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这是农业部沼气实验干发酵ppt，包括了沼气的基本性质与沼气发酵原理，沼气的基本性质与用途，沼气发酵原理等内容，欢迎点击下载。
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生物质能工程
第二章 沼气与
沼气发酵
本章主要内容
第1节 沼气的基本性质与沼气发酵原理 沼气的基本性质与用途 沼气发酵原理
第2节沼气发酵的主要影响因素 沼气发酵原料的配比 沼气发酵原料的产气特性 沼气发酵工艺条件
第3节 沼气发酵工艺类型
第1节 沼气发酵与沼气发酵微生物
1.1概念：沼气与厌氧发酵
沼气
沼气是有机物质厌氧发酵的产物，是一种可燃的混合气体。其主要成分是甲烷（CH4）和二氧化碳（CO2 ），以及少量的氮、氢、氧、氨、一氧化碳（CO）和硫化氢（H2S）等气体。
沼气厌氧发酵
是指有机物（如农作物秸杆、人畜粪便，垃圾以及有机废弃物等）在厌氧条件下，被沼气微生物分解代谢，最后形成以CH4和CO2为主的混合气体，是一个生物化学过程。
沼气的主要成分
1.2沼气的基本性质与用途
常温常下是无色气体，因含有少量H2S而有臭鸡蛋气味。 主要成分是甲烷，故其理化性质也与甲烷类似。
甲烷的热值相当高，最高燃烧温度可达1400℃，是一种优质的气体燃料； 沼气中因含有较多不可燃的CO2和其他气体，热值相应降低，最高燃烧温度1200℃；
甲烷比空气轻得多，而沼气比空气轻6%～8%，在0℃ 时的密度为1.19～1.22 kg/m3，在空气中容易扩散；
甲烷的临界液化温度低而临界液化压力高－－沼气很难液化；
甲烷在水中的溶解度很低，常温常压下单位体积的水只能溶解0.03单位体积的甲烷－－可用排水法收集沼气和水封法贮存沼气。
沼气的用途：
(1) 燃烧供热。
(2) 沼气发电及热电联产。
(3) 沼气燃料电池。
(4) 代用管道天然气和用作汽车燃料。
(5) 用作化工生产原料。
燃烧供热
以沼气为中心的生态模式
沼气发电及热电联产
沼气机车
1.3 沼气发酵原理
1.3.1沼气发酵微生物
存在：甲烷菌在自然界分布广泛，如湖泊、沼泽、土壤中，池塘污泥中，下水道污泥、腐烂秸杆堆以及城乡垃圾堆中等； 一些高等动植物体内。
沼气发酵微生物种类
根据最适生长温度，可划分为中温菌群(30 ～40℃)和高温菌群(55～60℃)。
（1）不产甲烷菌
不产甲烷菌：将复杂的有机物变成简单的小分子量的物质。 不产甲烷细菌按照在生长过程中对氧气的要求分好氧菌、专性厌氧菌和兼性厌氧菌3类。其中专性厌氧菌数量最大，是在不产甲烷阶段起主要作用的菌类。
作用： 沼气发酵原料中所含的碳水化合物、蛋白质和脂肪等有机物，通过不产甲烷菌的液化作用形成可溶性的简单化合物，进入细胞内进行各种分解作用，形成有机酸、醇、酮以及二氧化碳、氢气、氨气和硫化氢等产物。 产甲烷菌不能直接利用原料中的有机物，只有通过不产甲烷菌的作用，将有机物降解为简单的小分子化合物后才能被产甲烷菌利用。
（2）产甲烷菌：
属于水生古细菌门，不能利用糖类等有机物作为能源和碳源，大多数产甲烷菌能够利用硫化物，许多产甲烷菌的生长还需要生物素。
对氧和氧化剂非常敏感，只能利用比较简单的有机化合物和无机化合物，而且生长缓慢。产甲烷菌中存在对氧极为敏感的F420因子，即使存在微量的氧都会对产甲烷菌造成不利影响。
