氧消化，是指利用人畜糞便、秸桿、污水等各種有機(jī)物在密封的沼氣池內(nèi)，在厭氧條件下（沒有氧氣），被種類繁多的沼氣發(fā)酵微生物分解轉(zhuǎn)化，最終產(chǎn)生沼氣的過程，在這個過種中微生物是最活躍的因素，它們把各種固體或是溶解狀態(tài)的復(fù)雜有機(jī)物，按照各自營養(yǎng)需要，進(jìn)行分解轉(zhuǎn)化，最終生成沼氣。沼氣是種混合體，可以燃燒。因為這種氣體最先是在沼澤中發(fā)現(xiàn)的，所以稱為沼氣。它的主要成份是甲烷占55%—70%左右，二氧化碳占25%—40%左右。此外，還有少量氫氣、硫化氫、一氧化碳、氮和氨等。 2、沼氣發(fā)酵微生物 在沼氣發(fā)酵過程中，有發(fā)酵性細(xì)菌、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌、耗氧產(chǎn)乙酸菌、食氫產(chǎn)甲烷菌等五大類微生物參加沼氣發(fā)酵。它們在發(fā)酵過程中的作用及對生存條件的要求，有以下三個階段： 第一個階段落：液化 在沼氣發(fā)酵中首先是發(fā)酵性細(xì)菌群利用它所分泌的胞外酶，如纖維酶、淀粉酶、蛋白酶和脂肪酶等，對有機(jī)物進(jìn)行體外酶解，也就是把禽畜糞便、作物秸桿、豆制品加工后的廢水等大分子有機(jī)物分解成能溶于水的單糖、氨基酸、甘油和脂肪等小分子化合物這個階段叫液化階段。 第二個階段：產(chǎn)酸 這個階段是三個細(xì)菌群體的聯(lián)合作用，先由發(fā)酵性細(xì)菌將液化階段產(chǎn)生的小分子化合物吸收進(jìn)細(xì)胞內(nèi)，并將其分解為乙酸、丁酸、氫和二氧化碳等，再由產(chǎn)氫乙酸菌把發(fā)酵性細(xì)菌產(chǎn)生的丙酸、丁酸轉(zhuǎn)化為甲烷菌可利用的乙酸、氫和二氧化碳。 另外，還有耗氧產(chǎn)乙酸菌群，這種細(xì)菌群體利用氧和二氧化碳生產(chǎn)乙酸，還能代謝糖類產(chǎn)生乙酸，它們能轉(zhuǎn)變多種有機(jī)物為乙酸。 液化階段和產(chǎn)酸階段是一個連續(xù)過程，統(tǒng)稱不產(chǎn)甲烷階段。在這個過程中，不產(chǎn)甲烷的細(xì)菌種類繁多，數(shù)量巨大，它們主要的作用是為產(chǎn)甲烷菌提供營養(yǎng)和為產(chǎn)甲烷菌創(chuàng)造適宜的厭氧條件，消除部分毒物。 第三個階段：產(chǎn)甲烷 在此階段中，產(chǎn)甲烷細(xì)菌群可以分為食氫產(chǎn)甲烷菌和依乙酸產(chǎn)甲烷菌兩面三刀大類群。已研究過的就有70多種產(chǎn)甲烷菌，它們利用以上不產(chǎn)甲烷的三中菌群所分解轉(zhuǎn)化的甲酸、乙酸、氫和二氧化碳小分子化合物等生成甲烷。 ①生長非常緩慢，如甲烷八疊球菌在乙酸上生長時其培增時間為1—2天，甲烷菌絲倍增時間為4—9天；②嚴(yán)格厭氧，對氧氣和氧化劑非常敏感，在有空氣的條件下就不能生存或死亡；③只能利用少數(shù)簡單的化合物作為營養(yǎng)；④它們要求在中性偏堿和適宜溫度環(huán)境條件；⑤代謝活動主要終產(chǎn)物是甲烷和二氧化碳為主要成分的沼氣。 3、沼氣發(fā)酵的條件 沼氣發(fā)酵是由多種細(xì)菌參加完成的，它們在沼氣池中進(jìn)行新陳代謝和生長繁殖過程中，需要一定的生活動條件，只有用人工為其創(chuàng)造適宜生產(chǎn)條件，才能使大量的微生物迅速的繁殖，加快沼氣池內(nèi)的有機(jī)物分解。