沼气池模具怎么选？看发酵条件就懂
1.3 沼气的发酵工艺1.3.1 沼气发酵的基本条件
沼气发酵是一个复杂的生物化学过程，需要具备下列 7 个条件才能产生质优量足的沼气。
（1）碳氮比适宜的发酵原料
发酵原料是沼气发酵微生物赖以生存的物质基础，也是微生物生命活动的营养物质。按形态分为液态和固态原料两类；按营养成分又分为富氮原料和富碳原料两类；按其来源分为农村沼气发酵原料、城镇沼气发酵原料和水生植物三类。
1）富氮原料 通常指富氮元素的人、畜和家禽粪便，这类原料经过人和动物肠胃系统的充分消化，一般颗粒细小，含水量较多，因此，在沼气发酵时它们不必要进行预处理就容易厌氧分解，产气很快，发酵期较短。
2）富碳原料 通常指富含碳元素的秸秆和秕壳等农作物的残余物，这类原料富含纤维素、半纤维素等物质。这类原料质地松散、密度小，进池后易漂浮形成发酵死区——浮壳层。因此，在发酵前一般要进行预处理。富碳原料比富氮原料分解慢，但产气周期长。
碳氮比（C/N）指有机物中总碳的含量与总氮的含量的比值，它是衡量原料分解及微生物活动的一个指标，对微生物而言碳氮比（C/N）以（25～30）∶1 为宜，牛粪与马粪的碳氮比（C/N）为（24～25）∶1，羊粪的碳氮比（C/N）为 29∶1，猪粪的碳氮比（C/N）为 13∶1，鸡粪为 16∶1，鲜人粪为 3∶1。
（2）质优量足的菌种
沼气发酵的前提条件是要接种入含有大量沼气发酵微生物（不产甲烷菌和产甲烷菌），或者说含量丰富的菌种，如同发面需要酵头、酿酒需要曲子一样。
采集接种物的来源很多：沼气池的沼渣与沼液，湖泊、沼泽，池塘底部，阴沟污泥，污水处理厂的活性污泥，积水粪坑中，反刍动物的粪便及其肠胃中，屠宰厂、酿造厂的污水等。给新建的沼气池加入沼气菌种，目的是快速启动发酵，并不断地富集繁殖菌种，以保证大量产气。农村沼气池启动时一般加入接种物的量为总投料量的 10%～30%。
（3）严格的厌氧环境
产甲烷菌只能在严格厌氧的环境中才能生长，所以，在修建沼气池时要严格密闭，做到不漏水不漏气。这不仅是收集沼气的需要，也是保证微生物在厌氧条件下生活得好，使沼气池能正常产气的需要。
（4）适宜的发酵温度
温度是沼气发酵的重要外因条件，温度适宜则细菌繁殖旺盛，活力强，厌氧分解和生成甲烷的速度就快，产气量就多，所以温度是产气好坏的关键因素。研究发现，在 10～60℃ 的范围内，研究均能正常发酵产气。当池温低于 10℃ 或高于 60℃ 时不能产气。农村沼气池靠自然温度发酵，在 10～30℃ 的范围内，温度越高，产气量越大。这就是沼气池在夏季尤其是 7 月份产气量最大，而在冬季最冷的 1 月份产气量最少甚至于不产气的原因。因此，农村沼气池在管理上强调冬季必须采取保温措施（如建在日光温室中、池子上面覆盖保温材料、搭建拱棚）。
（5）适宜的酸碱度