所有产甲烷菌都能利用氢气和二氧化碳产生甲烷，其中绝大多数还能利用甲酸、甲醇和乙酸。 在自然界沼气发酵中，乙酸是产甲烷的关键性物质，大约70%的甲烷来自于乙酸。
马泽氏甲烷八叠球菌 甲烷菌的繁殖倍增时间一般都比较长，达4～6 d。 产甲烷菌有八叠球状、杆状、球状和螺旋状4种形态
⑶沼气发酵微生物之间的关系
①不产甲烷菌为产甲烷菌提供生长活动所需的物质和养分；产甲烷菌帮助不产甲烷菌为其生化反应解除反馈抑制。
②不产甲烷菌为产甲烷菌创造适合其生长和产甲烷的厌氧环境。
③不产甲烷菌与产甲烷菌共同调节维持沼气池中的pH值，使其保持在一个适宜的状态。
1.3.2沼气发酵原理
沼气发酵过程，实质上是微生物的物质代谢和能量转换过程，有机物约有90%被转化为沼气，10%被沼气微生物用于自身的消耗。
1979年，M.P．Bryant根据大量科学事实，提出三阶段厌氧发酵理论。
第一阶段：液化阶段 由微生物的胞外酶，对有机物质进行体外酶解，把固体有机物转变成可溶于水的物质。这些水解产物可以进入微生物细胞，并参与细胞内的生物化学反应。
第二阶段：产酸阶段 上述水解产物进入微生物细胞后，在胞内酶的作用下，进一步将它们分解成小分子化合物，其中主要是挥发性酸，故此阶段称为产酸阶段。参与这一阶段的细菌，统称为产酸菌。
第三阶段：产甲烷阶段 产氨细菌大量繁殖和活动，氨态氮浓度增高，挥发酸浓度下降，产甲烷菌大量繁殖。产甲烷菌利用简单的有机物、二氧化碳和氢等合成甲烷。 在这个阶段中合成甲烷主要有三种途径。
（1） 由醇和二氧化碳形成甲烷 2CH3CH2OH + CO2 → 2CH3COOH + CH4 4CH3OH → 3CH4 + CO2 + 2H2O
（2） 由挥发酸形成甲烷 2CH3CH2CH2COOH + 2H2O + CO2 → 4CH3COOH + CH4 CH3COOH → CH4 + CO2
（3） 二氧化碳被氢还原形成甲烷 CO2 + 4H2 → CH4 + 2H2O
沼气发酵的3个阶段的关系
3个阶段是相互连接、交替进行的，它们之间保持动态平衡。 在正常情况下，有机物质的分解消化速度和产气速度相对稳定。如果平衡被破坏，就会影响产气。
若液化阶段和产酸阶段的发酵速度过慢，产气率就会很低，发酵周期就变的很长，原料分解不完全，料渣就多。 但如果前两个阶段的发酵速度过快而超过产甲烷速度，则会有大量的有机酸积累起来，出现酸阻抑，也会影响产气，严重时会出现“酸中毒”，而不能产生沼气（甲烷）。
第2节 沼气发酵的主要影响因素
2.1 沼气发酵原料
沼气发酵原料既是生产沼气的物质基础，又是沼气微生物进行正常生命活动所需的营养和能量的物质来源。
日常生活中的农作物秸杆、杂草、树叶等； 猪、牛、马、羊、鸡等家畜家禽的粪便； 农业、工业产品的废水废物（如豆 制 品 废水、酒糟和 豆 渣 等）； 水生植物等。
2.1.1 测定沼气发酵原料中有机质的量
（1） 总固体（TS）和挥发性固体（VS）
总固体（TS），又称干物质，是指发酵原料除去水分以后剩下的物质。
测定方法为：把 样 品 放在105℃的烘箱中烘干至恒重，此时物质的质量就是该样 品 的总固体质量。
计算式如下:
挥发 性 固体（VS），是指原料总固体中除去灰分以后剩下的物质。
