1. 保持發(fā)酵裝置內足夠數量的微生物

    

   微生物是沼氣發(fā)酵過程中生命活動的主體。在沼氣發(fā)酵系統(tǒng)中，微生物有兩種存在形式：一種是群體，另一種是個體。實驗表明，消化液中以個體存在的微生物數量并不多，對沼氣發(fā)酵過程所起的作用微不足道。

    

   決定沼氣發(fā)酵進程的主要是以群體形式存在的微生物，也就是通常所說的厭氧污泥。污泥濃度的大小對沼氣發(fā)酵裝置產氣效率的影響很大。一般而言，污泥濃度越大（即單位有效容積中微生物量越多），發(fā)酵裝置的.大產氣效率也就越高。既然保持消化裝置內足夠多的微生物十分重要，那么應該采取哪些措施來達到目的呢？

    

1.加快厭氧微生物的生長速度 

沼氣發(fā)酵的..、第二階段是不產甲烷菌活動的結果，第三階段是產甲烷菌作用所致。產甲烷菌，屬于專性厭氧菌，對營養(yǎng)要求比較簡單，但對環(huán)境條件變化特別敏感，適應性差。另一方面，產甲烷菌繁殖的世代時間長，為4-8天，所以產甲烷菌既是左右沼氣發(fā)酵過程成敗的關鍵微生物，也是控制厭氧生物反應速率的主要微生物。

如果能通過生物工程手段提高產甲烷菌繁殖速率，縮短其世代時間，那么，在相同時間內，產甲烷菌增殖的數量將會更多，從而提高沼氣發(fā)酵效率，同時沼氣發(fā)酵裝置的啟動時間將會縮短。

2.增加沼氣裝置滯留微生物的能力 

傳統(tǒng)沼氣發(fā)酵裝置難以滯留厭氧微生物，發(fā)酵裝置內微生物數量少，發(fā)酵效率低。在微生物生長繁殖速率不變的情況下，減少微生物排放速率，同樣可以達到積累、滯留微生物的目的?？梢酝ㄟ^改變傳統(tǒng)沼氣發(fā)酵裝置的結構，裝設填料、回流污泥、培養(yǎng)顆粒污泥等措施，增加反應器滯留微生物的能力，保持沼氣發(fā)酵裝置內足夠數量的微生物，特別是產甲烷菌。

1. 提高厭氧微生物的活性

    

   沼氣發(fā)酵過程中，微生物的活性就是轉化有機物并生成沼氣的能力，即將有機物轉化成為甲烷、二氧化碳、硫化氫等的能力，可以用污泥比產甲烷活性、污泥負荷表示。提高厭氧微生物活性可以通過提高沼氣發(fā)酵微生物自身活力和創(chuàng)造適宜的環(huán)境條件來實現(xiàn)。

    

1.高活性厭氧微生物的培育 

如果能采用常規(guī)選育或生物工程的辦法提高沼氣發(fā)酵微生物的自身活性，沼氣發(fā)酵效率將會得到極大提高。由于沼氣發(fā)酵系統(tǒng)是多菌種作用的混合培養(yǎng)系統(tǒng)，純培養(yǎng)條件下獲得的高活性菌株在投放到自然的沼氣發(fā)酵系統(tǒng)中，有可能不能適應混合培養(yǎng)環(huán)境而喪失其優(yōu)勢。因此，通過常規(guī)選育或生物工程的發(fā)放培育高活性厭氧微生物的難度很大。

2.創(chuàng)造適宜的環(huán)境條件 

①滿足需要的微量元素

沼氣發(fā)酵微生物需要一定量的微量元素，鎳、鈷、鉬、鐵、硒和鎢等是一些產甲烷菌所必需的物質，鋅、銅、錳是發(fā)酵性細菌必需的物質。

②合適的常量元素比例

參與發(fā)酵的微生物不僅要從料液中吸收營養(yǎng)物質以取得能源，而且還要利用這些營養(yǎng)物質合成新的細胞。在討論沼氣發(fā)酵微生物的營養(yǎng)物質時，一般都要重點考察氮和磷的配比。

③減少有毒物質的抑制

在沼氣發(fā)酵過程中，一些原料中含有有毒、有害物質，經常造成產氣效率下降甚至運行失敗。特別是處理工業(yè)有機原料時，更需注意有毒、有害物質對沼氣發(fā)酵微生物的影響。.常見的抑制性物質為氨氮、硫化物、鹽類、重金屬以及某些人工合成物質。

④適宜的pH環(huán)境和溫度

pH是沼氣發(fā)酵重要的影響因素。微生物對pH的波動十分敏感，即使是在其生長pH范圍內，pH的突然改變也會引起微生物活力明顯下降；合適的溫度也是影響微生物生命活動的重要因素，各種微生物都只在在一定的溫度范圍生長。

1. 加強微生物與底物的傳質效果

     

   在沼氣發(fā)酵反應器中，生物化學反應依靠傳質才能進行，而傳質的產生必須通過基質與微生物之間的實際接觸。在沼氣發(fā)酵系統(tǒng)中，只有實現(xiàn)基質與微生物之間充分而又有效的接觸，才能.大限度地發(fā)揮反應器的處理效能。

    

   基質與微生物之間的接觸，可以通過集中途徑實現(xiàn)。反應器的構造不同，實現(xiàn)接觸的方式也不一樣。歸納起來，大致有三種接觸方式，即攪拌接觸、流動接觸、氣泡攪動接觸。對于溶解性發(fā)酵原料、連續(xù)進料沼氣發(fā)酵系統(tǒng)，為了強化接觸物質可采取有效的布水、合理利用沼氣的攪動、料液回流等措施。

    

   對于高固體發(fā)酵原料、分批進料沼氣發(fā)酵系統(tǒng)，機械攪拌是.有效的手段。攪拌混合不僅能加強微生物與底物的傳質效果，均勻分布進料底物，稀釋抑制物質濃度，而且還能發(fā)放至分層、沉淀以及浮渣形成，破除溫度分布梯度。

    

   此外，想要進一步提高沼氣工程運行效率，時刻掌握沼氣發(fā)酵設備的運行狀況，還需要針對性地做出工藝調整和控制。隨著沼氣工程的技術發(fā)展，通過沼氣遠程監(jiān)控及物聯(lián)網系統(tǒng)即可實現(xiàn)實時智能監(jiān)控和統(tǒng)一操作管理。

    

結語： 

在對沼氣工程發(fā)酵過程的優(yōu)化中，應需圍繞著沼氣厭氧發(fā)酵微生物來進行，保持沼氣發(fā)酵裝置中足夠的微生物數量，改善微生物生長繁殖的營養(yǎng)物質和環(huán)境條件增強微生物活性，加強微生物與基質的傳質效果等方面改進沼氣發(fā)酵過程的性能，進而提高整個沼氣工程的效率。

（參考資料：董宜勝《沼氣發(fā)酵菌種與發(fā)酵原料濃度對沼氣產氣的影響》，鄧良偉 等《沼氣工程》；圖片來源于網絡）

來源：沼氣圈 文章有所刪減

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