另一方面控制沼氣池內(nèi)發(fā)酵過程的正常運(yùn)行，也需要一定的條件。因此，只有滿足微生物的生長條件和沼氣池正常運(yùn)行條件，才能獲得產(chǎn)氣率大、有機(jī)沼肥提代多的效果。 綜合起來，人工制取沼氣的基本條件是：沼氣細(xì)菌、發(fā)酵原理、發(fā)酵濃度、PH值、嚴(yán)格厭氧環(huán)境和適宜的溫度。這些條件有一項對沼氣細(xì)菌不適應(yīng)，也產(chǎn)生不了沼氣。 （1）沼氣細(xì)菌制取沼氣必須有沼氣細(xì)菌才行，這和發(fā)面需要有酵母菌一樣，如果沒有沼氣細(xì)菌作用，沼氣池內(nèi)的有機(jī)物本身是不會轉(zhuǎn)變的沼氣的，所以沼氣發(fā)酵啟動時要有足夠數(shù)量含優(yōu)良沼氣菌種的接種物，這是制取沼氣的重要條件。 在農(nóng)村含有優(yōu)良沼氣菌種的接種物，普遍存在于糞坑底污泥、下水污泥、沼氣發(fā)酵的渣水、沼氣污泥、豆制品作坊下水溝中的污泥，這些含有大量沼氣發(fā)酵細(xì)菌的污泥稱為接種物。沼氣發(fā)酵加入接種物的操作過程稱為接種，新建沼氣池頭一次裝料，如果不加入足夠數(shù)量含有沼氣細(xì)菌的接種物，常常很難產(chǎn)氣或產(chǎn)生率不高，甲烷含量低無法燃燒。另外，加入適量的接種物可以避免沼氣池以酵初期產(chǎn)酸過多而導(dǎo)致發(fā)酵受阻。 （2）足夠的發(fā)酵原料沼氣發(fā)酵原料是產(chǎn)生沼氣的物質(zhì)基礎(chǔ)，又是沼氣以酵細(xì)菌賴以生存的養(yǎng)粒亞源，因為沼氣細(xì)菌在沼氣池內(nèi)正常生長繁殖過程中，必須從發(fā)酵原料里吸取充足的營養(yǎng)物質(zhì)，如水分、碳素、氮素、無機(jī)鹽類和生長素等，用于生命活動，成倍繁殖細(xì)菌和產(chǎn)生沼氣。 有機(jī)物中的碳水化合物如秸桿中的纖維素和淀粉是細(xì)菌的碳素營養(yǎng)，有機(jī)物中的有機(jī)氮如畜糞尿中的含氮物質(zhì)慢是細(xì)菌的氮素營養(yǎng)，當(dāng)有機(jī)物被細(xì)菌分解時，一部分有機(jī)物的碳素和氮素被同化成菌體細(xì)胞，以及組成其他新生物質(zhì)，另一部全有機(jī)物則被產(chǎn)酸細(xì)菌分解為簡單有機(jī)物，后經(jīng)甲烷菌的作用產(chǎn)生甲烷。因此，沼氣發(fā)酵時，原料不僅需要充足而且需要適當(dāng)搭配。保持一定的碳、氮比例這樣才不會因缺碳素或缺氮素營養(yǎng)而影響沼氣的產(chǎn)生和細(xì)菌正常繁殖。 （3）發(fā)酵原料濃度沼氣池中的料液在發(fā)酵過程中需要保持一定的濃度，才能正常產(chǎn)氣運(yùn)行，如果發(fā)酵料液中含水量過少，發(fā)酵原料過多，發(fā)酵液的濃度過大，產(chǎn)甲烷菌又食用不了那么多，就容易造成有機(jī)酸的大量積累，結(jié)果使發(fā)酵受到阻礙；如果水太多，發(fā)酵液的濃度過稀，有機(jī)物含量少，產(chǎn)氣量就小。所以沼氣池發(fā)酵液必須保持一定的濃度，根據(jù)多年實踐農(nóng)村沼氣池一般采用6%—10%的發(fā)酵料液濃度較適宜，在這個范圍內(nèi)，沼氣的初始啟動濃度要低一些便于啟動。夏季和初秋池溫高，原料分解快，濃度可適當(dāng)?shù)鸵恍欢?