测定方法为：将原料总固体样 品 在500～550℃温度下灼烧1小时，其减轻的质量就是该样 品 的挥发 性 固 体质量，余下的物质是样 品 的灰分，其质量是该样 品灰分的质量。
计算式如下:
农村常用发酵原料总固体含量（近似值）%
（2） 生化需氧量（BOD）
BOD是指微生物将溶液中的有机质分解所消耗氧的量，称生化需氧量。
BOD测定：测定生化需氧量要保持一定的温度和一定的时间，通常在20℃下，经5天培养后所消耗的溶解氧量，用BOD5表示，单位为kg/m3。
（3） 化学需氧量（COD）
COD是指在一定条件下，溶液中有机质与强氧化剂重铬酸钾作用所消耗氧的量，即称为化学需氧量。单位为kg·m-3或mg·L-1 。1千克COD可能生产CH4约0.35m3 。
COD和BOD被普遍用来表示原料中含有机质的量，BOD基本上反映了能被微生物分解的有机质的量。不易被微生物分解的物质，其COD可能比BOD大得多。生活污水的BOD与COD之比常在0.4～0.8之间。
2.1.2 发酵原料的配比
⑴碳氮比
碳氮比是指发酵原料中所含的碳素和氮素量之比，常用符号C/N表示。
沼气发酵原料的碳氮比是根据微生物所需要的营养物质而定的。 碳元素为沼气微生物的生命活动提供能源，又是形成甲烷的主要物质； 氮元素是构成沼气微生物细胞的主要物质。
C/N对沼气发酵的影响
微生物对碳素和氮素的需求量有一定的比例。如果沼气发酵原料中的C/N过高，例如30：1以上，发酵就不易启动，而且产气效果不好。 当C/N过小时，过量的氮变成可溶性氮，导致料液“氨中毒”，会使发酵停止。
发酵原料碳氮比的计算公式:
例：要配成碳氮比为25：1的混合沼气发酵原料，现有玉米杆500kg，人粪80kg，还需加入多少猪粪？
解： 设需要猪粪Xkg
查表可知：玉米杆、人粪和猪粪的C、N含量分别为40%、0.75%， 2.5%、0.85%， 7.8%、0.6%.
则:
⑵发酵料液的浓度
是指沼气发酵料液中发酵物质的百分含量。
采用发酵物质总固体（TS）表示则称总固体浓度TS%；采用挥发性固体（VS）表示则称挥发性VS%；
例：使用猪粪为单一原料的消化器原料，发酵料液部重量为4000kg，所投猪粪中总固体量为320kg，则
要按照一定浓度来配制发酵料液，已知道投料原料数量，计算加水量：
2.1.3沼气发酵原料的产气特性
（1） 产气率 (原料产气率、池容产气率)
①原料产气率 是指单位原料质量在整个发酵过程中的产气量。说明在一定的发酵条件（即配料、温度、时间、浓度、酸碱度等）下，原料被利用水平的高低。
原料产气率的表示方法如下:
②池容产气率 是指沼气池（消化器）单位容积每天生产沼气量的多少。其表示单位为 “m3/(m3.d)”。 池容产气率说明装置被利用水平的高低。
原料产气率和池容产气率说明了原料和装置被利用水平的高低，这两个指标是衡量沼气生产水平的重要参数。 使用它来评价消化器时，要考虑二者的发酵条件和生产状况。
（2） 产气速度
产气速度是指发酵原料投入消化器后产生沼气快慢的程度。
知道了产气速度，便于掌握消化器产气规律，从而可以确定消化器进料、出料的时间。
秸杆类原料木质纤维含量高，碳氮比高，分解速度慢； 粪便类原料碳氮比低，分解较快； 有机废水含有不同量的蛋白质、类脂和碳水化合物，也都比天然有机质（光合作用产物）易于分解。
（3）发酵原料产气量的估算