沼气微生物的生长、繁殖，要求发酵原料的酸碱度保持中性或者微偏碱性，过酸、过碱都会影响产气。研究表明，酸碱度在 pH 值为 6～8 之间均可产气，以 pH 值为 6.5～7.5 产气量最高，pH 值低于 6 或高于 9 时均不产气。农村户用沼气池发酵初期由于产酸菌的活动，池内产生大量的有机酸，导致 pH 值下降。随着发酵的持续进行，氨化作用产生的氨中和一部分有机酸，同时产甲烷菌的活动使大量的挥发性酸转化为甲烷和二氧化碳，使 pH 值逐渐回升到正常值。所以，在正常的发酵过程中，沼气池内的酸碱度变化可以自然进行调节，先由高到低，然后又升高，最后达到恒定的自然平衡（即适宜的 pH 值），一般不需要进行人为调节。只有在配料和管理不当使正常发酵过程受到破坏的情况下，才可能出现有机酸大量积累，发酵料液过于偏酸的现象。此时，可取出部分液料，加入等量的接种物，将积累的有机酸转化为甲烷，或者添加适量的草木灰或石灰澄清液，中和有机酸，使酸碱度恢复正常。
（6）适度的发酵浓度
农村沼气池的负荷常用容积有机负荷表示，即单位体积沼气池每天所承受的有机物的数量，通常以 kgCOD/（m3·d）为单位。容积有机负荷是沼气池设计和运行的重要参数，其大小主要由厌氧活性污泥的数量和活性决定。农村沼气池的负荷通常用发酵原料的浓度来体现，适宜的干物质浓度为 4%～10%，即发酵原料含水量为 90%～96%。发酵原料浓度随着温度的变化而变化，夏季一般为 6% 左右，冬季一般为 8%～10%。浓度过高或过低都不利于沼气发酵。浓度过高，则含水量过少，发酵原料不易分解，并容易积累大量酸性物质，不利于沼气菌的生长繁殖，影响正常产气；浓度过低，则含水量过多，单位容积里的有机物含量相对减少，产气量也会减少，不利于沼气池的充分利用。
（7）持续的搅拌
静态发酵沼气池原料加水混合与接种物一起投进沼气池后，按其密度和自然沉降规律，从上到下将明显地逐步分成浮渣层、清液层、活性层、沉渣层 4 层，这样的分层分布对微生物以及产气是很不利的。大量的微生物聚集在底层活动，因为此处接种污泥多，厌氧条件好，但原料缺乏，尤其是用富碳的秸秆作原料时容易漂浮到料液表层，不易被微生物吸收和分解；同时形成的密实结壳不利于沼气的释放。为了改变这种不利状况，就需要采取搅拌措施，变静态发酵为动态发酵。沼气池的搅拌通常分为机械搅拌、气体搅拌和液体搅拌 3 种方式。机械搅拌是通过机械装置运转达到搅拌的目的；气体搅拌是将沼气从池底部冲进去，产生较强的气体回流，达到搅拌的目的；液体搅拌是从沼气池的出料间将发酵液抽出，然后从进料管冲入沼气池内，产生较强的液体回流，达到搅拌的目的。农村户用沼气池通常采用强制回流的方法进行人工液体搅拌，即用人工回流搅拌装置或污泥泵将沼气池底部料液抽出，再泵入进料口入池，促使池内料液强制循环流动，提高产气量。实践证明：适当的搅拌方式和强度可以使发酵原料分布均匀，增强微生物与原料的接触，使之获取营养物质的机会增加，活性增强，生长繁殖旺盛，从而提高产气量。搅拌又可以打碎结壳，提高原料的利用率及能量转换效率，并有利于气泡的释放。采用搅拌后平均产气量可提高 30% 以上。
1.3.2 沼气发酵的原料1.3.2.1 沼气发酵原料的类型
适宜沼气发酵的原料种类较多，沼气发酵是适用对象最广的有机废弃物处理方式。根据原料来源主要分为工业废弃物（废水、废渣）、农林业废弃物（作物秸秆、杂草、树叶等）、畜禽养殖业废弃物（猪粪、牛粪、鸡粪等）、生活废弃物（城市生活有机垃圾、生活污水、污泥），其中工业废弃物包括轻工业废水废渣（如酒精废水和淀粉废水等）和非轻工业废水废渣（如屠宰废水和制药废水等）。