、初春池溫低、原料分解慢發(fā)酵料液濃度保持在10%為宜。 （4）適當(dāng)?shù)乃釅A度酸堿度用PH來表示，把一張PH試紙，伸入經(jīng)攪拌后的發(fā)酵液中，立即取出與PH試紙附帶的標(biāo)準(zhǔn)比色卡對比，從顏色的變化就知道發(fā)酵液的酸堿度。 沼氣發(fā)酵細(xì)菌最適宜的PH為6.8-7.5，6.4以下7.6以上都對產(chǎn)氣有抑制作用。如果PH在5.5以下，就是料液酸化的標(biāo)志，其產(chǎn)甲烷菌的活動完全受到抑制。如沼氣初始啟動時，投料濃度過高，接種物中的產(chǎn)甲烷菌數(shù)量又不足，或者在沼氣池內(nèi)一次加入大量的雞糞、薯渣造成發(fā)酵料液濃度過高，都會因產(chǎn)酸與產(chǎn)甲烷的速度失調(diào)而引起揮發(fā)酸（乙酸、丙酸、丁酸）的積累導(dǎo)致PH下降。這是造成沼氣池啟動失敗或運(yùn)行失常的主要原因。 在沼氣發(fā)酵過程中，PH變化規(guī)律一般是；在發(fā)酵初期，由于產(chǎn)酸細(xì)菌的迅速活動產(chǎn)生大量的有機(jī)酸，使PH下降；但隨著發(fā)酵繼續(xù)進(jìn)行，一方面氨化細(xì)菌產(chǎn)生的氨中和了一部分有機(jī)酸；另一方面甲烷菌群利用有機(jī)酸轉(zhuǎn)化成甲邊遠(yuǎn)，這樣使PH又恢復(fù)到正常值。這樣的循環(huán)繼續(xù)下去使沼氣池內(nèi)的PH值一直保持在7.0-7.5的范圍內(nèi)，使發(fā)酵正常運(yùn)行。所以，沼氣池內(nèi)的料液發(fā)酵時，只能保持一定的濃度，接種物和適宜的溫度，它就會正常發(fā)酵，不需要進(jìn)行調(diào)整。 （5）嚴(yán)格的厭氧環(huán)境沼氣發(fā)酵中起主要作用的是厭氧分解菌和產(chǎn)甲烷菌。它們怕氧，在空氣中暴露幾秒鐘就會死亡，就是說空氣中的氧氣對它們有毒害致死的作用。因此，嚴(yán)格的厭氧環(huán)境是沼氣發(fā)酵的最主要條件之一，我們根據(jù)沼氣細(xì)菌怕空氣的特性，采用了樹脂和GRC雙封閉的池體，水氣封閉性能完全可以達(dá)到沼氣發(fā)酵運(yùn)生要求；在使用過處程中，只要無硬性撞擊和特殊性的意外，在較長的時間內(nèi)不存在漏氣問題。 （6）適宜的溫度沼氣池內(nèi)發(fā)酵液的溫度，對產(chǎn)生沼氣的多少有很大影響，這是因為在最適宜的溫度范圍內(nèi)溫度越高，沼氣細(xì)菌的生長、繁殖越快、產(chǎn)沼氣就多。如果溫度不適宜，沼氣細(xì)菌生長發(fā)育慢、產(chǎn)氣就少或不產(chǎn)氣。所以，溫度是生產(chǎn)沼氣的重要條件。 究竟多高的溫度才適宜呢？一般說沼氣細(xì)菌在8—60℃范圍內(nèi)都能進(jìn)行發(fā)酵。人們把沼氣發(fā)酵劃分為三個發(fā)酵區(qū)，即常溫發(fā)酵區(qū)10—26℃，中溫發(fā)酵區(qū)28—38℃，最適溫度為35℃；高溫發(fā)酵區(qū)46—60℃，農(nóng)村的沼氣發(fā)酵，因為條件的限制，一般都采用常溫發(fā)酵，我們在沼氣池中加裝了太陽能增效裝置，如發(fā)酵溫度低時，可打開太陽能熱水器的池內(nèi)加溫閥，將熱水引入池內(nèi)的管狀散熱器中，為發(fā)酵料液補(bǔ)充溫度，尤其在冬季，太陽能增效裝置對于沼料發(fā)酵和產(chǎn)氣率將起到很大作用。