各种发酵原料能够转变成沼气（甲烷）的最大数量称为“理论产气量”，也可以称为发酵原料的“产气潜力”。 理论产气量的大小取决于该发酵原料中的碳水化合物、蛋白质和类脂化合物等有机物的含量。
不同的发酵原料，其产气潜力不同； 同一类发酵原料，由于来源、存放时间等条件的不同，其有机物含量会有所变化，产气潜力也有一定的变化。
在日常的沼气发酵中，原料不可能完全分解。即使分解的原料也有一部分转化为污泥和菌体以及其他的产物而不能变成沼气。所以实际的原料产气量比理论产气量要低。 在中温发酵条件下，猪粪、牛粪实际产气量占理论产气量的70％左右，稻草占44％左右。
2.2 沼气发酵工艺条件
2.2.1发酵环境
沼气发酵的环境因素主要指厌氧环境、温度和pH
（1）严格的厌氧环境
沼气发酵微生物包括产酸菌和产甲烷菌两大类，它们都是厌氧性细菌，尤其是产甲烷菌是严格厌氧菌，对氧特别敏感。 厌氧程度一般用氧化还原电位或称氧化还原势来表示，单位是mV，一种物质的氧化程度愈高则电势趋于正，而物质还原程度愈高则电势趋于负，厌氧条件下氧化还原电位是负值。 沼气正常发酵时氧化还原电位一般均低于-300 mV。
（2）发酵温度
沼气发酵微生物是在一定的温度范围进行代谢活动，可以在8～65℃产生沼气，温度高低不同产气速度不同。 在8～65℃范围内，温度越高，产气速率越大，但不是线性关系。
40～50℃是沼气微生物高温菌和中温菌活动的过度区间，它们在这个温度范围内都不太适应，因而此时产气速率会下降。
当温度增高到53～55℃时，沼气微生物中的高温菌活跃，产沼气的速率最快。
沼气发酵温度突然变化，对沼气产量有明显影响，温度突变超过一定范围时，则会停止产气。
产气的两个高峰：
35℃左右—中温发酵
54℃左右—高温发酵
（3） pH值
沼气微生物最适宜的pH值范围是6.8～7.4。 一般来说，当pH值﹤6或﹥8时，沼气发酵就要受到抑制，甚至停止产气。
采用测定挥发酸来控制投料量可以做到精确管理。
给消化器投料时，要根据pH值来控制投料量。 若投料量过多，形成冲击负荷，会造成产酸过多。 在间断投料时，料液的pH值应在7上下为宜，当pH低于6.8时，产甲烷菌的生命活动将受到抑制，正常发酵将遭到破坏。
当消化器出现超负荷情况时，一方面停止进料，一方面在必要时可以投加碱性物质（如石灰水），提高消化器内的pH值，使发酵过程得到比较快的恢复。 在投料以后pH值不应低于6.5。当pH值﹤6时，则应大量投入接种物或重新进行起动。
2.2.2 发酵物料
（1）接种物 接种物中的有效成分是活的沼气微生物群体，不同来源的接种物其活性不同。择活性强的接种物，要占投料量20%～30%。
①接种物的作用 ：在沼气发酵池启动运行时，要加入足够的所需微生物。沼气发酵必须有大量菌种，而且接种量的大小与发酵产气有直接的关系。 如：原料以堆沤而又添加活性污泥做接种物，产甲烷速度很大，第6天所产沼气中的甲烷含量可达50%以上，发酵33 d甲烷含量达到72%左右。 注意： 如果需要进行高温发酵，那么必须使用高温发酵的菌种； 相应地中温发酵则需使用中温发酵的菌种。 绝对不能使用中温发酵的菌种给高温发酵接种，否则不能达到预期效果，因为不同温度下的菌落具有不同的生理特 性。
②接种物的富集培养 为了获得足够的质量好的接种物
