沼气发酵是怎样一个过程?

你可以从这个方向下手：原水的含水量沼气的产生量（0.5-0.6m3/kgCOD),这个计算是基于有机物的去除沼气的含水率,一般为35度下,空气的饱和浓度,当然沼气中的水冷凝后回池的不算沼渣的产生量,沼渣的含水率,沼渣带走的水分池体的渗滤情况如果是蒸汽加热,直接加入法,需计算投加的蒸汽量；间接（换热）法不影响以上几个方面做一个平衡图,你就知道水的变化情况了.

C

压力超过6KPa.沼气产生的量会自动降低,但是不会停止.工业化生产沼气,有自动泄压装置.

这在专业中叫：接种物,简单说就是把自然界存在的甲烷菌引入到沼气池中,以便于物料发酵沼气.

在沼气发酵过程中,存在不产甲烷细菌和产甲烷细菌,不产甲烷细菌是好氧的,产甲烷细菌是厌氧的,在沼气发酵初期,由于加料过程中使空气带入发酵装置,这显然对甲烷细菌是很有害的.而不产甲烷细菌的可以把氧用掉.

解题思路：甲烷细菌是微生物学领域内某一类特殊细菌的统称，这类细菌的主要特点是可以通过新陈代谢释放出甲烷气体，甲烷气体俗称沼气，人类利用沼气做饭、照明，既解决了燃料困难，又减少了环境污染．据此解答：

（1）甲烷菌是一种厌氧菌，无氧时可以发酵分解有机物产生甲烷，故产甲烷细菌位于B瓶．
（2）生产沼气的原理是：沼气池里的人粪尿、禽畜粪尿和农作物秸秆中含有很多有机物，可以被甲烷细菌利用，在无氧的条件下通过呼吸作用（或发酵；或无氧呼吸），把其中的有机物分解，产生可燃性的甲烷气体（沼气），故当有气泡产生时表明沼气发酵过程开始；
（3）甲烷气体（沼气）是一种可燃性的气体，在导管3的末端用点燃的火柴点燃如果燃烧，说明有沼气产生．否则说明没有沼气产生．
故答案为：（1）B；
（2）有气泡产生；
（3）在导管3的末端用点燃的火柴点燃．

点评：
本题考点： 发酵技术在食品制作中的作用．

考点点评： 解答此题要掌握甲烷菌的特点和甲烷菌发酵的原理．

答案是D
题目问的是,能量的转化过程
A,重力势能转化成电能
B,热能转化成机械能转化成电能
C,能量的传递
D,前者是电取暖器的热能被杂草吸收后转化成生物能,保证杂草不被冻坏,起到取暖的工效,后者就很明显了!
从出题者的角度来考虑题目的用意,一些想法是可以的!但是要明白我们是做题目的!

