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一般情況下，發(fā)酵罐通常分為如下幾大類：

1：攪拌式發(fā)酵罐、2：好氧型發(fā)酵罐，3：厭氧型發(fā)酵罐，4：外半圓發(fā)酵罐，5：沼氣發(fā)酵罐。、

沼氣發(fā)酵又稱為厭氧消化、厭氧發(fā)酵，是指有機(jī)物質(zhì)（如人畜家禽糞便、秸稈、雜草等）在一定的水分、溫度和厭氧條件下，通過(guò)各類微生物的分解代謝，zui終形成甲烷和二氧化碳等可燃性混合氣體（沼氣）的過(guò)程。

自然界中綠色植物經(jīng)光合作用合成碳水化合物，主要形成糖、淀粉、纖維素等。纖維素合成的數(shù)量zui大，貯量也zui多，是地球上很難被微生物分解的物質(zhì)。在好氧條件下，纖維素可被少數(shù)微生物氧化分解，zui終產(chǎn)生CO2和H2O。目前所知綠色木霉是分解纖維素zui強(qiáng)的微生物。

（C6H10O5）n+6nO2→6nCO2+5nH2O

在厭氧條件下，纖維素經(jīng)厭氧微生物發(fā)酵作用zui終產(chǎn)生CH4。

在自然界形成甲烷的地方主要有沼澤地、水稻田、井地、河湖淤泥及反芻動(dòng)物瘤胃。反芻動(dòng)物瘤胃具有產(chǎn)甲烷的良好條件，所以瘤胃被稱為產(chǎn)甲烷的天然能的連續(xù)發(fā)酵罐。

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種類

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*類叫發(fā)酵細(xì)菌。包括各種有機(jī)物分解菌，它們能分泌胞外酶，主要作用是將復(fù)雜的有機(jī)物分解成較為簡(jiǎn)單的物質(zhì)。例如多糖轉(zhuǎn)化為單糖，蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)化為肽或氨基酸，脂肪轉(zhuǎn)化為甘油和脂肪酸。

第二類叫產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細(xì)菌。其主要作用是前一類細(xì)菌分解的產(chǎn)物進(jìn)一步分解成乙酸和二氧化碳。

第三類細(xì)菌稱產(chǎn)甲烷菌。它們的作用是利用乙酸、氫氣和二氧化碳產(chǎn)生甲烷。 在實(shí)際的發(fā)酵過(guò)程中這三類微生物既相互協(xié)調(diào)，又相互制約，共同完成產(chǎn)沼氣過(guò)程。

操作過(guò)程

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*階段是含碳有機(jī)聚合物的水解。纖維素、半纖維素、果膠、淀粉、脂類、蛋白質(zhì)等非水溶性含碳有機(jī)物，經(jīng)細(xì)菌水解發(fā)酵生成水溶性糖、醇、酸等分子量較小的化合物，，以及氫氣和二氧化碳；

第二階段是各種水溶性產(chǎn)物經(jīng)微生物降解形成甲烷底物，主要是乙酸、氫氣和二氧化碳；

第三階段是產(chǎn)甲烷菌轉(zhuǎn)化甲烷底物生成CH4和CO2。另外，在沼氣發(fā)酵過(guò)程中還存在某些逆向反應(yīng)，即由小分子合成大分子物質(zhì)的微生物過(guò)程；

從有機(jī)物質(zhì)厭氧發(fā)酵到形成甲烷，是非常復(fù)雜的過(guò)程，不是一種細(xì)菌所能完成的，是由很多細(xì)菌參與聯(lián)合作用的結(jié)果。

（1）聯(lián)合作用 從有機(jī)物到甲烷形成，是由很多細(xì)菌聯(lián)合作用的結(jié)果。甲烷細(xì)菌在合成的zui后階段起作用。它利用伴生菌所提供的代謝產(chǎn)物H2、CO2等合成甲烷。整個(gè)過(guò)程可分以下幾個(gè)階段：

以上幾個(gè)階段不是截然分開(kāi)的，沒(méi)有明顯的界限，也不是孤立進(jìn)行的，而是密切在一起互相交叉進(jìn)行的。

（2）種間H2的轉(zhuǎn)移作用在沼氣發(fā)酵過(guò)程中，產(chǎn)酸菌、伴生菌發(fā)酵有機(jī)物產(chǎn)H2，H2又被甲烷細(xì)菌用于還原CO2合成CH4。