培养方法： 选择活性较强的污泥或是人畜粪便等，添加适量（菌种量的5～10%）有机废水或作物秸秆等，装入可密封的容器内， 在适宜的温度条件下（常温15～25℃，中温35℃左右，高温54℃左右），厌氧培养7～8d，控制pH=6.8～7.5，再加入适量的有机废水，重复操作，扩大接种数量。
（1）接种物
③接种物的来源： 城市下水污泥、湖泊和池塘底部的污泥以及粪坑底部沉渣，屠宰场污泥和食品加工厂污泥，污水处理厂厌氧消化池里的活 性 污泥，沼气池本身的污泥。
④接种量 农村沼气发酵来说，采用下水道污泥作为接种物时，接种量一般为发酵料液的10%～15%；当采用原沼气池发酵液作为接种物时，接种数量应占总发酵料液的30%以上；若以底层污泥做接种物，接种数量应占总发酵料液的10%以上。
（2）发酵原料 原料既是产生沼气的基质，又是沼气发酵微生物赖以生存的养料来源。
①发酵原料的种类
各种发酵原料的产气量和产气速率有所不同（表2-6）。在35℃条件下常用原料每千克干物质的产气量为0. 3～0.5 m3，在20℃条件下为表2-6所列产气量的60%。
②沼气发酵原料的配比
根据农村沼气原料的来源、数量和种类，合理搭配进料。同时要注意含碳素原料和含氮素原料的合理搭配，即要有合适的碳氮比。
一般鲜粪和作物秸秆的重量比应控制在2:1左右， 碳氮比以20～30:1为佳； 碳、氮、磷比例以，10:4:0.8为宜。 对于以生产农副产 品 的污水为原料的，一般氮、磷含量均能超过规定比例下限，不需要另外投加。 但对一些工业污水，如果氮、磷含量不足，应补充到适宜值。
③原料的预处理
原因：农作物秸杆Ｃ含量高，难消化： 木质素很难被细菌分解利用；纤维素分解慢； 表面蜡质不易被微生物破坏；直接下池会大量漂浮结壳。
预处理方法：
A.切碎或粗粉碎
用铡刀将秸杆切成60mm左右长短，或进行粗粉碎。可以破坏秸杆表面的蜡质层，而且增加了发酵原料与细菌的接触面，可以加快原料的分解利用。同时，也便于进出料。 经此处理，产气量可提高20%左右。
B.堆沤处理
堆沤处理是先将秸杆进行好氧发酵，然后再将堆沤过的秸杆进沼气池进行厌氧发酵。 秸杆经过堆沤后，纤维束变得松散，这样扩大了纤维素与细菌的接触面，可以加快纤维素的分解，进而加快沼气发酵过程的进行；
（3）适宜的料液浓度 发酵料液浓度是指原料的总固体（或干物质）重量占发酵料液重量的比例(%)。
能够进行沼气发酵的发酵料液浓度范围是很宽的，以1%～30%甚至更高的浓度都可以
农村沼气池内发酵料液浓度应随季节变化而不同。 在夏季，发酵料液浓度可以低些，要求浓度在7%左右；冬季浓度应高一些，为10%左右。
发酵料液的浓度太低或太高，对产生沼气都不利。 浓度太低时，会降低沼气池单位容积中的沼气产量，不利于沼气池的充分利用； 浓度太高时，不利于沼气细菌的活动，发酵料液不易分解，使沼气发酵受到阻碍，产气慢而少。
2.2.3 发酵过程调控
定向人为地控制沼气发酵全过程中的搅拌、有机负荷、压力及添加剂和抑制剂等影响因子，可以缩短沼气生产的周期，而且会使反应体系内的微生物的生长代谢能力得到最大的释放。
（1）添加剂和抑制剂
①添加剂： 能促进有机物分解并提高沼气产量的物质。 包括一些酶类、无机盐类、有机物和其它无机物等。 纤维纤维素酶、尿素、ＣaCO3、黑曲霉、稀土元素（Ｒ2Ｏ2）、Na、K、Ca、Mg等、活性炭粉末、甲醇和醋酸钠、硫酸锌等
②抑制剂： 对沼气发酵微生物的生命活动起抵制作用的物质。 挥发酸、氨态氮（NH3-N）浓度过高时、各种农药、很多盐类，特别是金属离子浓度过高时。
