沼氣，顧名思義就是沼澤里的氣體。人們經常看到，在沼澤地、污水溝或糞池里，有氣泡冒出來，如果我們劃著火柴，可把它點燃，這就是自然界天然發生的沼氣。沼氣，是各種有機物質，在隔絕空氣（還原條件），并必適宜的溫度、濕度下，經過微生物的發酵作用產生的一種可燃燒氣體。

沼氣是多種氣體的混合物，一般含甲烷50～70%，其余為二氧化碳和少量的氮、氫和硫化氫等。其特性與天然氣相似。空氣中如含有8.6～20.8%（按體積計）的沼氣時,就會形成爆炸性的混合氣體。沼氣除直接燃燒用于炊事、烘干農副產品、供暖、照明和氣焊等外，還可作內燃機的燃料以及生產甲醇、福爾馬林、四氯化碳等化工原料。經沼氣裝置發酵后排出的料液和沉渣，含有較豐富的營養物質，可用作肥料和飼料。沼氣是一些有機物質,在一定的溫度、濕度、酸度條件下，隔絕空氣（如用沼氣池），經微生物作用（發酵）而產生的可燃性氣體。它含有少量硫化氫，所以略帶臭味。發酵是復雜的生物化學變化，有許多微生物參與。反應大致分兩個階段：（1）微生物把復雜的有機物質中的糖類、脂肪、蛋白質降解成簡單的物質，如低級脂肪酸、醇、醛、二氧化碳、氨、氫氣和硫化氫等。（2）由甲烷菌種的作用，使一些簡單的物質變成甲烷。要正常地產生沼氣，必須為微生物創造良好的條件，使它能生存、繁殖。沼氣池必須符合多種條件。首先，沼氣池要密閉。有機物質發酵成沼氣，是多種厭氧菌活動的結果，因此要造成一個厭氧菌活動的缺氧環境。在建造沼氣池時要注意隔絕空氣，不透氣、不滲水。其次，沼氣池里要維持20～40c，因為通常在這種溫度下產氣率最高。第三，沼氣池要有充足的養分。微生物要生存、繁殖，必須從發酵物質中吸取養分。在沼氣池的發酵原料中，人畜糞便能提供氮元素，農作物的秸稈等纖維素能提供碳元素。第四，發酵原料要含適量水，一般要求沼氣池的發酵原料中含水80%左右，過多或過少都對產氣不利。第五，沼氣池的ph值一般控制在7～8.5。

沼氣的主要成分甲烷是一種理想的氣體燃料，它無色無味，與適量空氣混合后即對燃燒。每立方米純甲烷的發熱最為34000千焦，每立方米沼氣的發熱量約為20800－23600千焦。即1立方米沼氣完全燃燒后，能產生相當于0.7千克無煙煤提供的熱量。與其它燃氣相比，其抗爆性能較好，是一種很好的清潔燃料

沼氣是由意大利物理學家a.沃爾塔于1776年在沼澤地發現的。1916年俄國人Β.П.奧梅良斯基分離出了第一株甲烷菌（但不是純種）。中國于1980年首次分離甲烷八疊球菌成功。目前世界上已分離出的甲烷菌種近20株。

沼氣是由意大利物理學家a.沃爾塔于1776年在沼澤地發現的。1916年俄國人Β.П.奧梅良斯基分離出了第一株甲烷菌（但不是純種）。中國于1980年首次分離甲烷八疊球菌成功。目前世界上已分離出的甲烷菌種近20株。世界上第一個沼氣發生器（又稱自動凈化器）是由法國l.穆拉于1860年將簡易沉淀池改進而成的。1925年在德國、1926年在美國分別建造了備有加熱設施及集氣裝置的消化池，這是現代大、中型沼氣發生裝置的原型。第二次世界大戰后，沼氣發酵技術曾在西歐一些國家得到發展，但由于廉價的石油大量涌入市場而受到影響。后隨著世界性能源危機的出現，沼氣又重新引起人們重視。1955年新的沼氣發酵工藝流程──高速率厭氧消化工藝產生。它突破了傳統的工藝流程，使單位池容積產氣量(即產氣率)在中溫下由每天1立方米容積產生0.7～1.5立方米沼氣,提高到4～8立方米沼氣，滯留時間由15天或更長的時間縮短到幾天甚至幾個小時。中國于20世紀20年代初期由羅國瑞在廣東省潮梅地區建成了第一個沼氣池,隨之成立了中華國瑞瓦斯總行,以推廣沼氣技術。目前中國農村戶用沼氣池的數量達1300萬座。而高速率厭氧消化工藝生產性試驗裝置已在糖廠和酒廠正常運行。

沼氣發酵微生物是一個統稱，包括發酵性細菌、產氫產乙酸菌、耗氫產乙酸菌、食氫產甲烷菌、食乙酸產甲烷菌五大類群。五大類群細菌構成一條食物鏈，從各群細菌的生理代謝產物或它們的活動對發酵液ph值的影響來看，沼氣發酵過程可分為水解、產酸和產甲烷階段。前三類群細菌的活動可使有機物形成各種有機酸，因此，將其統稱為不產甲烷菌。后二類群細菌的活動可使各種有機酸轉化成甲烷，因此，將其統稱為產甲烷菌。