C

沼气发酵的原理
沼气发酵又称厌氧消化 ,是指各种有机物在一定的水分、温度、厌氧条件下 ,被各类沼气发酵微生物 分解转化 ,最终生成沼气的过程.
(说明：① I、I I为三阶段理论,②I、II、II、IV、为四类群理论 )
沼气发酵过程的液化阶段
　　用作沼气发酵原料的有机物种类繁多,如禽畜粪便、作物秸秆、食品加工废物和废水,以及酒精废料 沼气发酵中食物链和能量分配图等,其主要化学成分为多糖、蛋白质和脂类.其中多糖类物质是发酵原料的主要成分,它包括淀粉、纤维素、半纤维 素、果胶质等.这些复杂有机物大多数在水中不能溶解,必须首先被发酵细菌所分泌的胞外酶水解为可溶 性糖、肽、氨基酸和脂肪酸后,才能被微生物所吸收利用.发酵性细菌将上述可溶 性物质吸收进入细胞后,经过发酵作用将它们转化为乙酸、丙酸、丁酸等脂肪酸和醇类及一定量的氢、二氧化碳.在沼气发酵测定过程中,发酵液中的乙酸、丙酸、丁酸总量称为中挥发酸(TVA).蛋白质类物质被发酵性细菌分解为氨基酸,又可被细菌合成细胞物质而加以利用,多余时也可以进一步被分解生成脂肪酸、氨和硫化氢等.蛋白质含量的多少,直接影响沼气中氨及硫化氢的含量,而氨基酸分解时所生成的有机酸类,则可继续转化而生成甲烷、二氧化碳和水.脂类物质在细菌脂肪 酶的作用下,首先水解生成甘油和脂肪酸,甘油可进一步按糖代谢途径被分解,脂肪酸则进一步被微生物分解为多个乙酸.
沼气发酵过程的产酸阶段
　　产氢产乙酸菌 　　发酵性细菌将复杂有机物分解发酵所产生的有机酸和醇类,除甲酸、乙酸和甲醇外 ,均不能被产甲烷菌所利用,必须由产氢产乙酸菌将其分解转化为乙酸、氢和二氧 化碳.
耗氢产乙酸菌 　　耗氢产乙酸菌也称同型乙酸菌,这是一类既能自养生活能异养生活的混合营养型细菌.它们既能利用 Hz+c0z生 成 乙酸 ,也能代谢产生乙酸.通过上述微生物的活 动,各种复杂有机物可生成有机酸和Hz/c0z等.
沼气发酵过程中的产甲烷阶段
　　产甲烷菌的类群 　　产甲烷菌包括食氢产甲烷菌和食乙酸产甲烷菌两大类群.在沼气发酵过程中,甲烷 的形成是由一群生理上高度专业化的古细菌一产甲烷菌所引起的,产甲烷菌包括食 氢产甲烷菌和食乙酸产甲烷菌,它们是厌氧消化过程食物链中的最后一组成员,尽 管它们具有各种各样的形态,但它们在食物链中的地位使它们具有共同的生理特性.它们在厌氧条件下将前三群细菌代谢终产物,在没有外源受氢体的情况下把乙酸 和 H2/CO2.转化为气体产 生-CH4/CO2,使有机物在厌氧条件下的分解作用以顺利完成.目前已知的甲烷产生过程由以上两组不同的产甲烷菌完成.
① 由C02和H2产生甲烷反应为 ：C02+4H2—CH4+ H20
② 由乙酸或乙酸化合物产生甲烷反应为：　　CH3C00H—CH4+CO2 ; CH 3COONH4+ H20—CH4+ NH4 HCO3
产甲烷菌的生理特性
① 产甲烷菌的生长要求严格厌氧环境 　　产甲烷菌广泛存在于水底沉积物和动物消化道等极端厌氧的环境中.
② 产甲烷菌食物简单产甲烷菌只能代谢少数几种碳素底物生成甲烷.
③ 产甲烷菌适宜生存在pH值中性条件下
④ 产甲烷菌生长缓慢
　　有人按生物化学转化过程将发酵过程分为:
水解作用
　　由棱菌属、拟杆菌属等细菌将碳水化合物和蛋白质等大分子有机质降解为小分子有机化合物,如葡萄糖、 沼气罐使用安装范例
氨基酸等；
发酵作用
　　由梭菌属、拟杆菌属及其他细菌（如乳酸菌类、丙酸杆菌属）进一步将水解的产物降解为小分子的醇类、有机酸类、二氧化碳、氢气、氨气等；
产乙酸和产氢作用
　　把发酵作用所产生的小分子醇类和一些脂肪酸降解为乙酸、甲酸、二氧化碳和氢.人们对这类细菌了解尚少,甚至连种、属都还没有明确.但已肯定这类细菌所产生的氢对其自身进一步生长繁殖有抑制作用.因此,产乙酸和氢的细菌,必须与能利用氢的细菌,如产甲烷细菌和伍氏乙酸杆菌等共同生存；
产甲烷作用
　　由产甲烷细菌将前3阶段所产生的氢气、二氧化碳以及甲酸、乙酸、甲醇和甲胺类等转化为甲烷.产甲烷细菌形态多样,但生理特性却大致相同,在缺氧条件下,均以甲烷为主要代谢产物.　　沼气发酵微生物之间的生态关系 　　在沼气发酵过程中,不产甲烷细菌和产甲烷细菌之间,相互依赖,互为对方创造与维持生命活动所需要的良好环境条件,但它们之间又互相制约,在发酵过程中总处于平衡状态.它们之间的主要关系表现在下列几方面：　　①不产甲烷细菌为产甲烷细菌提供生长和产甲烷所需要的基质 　　②不产甲烷细菌为产甲烷细菌创造了适宜的氧化还原电位条件 　　③不产甲烷细菌为产甲烷细菌清除了有害物质 　　④产甲烷细菌又为不产甲烷细菌的生化反应解除了反馈抑制 　　⑤不产甲烷细菌和产甲烷细菌共同维持环境中适宜的pH值

甲烷菌群、产氢产乙酸菌群、水解酸化菌群.作用机理：
粪便和熟化的秸秆等在发酵群菌的作用下,转化成简单的有机物；产氢产乙酸菌吧简单有机物氢、二氧化碳和乙酸；甲烷菌在把氢、二氧化碳和乙酸转化成甲烷.