当钠浓度高于8 000 mg/L、钾浓度高于12 000 mg/l。、钙浓度高于8 000 mg/L和镁浓度高于3 000 mg/L时，都对发酵过程产生强烈的抑制作用。
（2）搅拌
目的是使发酵原料分布均匀，防止大量原料浮渣结壳，增加沼气微生物与原料的接触面，提高原料利用率，加快发酵速度，提高产气量。图2表示了几种搅拌方法。
（3）压力
压力会影响气体的组成成分，也会影响产气量。 储气的压力保持在980.7 Pa (100 mmH2O)的比对照6 864.9 Pa (700 mmH2O)的总产气量高15%。
主要原因： 甲烷菌对压力变化极为敏感。在进料、出料和沼气消耗时，沼池中的压力发生变化，对甲烷菌的生命活动有抑制作用。甲烷菌能适应较大的静水压力，约40米或更高，但它需要工艺来稳定压力。
稳定压力的方法：
（1）保留足够的贮气空间，使得用气时气压变化不致过大；
（2）进料和出料的速度尽量保持一致，所进新鲜原料和所排出的废料体积应相等；
（3）大型沼气池应设置贮气装置。 如我国农村推广的一种分离式浮罩沼气池，可保持比较稳定的气压。
（4）有机负荷
有机负荷指废水处理中每单位体积(m3)废水或发酵罐的单体容积每天去除废水中有机物质的数量，常用kg(TS)/(m3．d)或kg(VS)/(m3．d)及kg(COD)/(m3．d)来表示。
若有机负荷太低，由于营养物质不足，会使微生物处于饥饿状态而导致发酵效率下降； 若有机负荷太高，微生物会处于超负荷状态，从而导致发酵体系内的酸化速度大于甲烷化速度，造成有机酸的积累，使产气机制受到抑制，发酵不能继续进行。因此应尽可能避免超负荷。
沼气发酵的处理能力： 中温发酵为2～3 kg(COD)/(m3．d)，高温发酵为5 kg( COD)/(m3 ．d)。 自然发酵则大大低于上两种发酵的处理能力。 在处理中如能提高污泥的浓度，可以显著地提高处理能力。
与有机负荷量密切相关的因素是投料率和滞留期。 投料率是指每天向发酵罐单位容积投入的原料量[kg (TS)/(m3 ．d)]，同时排出等量的旧料。 滞留期则是指原料在发酵罐内的相对停留时间，以d或h为单位。
第3节 沼气发酵工艺类型
沼气发酵工艺类型
沼气发酵工艺： 是指沼气发酵从配料入池到产出沼气的一系列操作步骤、过程和所控制的条件。
按照沼气发酵的温度、进料方法、装置类型以及作用方式、发酵液的状态等可以把沼气发酵工艺分若干类型。
沼气发酵工艺类型
（一）按照沼气发酵的温度分类
通常以沼气发酵温度区分为：高温发酵、中温发酵和常温发酵工艺。
（1）、常温发酵工艺
常温发酵工艺指在自然温度下进行沼气发酵，发酵温度受气温影响而变化。我国农村户用沼气池基本上采用这种工艺。
特点：
发酵料液的温度随气温、地温的变化而变化，一般料液温度最高时为25℃，低于10℃以后，产气效果很差。
优点－－不需要对发酵料液温度进行控制，节省保温和加热投资，沼气池本身不消耗热量；
缺点－－同样投料条件下，一年四季产气率相差较大。
南方农村沼气池在地下，还可以维持用气量。 北方的沼气池则需建在太阳能暖圈或日光温室下，这样可确保沼气池安全越冬，维持正常产气。
（2）、中温发酵工艺
指发酵料液温度维持在35±2℃的范围之间。
特点：
