? ? 沼氣是利用糞便、農(nóng)作物秸稈等有機物在厭氧的條件下，經(jīng)過微生物生理代謝產(chǎn)生主要成分為CH4和CO2，還有少量的H2、H2S、CO等可燃性氣體，屬生物質(zhì)能源。開展沼氣發(fā)酵的研究有著重大的意義和作用，本文就沼氣發(fā)酵的影響因素進行了探討。

1.溫度

? ? 沼氣發(fā)酵可分為三個溫度范圍：50～65℃稱高溫發(fā)酵，20～45℃稱中溫發(fā)酵，20℃以下稱低溫發(fā)酵。此外，隨自然溫度變化的發(fā)酵方式稱常溫發(fā)酵。

? ? 沼氣發(fā)酵受到溫度和溫度波動的影響。在同一溫度類型條件下，由于沼氣發(fā)酵微生物的代謝活動隨著溫度的上升而增加，在一定的溫度范圍內(nèi)，溫度越高，發(fā)酵產(chǎn)氣速率越快；短時間內(nèi)若溫度波動幅度過大時，可能導致停止產(chǎn)氣。

? ? 很多研究者對此進行了大量的研究，Harremoes等通過分析實驗結(jié)果，得出了以下結(jié)論：中溫厭氧消化的最佳溫度為30～40℃。當溫度在15℃以上時，厭氧發(fā)酵才能很好地進行。溫度在10℃以下，無論產(chǎn)酸菌還是產(chǎn)甲烷菌都都受到嚴重抑制；溫度在10℃以上，產(chǎn)酸菌首先開始活動，總揮發(fā)酸的產(chǎn)量直線上升；溫度在15℃以上時，產(chǎn)甲烷菌的代謝活動才活躍起來，產(chǎn)氣率明顯提高，揮發(fā)酸含量迅速下降，在氣溫下降時必須考慮保溫。

2.酸堿度（PH值）

? ? 通常沼氣池中的產(chǎn)甲烷細菌適宜的PH值范圍為6.5～7.8，PH值的變化會直接影響產(chǎn)甲烷菌的生存和代謝。一般情況下，沼氣池的PH值應維持在6.8～7.5之間，最好在7.2左右。

? ? pH值在5.5以下，產(chǎn)甲烷菌的活動完全受到抑制，而pH值上升至8甚至8.5時，仍保持一定的產(chǎn)氣率。產(chǎn)酸菌的pH值范圍為4.0～7.0，在超過甲烷菌的最佳pH值范圍，酸性發(fā)酵可能超過甲烷發(fā)酵，造成反應器內(nèi)“酸化”現(xiàn)象的發(fā)生。

? ? 影響pH值變化的因素主要有以下幾點：一是發(fā)酵原料的pH值；二是在厭氧發(fā)酵啟動時，投料濃度過高，接種物中的產(chǎn)甲烷菌數(shù)量不足，以及在消化器運行階段突然升高負荷，都會因產(chǎn)酸與產(chǎn)甲烷的速度失調(diào)而引起揮發(fā)酸的積累，導致pH值下降，這往往是造成厭氧發(fā)酵啟動失敗或終止的主要原因。

? ? 在厭氧發(fā)酵過程，如果pH值過高，可適當投入石灰水、Na2CO3溶液加以中和，也可靠停止進料產(chǎn)酸作用下降、產(chǎn)甲烷作用相對增強，使積累于發(fā)酵液內(nèi)的有機酸逐漸分解，pH值則逐漸恢復正常。

? ? 如果pH值降至6.0以下，則應在調(diào)整pH值的同時，大量投入接種污泥，以加快pH值恢復。為防止沼氣發(fā)酵酸化作用的發(fā)生，應加強對pH值的檢測，如果所產(chǎn)氣體中CO2比例突然升高或發(fā)酵中揮發(fā)酸含量突然上升，都是pH值要下降的預兆，這是應采取措施減少進料，降低消化器負荷，即可避免酸化現(xiàn)象，如果等到pH值下降后，再進行補救則難的多。

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厭氧消化器

3.氧氣含量

? ? 沼氣發(fā)酵啟動和投料時帶入的一部分氧氣對沼氣發(fā)酵危害不大，不會破壞沼氣發(fā)酵的正常進行。這是因為沼氣池中存在一部分好氧菌和兼性菌，帶入的氧氣很快會被不產(chǎn)甲烷細菌中的好氧菌或兼性菌消耗掉，使池內(nèi)保持厭氧環(huán)境，同時這一部分氧氣也使好氧菌、兼性菌與厭氧菌保持著動態(tài)的平衡關系，但為了保持好的厭氧環(huán)境，發(fā)酵過程中必須不漏氣。