（1）不產甲烷菌不產甲烷菌能將復雜的大分子有機物變成簡單的小分子量的物質。它們的種類繁多，根據作用基質來分，有纖維分解菌、半纖維分解菌、淀粉分解菌、蛋白質分解菌、脂肪分解菌和一些特殊的細菌，如產氫菌、產乙酸菌等。（2）產甲烷菌產甲烷菌是沼氣發酵的主要成分－－甲烷的產生者。是沼氣發酵微生物的核心，它們嚴格厭氧，對氧和氧化劑非常敏感，最適宜的ph值范圍為中性或微堿性。它們依靠二氧化碳和氫生長，并以廢物的形式排出甲烷，是要求生長物質最簡單的微生物。

用作沼氣發酵原料的有機物種類繁多，如禽畜糞便、作物秸稈、食品加工廢物和廢水，以及酒精廢料等，其主要化學成分為多糖、蛋白質和脂類。其中多糖類物質是發酵原料的主要成分，它包括淀粉、纖維素、半纖維素、果膠質等。這些復雜有機物大多數在水中不能溶解，必須首先被發酵細菌所分泌的胞外酶水解為可溶性糖、肽、氨基酸和脂肪酸后，才能被微生物所吸收利用。發酵性細菌將上述可溶性物質吸收進入細胞后，經過發酵作用將它們轉化為乙酸、丙酸、丁酸等脂肪酸和醇類及一定量的氫、二氧化碳。在沼氣發酵測定過程中，發酵液中的乙酸、丙酸、丁酸總量稱為中揮發酸(tva)。蛋白質類物質被發酵性細菌分解為氨基酸，又可被細菌合成細胞物質而加以利用，多余時也可以進一步被分解生成脂肪酸、氨和硫化氫等。蛋白質含量的多少，直接影響沼氣中氨及硫化氫的含量，而氨基酸分解時所生成的有機酸類，則可繼續轉化而生成甲烷、二氧化碳和水。脂類物質在細菌脂肪酶的作用下，首先水解生成甘油和脂肪酸，甘油可進一步按糖代謝途徑被分解，脂肪酸則進一步被微生物分解為多個乙酸。

沼氣燃料電池是最新出現的一種清潔、高效、低噪音的電裝置，與沼氣發電機發電相比，不僅出電效率和能量利用率高，而且振動和噪音小，排出的氮氧化物和硫化物濃度低，因此是很有發展前途的沼氣利用工藝，將沼氣用于燃料電池發電，是有效利用沼氣資源的一條重要途。我國的燃料電池研究始于1958年。但是，由于多年來在燃料電池研究方面投入資金數量很少，就燃料電池技術的總體水平來看，與發達國家尚有較大差距。燃料電池的出現與發展，將會給便攜式電子設備帶來一場深刻的革命，并且還會波及到汽車業、住宅以及社會各方面的集中供電系統。

沼氣是有機物質在厭氧環境中，在一定的溫度、濕度、酸堿度的條件下，通過微生物發酵作用，產生的一種可燃氣體。由于這種氣體最初是在沼澤、湖泊、池塘中發現的，所以人們叫它沼氣。沼氣含有多種氣體，主要成分是甲烷(ch4)。沼氣細菌分解有機物，產生沼氣的過程，叫沼氣發酵。根據沼氣發酵過程中各類細菌的作用，沼氣細菌可以分為兩大類。第一類細菌叫做分解菌，它的作用是將復雜的有機物分解成簡單的有機物和二氧化碳(co2)等。它們當中有專門分解纖維素的，叫纖維分解菌；有專門分解蛋白質的，叫蛋白分解菌；有專門分解脂肪的，叫脂肪分解菌；第二類細菌叫含甲烷細菌，通常叫甲烷菌，它的作用是把簡單的有機物及二氧化碳氧化或還原成甲烷。因此，有機物變成沼氣的過程，就好比工廠里生產一種產品的兩道工序：首先是分解細菌將糞便、秸稈、雜草等復雜的有機物加工成半成品——結構簡單的化合物；再就是在甲烷細菌的作用下，將簡單的化合物加工成產品——即生成甲烷。

要使沼氣池正常啟動，首先，要選擇好投料的時間，然后準備好配比合適的發酵原料，入池后原料攪拌要均勻，水封蓋板要密封嚴密。一般沼氣池投料后第二天，便可觀察到氣壓表上升，表明沼氣池已有氣體產生。最初，要將產生的氣體放掉（直至氣壓表降至零），待氣壓表再次上升時，在灶具上點火，如果能點燃，表明沼氣池已經正常啟動。如果還不能點燃，照上述方法再重試一次，還不行，則要檢查沼氣的料液是否酸化或其它原因。經檢查沼氣池的密封性能符合要求即可投料。沼氣池投料時，先應按要求根據發酵液濃度計算出水量，向池內注入定量的清水，將準備的原料先倒一半，攪拌均勻，再倒一半接種物與原料混合均勻，照此方法，將原料和菌種在池內充分攪拌均勻，凈沼氣池密封。農村沼氣發酵的適宜溫度為15c—25c。因而，在投料時宜選取氣溫較高的時候進行，北方宜在3月份準備原料，4—5月份投料，等到7—8月份溫度升高后，有利于沼氣發酵的完全進行，充分利用原料；南方隊5月份可以投料外，下年宜在9月份準備原料，10月投料，超過11月份，沼氣池的啟動緩慢，同時，使沼氣發酵的周期延長。在具體某一天什么時間投料，則宜選取中午進行投料。

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