与高温发酵相比，消化速度稍慢一些，产气率要低一些，但维持中温发酵的能耗较少，沼气发酵能总体维持在一个较高的水平，产气速度比较快，料液基本不结壳，可保证常年稳定运行。
为减少维持发酵装置的能量消耗，工程中常采用近中温发酵工艺，其发酵料液温度为25~30℃。该工艺因料液温度稳定，产气量也比较均衡。
总之，与经济发展水平相配套，工程上采取增温保温措施是必要的。
（3）、高温发酵工艺
指发酵料液温度维持50~60℃的范围之间，实际控制温度多在53±2℃。
特点：
微生物生长活跃，有机物分解速度快，产气率高，滞留时间短。
采用高温发酵可以有效地杀灭各种致病菌和寄生虫卵，具有较好的卫生效果，从除害灭病和发酵剩余物肥料利用的角度看，选用高温发酵是较为实用的。
但要维持消化器的高温运行，能量消耗较大。
一般情况下，在有余热可利用的条件下，可采用高温发酵工艺，如处理经高温工艺流程排放的酒精废醪、柠檬酸废水和轻工食品废水等。
（二）按照进料方式分类
沼气发酵微生物的新陈代谢是一个连续过程，根据该过程中的投料方式的不同，可分为连续发酵、半连续发酵和批量发酵三种工艺。
（1）、批量发酵工艺 发酵原料成批量地一次投入沼气池，待其发酵完后，将残留物全部取出，又成批地换上新料，开始第二个发酵周期，如此循环往复。
特点：
优点－－投料启动成功后，不再需要进行管理，简单省事； 缺点－－产气分布不均衡，高峰期产气量高，其后产气量低，因此所产沼气适用性较差。
农村小型沼气干发酵装置和处理城市垃圾的“卫生坑填法”均采用这种发酵工艺。
（2）、半连续发酵工艺
沼气发酵装置初始投料发酵启动一次性投入较多的原料（一般占整个发酵周期投料总固体量的1/4~1/2）； 经过一段时间，开始正常发酵产气，随后产气逐渐下降，此时就需要每天或定期加入新物料，以维持正常发酵产气。
特点：
比较容易做到均衡产气和计划用气，能与农业生产用肥紧密结合，适宜处理粪便和秸秆等混合原料。
我国农村的沼气池大多属于此种类型。 “三结合”沼气池，就是将猪圈、厕所里的粪便随时流入沼气池，在粪便不足的情况下，可定期加入铡碎并堆沤后的作物质秸秆等纤维素原料，起到补充碳源的作用。
（3）、连续发酵工艺
沼气池发酵启动后，根据设计时预定的处理量，连续不断地或每天定量地加入新的发酵原料，同时排走相同数量的发酵料液，使发酵过程连续进行下去。
特点：
发酵装置不发生意外情况或不检修时，均不进行大出料。
采用这种发酵工艺，沼气池内料液的数量和质量基本堡持稳定状态，因此产气量也很均衡。
工艺流程先进，但发酵装置结构和发酵系统比较复杂，造价也较昂贵，要求有充分的物料保证，否则就不能充分有效地发挥发酵装置的负荷能力，也不可能使发酵微生物逐渐完善和长期保存下来。因为连续发酵，不致因大换料等原因而造成沼气池利用率上的浪费，从而使原料消化能力和产气能力大大提高。
适用于大型的沼气发酵工程系统。 如大型畜牧场粪污、城市污水和工厂废水净化处理，多采用连续发酵工艺。
（三）按照装置类型分类
（1）、无搅拌式发酵工艺
无搅拌且料液分层。 上层为浮渣层，中层为清液层，中下层为活性层，下层为沉渣层。
特点：
沼气池未设置搅拌装置，无论发酵原料为非匀质的（草粪混合物）或匀质的（粪），只要其固形物含量较高，在发酵过程中料液会出现分层现象。
该发酵工艺因沼气微生物不能与浮渣层原料充分接触，上层原料难以发酵，下层常常又占有越来越多的有效容积，因此原料产气率和池容产气率均较低，并且必须采用大换料的方法排除浮渣和沉淀。