4.沼氣發(fā)酵原料的碳氮比

? ? 發(fā)酵原料的碳氮比（C/N），是指原料中有機碳含量和氮含量的比例關系。沼氣發(fā)酵微生物需要的一定的碳、氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)，才能正常生長和進行生命活動。碳元素為微生物生命活動提供能量，是形成甲烷的重要物質(zhì)；氮元素也是構成微生物細胞的主要元素。這三種營養(yǎng)元素之間的比例，不論是好氧發(fā)酵還是沼氣發(fā)酵，氮與磷的比例是確定值，為5：1。碳與氮的比值則范圍較寬，以往的實踐認為發(fā)酵原料的C/N以（13～30：1）為宜，大于30：1效果不佳，小于13：1還可正常發(fā)酵。但是，實際上以人糞便為主要原料（C/N=3.9：1）的沼氣池也能很好的運行。所以，正常的沼氣發(fā)酵要求合適的碳氮比，但不嚴格，要重視沼氣池的啟動和培養(yǎng)好相適應的菌種，提高沼氣發(fā)酵細菌的適應能力。

? ? 在沼氣發(fā)酵過程中，細菌不斷將有機碳素轉(zhuǎn)化為CH4和CO2，產(chǎn)生的沼氣放出，同時將一部分碳素和氮素合成細胞物質(zhì)，多余的氮素物質(zhì)則被分解以NH4HCO3的形式溶于發(fā)酵液中。經(jīng)過這樣一輪的分解，C/N值下降一次，生成的細胞物質(zhì)死亡后又被用作原料。要想消化器內(nèi)的C/N值適宜，進料的C/N值則可更高些。因為厭氧細菌生長緩慢，同時死亡的老細胞又可作為氮素的來源，所以污泥在消化器內(nèi)滯留期越長，對投入氮素的需求越少。

5.沼氣發(fā)酵接種物

? ? 沼氣發(fā)酵細菌的多少和質(zhì)量的高低直接影響沼氣發(fā)酵、產(chǎn)氣速率和沼氣的質(zhì)量。沼氣發(fā)酵能否快速啟動與高質(zhì)量和大量的接種物有關。

? ? 如果沼氣發(fā)酵啟動時的接種物不夠，可能會出現(xiàn)啟動緩慢，經(jīng)過很長時間，產(chǎn)氣速率仍然較低的情況；接種物質(zhì)量較差，產(chǎn)甲烷細菌數(shù)量較少，活性較低，此時水解性細菌和產(chǎn)氫產(chǎn)酸細菌很快繁殖，而產(chǎn)甲烷細菌繁殖較慢，導致不產(chǎn)甲烷作用較快，產(chǎn)甲烷與不產(chǎn)甲烷過程的平衡失調(diào)，就可能造成有機酸的緩慢積累，發(fā)酵液pH值下降，沼氣池酸化，出現(xiàn)產(chǎn)氣慢和沼氣中甲烷含量低且質(zhì)量差的情況。

? ? 近年來，隨著監(jiān)測技術朝著智能化和網(wǎng)絡化的方向發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術的應用不僅有效地推進了沼氣工程監(jiān)測信息化的進程，同時也為厭氧發(fā)酵的研究，沼氣工程的高效運行提供了技術支撐。

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沼氣工程運行管理智能監(jiān)控

? ? 沼氣工程監(jiān)測系統(tǒng)在預處理單元采集水量、溫度和物料TS濃度等參數(shù)；在厭氧發(fā)酵單元采集溫度、壓力，PH值和物料TS濃度等參數(shù)并安裝過載報警裝置；在沼氣輸配氣單元采集沼氣成分、流量、貯氣容積和壓力等參數(shù)并安裝沼氣泄漏和過載報警裝置；在污水處理單元安裝COD，BOD，總P和總N等環(huán)保指標監(jiān)測裝置；在沼肥生產(chǎn)單元安裝N,P,K和微量元素檢測儀器；在沼氣站采集現(xiàn)場溫度、濕度和風速等環(huán)境條件。

? ? 系統(tǒng)將上述參數(shù)轉(zhuǎn)化成數(shù)據(jù)信號，通過雙絞線或無線路由節(jié)點傳輸至DTU(數(shù)據(jù)傳輸單元)，DTU將串口數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為IP數(shù)據(jù)，再通過GPRS網(wǎng)絡或者3G網(wǎng)絡將IP數(shù)據(jù)傳輸?shù)胶笈_服務器，管理人員通過電腦或LED大屏在線監(jiān)控、調(diào)取數(shù)據(jù)、統(tǒng)計分析等。

? ? 沼氣工程物聯(lián)網(wǎng)在提高沼氣工程管控水平和生產(chǎn)效率上具有顯而易見的積極作用。沼氣工程物聯(lián)網(wǎng)對沼氣工程生產(chǎn)全程進行在線監(jiān)測，通過數(shù)據(jù)庫和專家咨詢系統(tǒng)可及時發(fā)現(xiàn)并解決設備問題，排除運行故障，通過智能化管控系統(tǒng)，實現(xiàn)進出料、輸配氣、沼肥生產(chǎn)和污水處理等環(huán)節(jié)自動化控制，能提高產(chǎn)氣量、提升沼肥生產(chǎn)質(zhì)量和污水處理效果，實現(xiàn)沼氣工程管理科學化、控制自動化、運行智能化，節(jié)約勞動成本，降低能耗，提高沼氣工程生產(chǎn)效率。

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