1.发酵的概念：“发酵”这一词用的非常普遍.在生物氧化和能量代谢中,是指在无氧气的情况下,微生物体内葡萄糖被分解成二氧化碳和中间有机物,并释放能量,这一过程称为发酵（在有氧气的情况下,微生物体内的葡萄糖被氧化分解成二氧化碳和水,并释放能量,这一过程称为呼吸或氧化）.但是,在工农业应用微生物进行生产时,无论用好氧性微生物进行生产还是用厌氧性微生物进行生产,通称为发酵.因此,“发酵”专指利用微生物进行生产时生物物质的分解、合成过程.
2.发酵的类型：微生物发酵的类型极其多样.根据微生物对葡萄糖的发酵产物的不同,主要分为以下各类：
（1）乙醇发酵（酒精发酵）：进行乙醇发酵的微生物主要是酵母菌,如啤酒酵母等,此外还有少数种类的细菌也能进行乙醇发酵.乙醇发酵与酿酒、酒精生产、发面等有密切关系.其原理是酵母菌在缺氧的条件下,将葡萄糖经糖酵解途径产生丙酮酸,然后,丙酮酸脱羧生成乙醛,乙醛还原成乙醇.酵母菌用于酿酒或酒精生产,常用的原料物质是：糖类物质如甜菜、糖蜜、果汁等；淀粉物质如玉米、高粱、谷物、薯类等；纤维物质如木屑、芦草等.用淀粉或纤维物质为原料时,必须先经过糖化过程,是由其它微生物完成的,酵母菌不能直接发酵淀粉和纤维.
（2）乳酸发酵：乳酸发酵主要是乳酸细菌在厌氧条件下进行的发酵作用.它们利用糖经糖酵解途径生成丙酮酸,丙酮酸再还原产生乳酸.根据发酵产物的区别又分为同型乳酸发酵（产物中只有乳酸的,如乳酸链球菌、乳酪链球菌、干酪乳杆菌等）和异型乳酸发酵（产物中除乳酸外还有乙酸、乙醇、CO2、H2的,如乳酸杆菌、明串珠菌等）.这二类乳酸发酵都能使乳类和食品酸化.我们日常生活中的牛奶变酸、腌泡菜、制作酸菜、青贮饲料和酸奶、奶酪的制作等,都是利用乳酸发酵.质量好的泡菜、酸菜中,主要是同型乳酸发酵作用,因为异型乳酸发酵产生的乳酸少,产物较复杂,容易造成其它腐败微生物的生长,影响发酵制品的质量.
（3）醋酸发酵：进行醋酸发酵的主要是各种醋酸细菌.这些细菌在有氧的条件下,通过有氧呼吸,将乙醇氧化,在获得能量的同时,产生醋酸.醋酸细菌广泛存在于自然界中.在果园土壤中、葡萄和其它浆果或酸败的食物表面,以及未杀菌的醋、果酒、啤酒、黄酒中,都有醋酸细菌.这些细菌都是需氧的小杆菌.醋酸细菌氧化乙醇的作用是酿醋工业的基础.传统酿醋过程是利用各种粮食作原料酿造.但是,醋酸细菌不能利用淀粉,所以在接种时,不仅要有醋酸细菌,还要接入酵母菌、霉菌.霉菌先将淀粉糖化成葡萄糖,酵母菌将葡萄糖发酵成酒,再由醋酸细菌氧化成醋.
（4）沼气发酵：沼气是有机物经厌氧微生物的发酵作用产生的可燃性气体,其中除主要成分甲烷（CH4）外,还有少量的H2、N2、CO2.有机物经发酵作用产生沼气的过程,是在无氧的条件下经多种微生物综合作用的结果.沼气发酵过程分成三个阶段：第一阶段是由厌氧和兼性厌氧细菌将纤维素、淀粉等糖类分解成单糖后,再形成丙酮酸；将蛋白质分解成氨基酸后,再形成有机酸；将脂类分解成甘油和脂肪酸后,再形成丙酸、乙酸、丁酸、乙醇、H2和CO2.第二阶段是产生氢产乙酸的细菌群,利用第一阶段产生的有机酸,分解成乙酸、H2和CO2.第三阶段由严格厌氧的产甲烷菌群来完成.产甲烷菌群可以利用CO2、甲醇、甲酸、乙酸、H2产生甲烷.甲烷细菌在自然界的沼泽、池塘的污泥、食草动物的粪便中存在,因此,进行沼气发酵的有机物可用性畜的粪便和塘泥.我国农村利用秸秆、杂草生产沼气,解决了燃料困难.沼气发酵后的残渣是优质、卫生的有机肥料.
以上叙述了四种发酵类型,除上述几种外,还有其它一些类型.

