大型沼气工程

沼气工程做为养殖粪污处理的重要环节，对后期生化处理的影响巨大。它的作用是在厌氧池内，通过厌氧菌将粪污中的有机物水解、酸化和甲烷化，大量去除废水中的有机物，提高污水的可生化性，有利于后续的好氧处理。

高分子有机物的厌氧降解可分为如下三个阶段：水解阶段、发酵（酸化）阶段、产甲烷阶段。质询电话13210493833陈经理

（1）水解阶段

水解可定义为复杂的非溶解性的聚合物被转化为简单的溶解性单体或二聚体的过程

粪污中高分子有机物因相对分子量巨大，不能透过细胞膜，因此不可能为细菌直接利用。它们在第一阶段被细菌胞外酶分解为小分子。例如，纤维素被纤维素酶水解为纤维二糖与葡萄糖，淀粉被淀粉酶分解为麦芽糖和葡萄糖，蛋白质被蛋白质酶水解为短肽与氨基酸等。这些小分子的水解产物能够溶解于水并透过细胞膜为细菌所利用。

（2）发酵（酸化）阶段

上述的水解产物开始进入微生物细胞，在胞内酶的作用下，进一步将它们分解成小分子化合物，如低级挥发性脂肪酸、醇、醛、酮、酯类、中性化合物、氢气二氧化碳、游离状态氨，硫化氢等，其中主要是挥发性酸，乙酸比例最大，约占80%，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。

这一阶段产物的组成取决于厌氧降解的条件、底物种类和参与酸化的微生物种群。与此同时，酸化菌也利用部分物质合成新的细胞物质，因此，未酸化的废水在厌氧处理时产生更多的剩余污泥。

水解阶段和产酸阶段是一个连续过程，可统称为不产甲烷阶段，参与此阶段的细菌统称不产甲烷菌。这个阶段是在厌氧条件下，经多种微生物的协同作战，将原料中的碳水化合物（主要是纤维素和半纤维素）、蛋白质、脂肪等分解成小分子化合物，同时产生二氧化碳和氢气，这些都是合成甲烷的基质。因此，可以把液化和产酸阶段看成是原料加工阶段，将复杂的有机物转化成可供产甲烷细菌利用的基质，如甲酸、乙酸、丙酸等。其中乙酸就是脂肪、淀粉和蛋白质发酵后生成的一种副产物。甲烷大部分是在发酵过程中由乙酸形成的，所以水解与产酸阶段为大量产生甲烷奠定了雄厚的物质基础。

（3）产甲烷阶段：

这一阶段中，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，为甲烷菌创造了适宜的生活环境，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

由醇（甲醇、乙醇）和二氧化碳形成甲烷。

由挥发性酸（乙酸、丁酸）和二氧化碳生成甲烷。

由二氧化碳与氢气形成甲烷。

综和上述，沼气发酵的三个阶段是相互连接、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，产气率就会降低，发酵周期就变长，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（即发酵原料酸化），也会影响产气，严重时会出现“酸中毒”而不能产生沼气（ CH4 ）。

经过这三个阶段的处理，废水中的高分子有机物分解为小分子，降低了后续生物处理的生物负荷，并提高其生化性。