（2）、全混合式发酵工艺
采用了混合措施或装置，池内料液处于完全均匀或基本均匀状态，因此微生物能和原料充分接触，整个投料容积都是有效的。
特点：
消化速度快、容积负荷率和体积产气率高。
处理禽畜粪便和城市污泥的大型沼气池属于这种类型。
（3）、塞流式发酵工艺
采用这种工艺的料液，在沼气池内无纵向混合，发酵后的料液借助于新鲜料液的推动作用而排走。
特点：
能较好地保证原料在沼气池内的滞留时间，但在实际运行过程中，完全无纵向混合的理想塞流方式是没有的。
许多大中型畜禽粪污沼气工程采用这种发酵工艺。
（四）按照作用方式分类
根据沼气发酵分为“水解——产酸——产甲烷”三个阶段理论，以沼气发酵不同阶段，可将发酵工艺划分为混合（单相）发酵工艺和两相（步）发酵工艺。
（1）、混合发酵工艺（单相发酵）
将沼气发酵原料投入到一个装置中，使沼气发酵的产酸和甲烷阶段合二为一，在同一装置中自行调节完成。
特点：
从充分提取生物质能量、杀灭虫卵和病菌的效果以及合理解决用气、用肥的矛盾等方面看，该工艺很不完善，产气效率也比较低。 但该工艺流程的装置结构比较简单，管理比较方便，因而修建和日常管理费用相对来说，比较低廉。
我国农村全混合沼气发酵装置，大多数采用这一工艺。
（2）、两相发酵工艺
也称两步发酵，或两步厌氧消化。 该工艺是根据沼气发酵三个阶段的理论，把原料的水解、产酸阶段和产甲烷阶段分别安排在两个不同的消化器中进行。 水解、产酸池通常采用不密封的全混合式或塞流式发酵装置，产甲烷池则采用高效厌氧消化装置，如污泥床、厌氧过滤等。
一般第一级发酵装置主要是发酵产气，装置安装有加热系统和搅拌装置，以利于产气量，产气量可占总产气量的50%左右； 未被充分消化的物料进入第二级消化装置，使残余的有机物质继续彻底分解，一般不需要搅拌和加温。 但若采用大量纤维素物料发酵，为防止表面结壳，仍需设备搅拌。
（五）按照发酵液的状态分类
（1）、液体发酵工艺
发酵料液的干物质浓度控制在10%以下，在发酵启动时，加入大量的水。
特点： 进出料方便。 出料时，发酵液如用作肥料，无论是运输、贮存或施用都不方便。对于干旱地区，由于水源不足，进行液体发酵也感到困难。
湿法发酵所面临的问题是发酵后大量沼渣和沼液的利用和消纳问题。
（2）、干发酵工艺
干发酵又称固体发酵，发酵原料的总固体浓度控制在20%以上。
特点：
干发酵用水量少，其方法与我国农村沤制堆肥基本相同。 干发酵工艺由于出料困难，不适合户用沼气采用。
问题： 易使发酵原料酸化，导致沼气发酵失败。 常用的解决方法有： ①加大接种物用量，使酸化与甲烷化速度能尽快达到平衡，一般接种物用量为原料量的1/3～1/2; ②将原料进行堆沤，使易于分解产酸的有机物在好氧条件下分解掉一大部分，同时降低了碳氮比(C／N)； ③原料中加入1%～2%的石灰水，以中和所产生的有机酸。
复习思考题
1．论述沼气发酵微生物的种类及其关系。
2．论述沼气发酵过程的3个阶段及其作用。
3．影响沼气发酵的关键因素包括哪些？
4．调节发酵物料pH的方法有哪些？
5．沼气厌氧发酵过程中搅拌的目的和作用是什么？
6．论述批量发酵的定义及其特点。
7．为什么沼气发酵过程中发酵物料浓度不能过高也不能过低？
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