还有很多其它方法的.

沼气发酵工艺类型
（二）以发酵温度划分
沼气发酵的温度范围一般在10~60℃之间,温度对沼气发酵的影响很大,温度升高沼气发酵的产气率也随之提高,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、高温发酵工艺 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℃,该工艺的特点是微生物生长活跃,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.
2、中温发酵工艺 中温发酵工艺指发酵料液温度维持在35+-2℃的范围之间,与高温发酵相比,这种工艺消化速度稍慢一些,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℃.这种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、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.其特点是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.其好处是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；其缺点是同样投料条件下,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.
（三）以发酵阶段划分
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单相发酵工艺和两相（步）发酵工艺.
1、单相发酵工艺 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.即“一锅煮”的形式.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 两相发酵也称两步发酵,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.
从沼气微生物的生长和代谢规律以及对环境条件的要求等方面看,产酸细菌和产甲烷细菌有着很大差别.因而为它们创造各自需要的最佳繁殖条件和生活环境,促使其优势生长,迅速的繁殖,将消化器分开来,是非常适的.这既有利于环境条件的控制和调整,也有利于人工驯化、培养优异的菌种,总体上便于进行优化设计.也就是说,两步发酵较之单相发酵工艺过程的气量、效率、反应速度、稳定性和可控性等方面都要优越,而且生成的沼气中的甲烷含量也比较高.从经济效益看,这种苣流程加快了挥发性固体的分解速度,缩短了发酵周期,从而也就降低了生成甲烷的成本和运转费用.
（四）按发酵级差划分
1、单级沼气发酵工艺 简单地说,就是产酸发酵和产甲烷发酵在同一个沼气发酵装置中进行,而不将发酵物再排入第二个沼气发酵装置中继续发酵.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,它是很不完善的,产气效率也比较低.但是这种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,是目前我国农村最常见的沼气发酵类型.
2、多级沼气发酵工艺 所谓多级发酵,就是由多个沼气发酵装置串联而成.一般第一级发酵装置主要是发酵产气,产气量可占总产气量的50%左右,而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,这既有利于物料的充分利用和彻底处理废物中的BOD,也在一定程度上能够缓解用气和用肥的矛盾.如果能进一步深入研究双池结构的形式,降低其造价,提高与会代表级发酵的运转效率和经济效果,对加速我国农村沼气建设的步伐是现实意义的.从延长沼气池中发酵原料的滞留时间和滞留路程,提高产气率,促使有机物质的彻底分解角度出发,采用多级发酵是有效的.对于大型的两级发酵装置,第一级发酵装置安装有加热系统和搅拌装置,以利于产气量,而第二级发酵装置主要是彻底处理有机废物中的BOD,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,第二级发酵装置中仍需设备搅拌.
把多个发酵装置串联起来进行多级发酵,可以保证原料在装置中的有效停留时间,但是总的容积与单级发酵装置相同时,多级装置占地面积较大,装置成本较高.另外由于第一级池较单级池水力滞留期短,其新料所占比例较大,承受冲击负荷的能力较差.如果第一级发酵装置失效,有可能引起整个的发酵失效.
参考资料：http://www.***.com/cgi-bin/index.dll?page5?webid=ccc001&userid=1829035&columnno=9&articleid=180

沼气发酵又称为厌氧消化、厌氧发酵,是指有机物质（如人畜家禽粪便、秸秆、杂草等）在一定的水分、温度和厌氧条件下,通过各类微生物的分解代谢,最终形成甲烷和二氧化碳等可燃性混合气体（沼气）的过程.
因此这个条件是“在一定的水分、温度和厌氧条件下”

污泥是酵母菌的生存空间,桔梗等是酵母菌发酵的原料

产甲烷杆菌.

甲烷菌群、产氢产乙酸菌群、水解酸化菌群.作用机理：粪便和熟化的秸秆等在发酵群菌的作用下,转化成简单的有机物；产氢产乙酸菌吧简单有机物氢、二氧化碳和乙酸；甲烷菌在把氢、二氧化碳和乙酸转化成甲烷.