伴生菌和甲烷細(xì)菌在發(fā)酵過(guò)程中形成了共生關(guān)系，S-菌系分解乙醇產(chǎn)H2，H2對(duì)它繼續(xù)分解乙醇有阻抑作用，而MOH-菌系可利用H2，這樣又為S-菌系清除了阻抑，兩者在一起生活互惠互利，單獨(dú)存在都生活不了。

（3）由乙酸產(chǎn)生甲烷乙酸是有機(jī)物在厭氧發(fā)酵過(guò)程中主要中間代謝產(chǎn)物，也是形成甲烷的重要中間產(chǎn)物。McCarty實(shí)驗(yàn)證明，有機(jī)物發(fā)酵分解產(chǎn)生乙酸形成甲烷，約占甲烷總生成量的72%，由其他產(chǎn)物形成甲烷約占28%。由乙酸形成甲烷過(guò)程也是很復(fù)雜的，用14C示蹤原子試驗(yàn)表明，由乙酸形成甲烷有兩種途徑：

①由乙酸的甲基形成甲烷

②由乙酸轉(zhuǎn)化為CO2和H2形成甲烷

沼氣發(fā)酵是一個(gè)極其復(fù)雜的生物化學(xué)過(guò)程，包括各種不同類型微生物所完成的各種代謝途徑。這些微生物及其所進(jìn)行的代謝都不是在孤立的環(huán)境中單獨(dú)進(jìn)行，而是在一個(gè)混雜的環(huán)境中相互影響。它們之間的互相作用包括有不產(chǎn)甲烷細(xì)菌和產(chǎn)甲烷細(xì)菌之間的作用；不產(chǎn)甲烷細(xì)菌之間的作用和甲烷細(xì)菌之間的作用。

主要特點(diǎn)

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在沼氣發(fā)酵過(guò)程中，不產(chǎn)甲烷細(xì)菌和產(chǎn)甲烷細(xì)菌之間，相互依賴，互為對(duì)方創(chuàng)造與維持生命活動(dòng)所需要的良好環(huán)境條件，但它們之間又互相制約，在發(fā)酵過(guò)程中總處于平衡狀態(tài)。它們之間的主要關(guān)系表現(xiàn)下列幾方面：

提供基質(zhì)

①不產(chǎn)甲烷細(xì)菌為產(chǎn)甲烷細(xì)菌提供生長(zhǎng)和產(chǎn)甲烷所需要的基質(zhì)

不產(chǎn)甲烷細(xì)菌可把各種復(fù)雜的有機(jī)物，如碳水化合物、脂肪、蛋白質(zhì)等厭氧分解生成H2、CO2、NH3、VFA、甲醇、丙酸、丁酸等，丙酸、丁酸還可被氫細(xì)菌和乙酸細(xì)菌分解轉(zhuǎn)化成H2、CO2和乙酸，為甲烷細(xì)菌提供了合成細(xì)胞質(zhì)和形成甲烷的碳前體，電子供體——氫供體和氮源，使甲烷細(xì)菌利用這些物質(zhì)zui終形成甲烷。

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創(chuàng)造條件

②不產(chǎn)甲烷細(xì)菌為產(chǎn)甲烷細(xì)菌創(chuàng)造了適宜的氧化還原電位條件

在沼氣發(fā)酵初期，由于加料過(guò)程中使空氣帶入發(fā)酵裝置，液體原料里也有溶解氧，這顯然對(duì)甲烷細(xì)菌是很有害的。氧的去除需要依賴不產(chǎn)甲烷細(xì)菌的氧化能力把氧用掉。因此，降低了氧化還原電位。在發(fā)酵裝置中，各種厭氧性微生物如纖維素分解菌、硫酸鹽還原細(xì)菌、硝酸鹽還原細(xì)菌、產(chǎn)氨細(xì)菌、產(chǎn)乙酸細(xì)菌等，對(duì)氧化還原電位的適應(yīng)性也各不相同，通過(guò)這些細(xì)菌有順序地交替生長(zhǎng)活動(dòng)，使發(fā)酵液料中氧化還原電位不斷下降，逐步為甲烷細(xì)菌的生長(zhǎng)創(chuàng)造了適宜的氧化還原電位條件，使甲烷細(xì)菌能很好的生長(zhǎng)。

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