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发酵原料 含水量% 含干物质量%
干麦秆 18.0 82.0
干稻草 17.0 83.0
玉米杆 20.0 80.0
野草 76.0 24.0
鲜牛粪 83.0 17.0
鲜马粪 78.0 22.0
鲜羊粪 80.0 20.0
鲜鸡粪 70.0 30.0
鲜猪粪 82.0 18.0
在这个过程中，微生物是最活跃的因素，它们把各种固体状或溶解状态的复杂有机物，按照各自的营养需要，进行分解转化，最终生成沼气。
因此，沼气是有机物在一定的温度、浓度、酸碱度和隔绝空气(厌氧)的条件下，经过微生物的作用而发酵产生的一种可燃性气体。沼气的主要成分是甲烷，占55％——70％，二氧化碳占25％——40％，此外还有少量的氢气、硫化氢、一氧化碳、氮和氨。
在沼气发酵过程中，有发酵性细菌、产氢产乙酸菌、耗氢产乙酸菌、食乙酸产甲烷菌等五大类微生物参加沼气发酵，它们发酵过程中的作用及对生成条件的要求分成三个阶段。
3.3.1 液化阶段
在沼气发酵中首先是发酵性细菌群利用它所分泌的胞外酶，如纤文酶、淀粉酶、蛋白酶和脂肪酶等，对有机物进行体外酶解，也就是把禽畜粪便、作物秸秆、豆制品加工后的废水等大分子有机物分解成能溶于水的单糖、氨基酸、甘油和脂肪酸等小分子化合物。
3.3.2 产酸阶段
这个阶段是三个细菌群体的联合作用，先由发酵性细菌将液化阶段产生的小分子化合物吸收进细胞内，并将其分解为乙酸、丙酸、丁酸、氢和二氧化碳等，再由产氢产乙酸菌把发酵性细菌产生的丙酸、丁酸转化成产甲烷菌可利用的乙酸、氢和二氧化碳。
另外还有耗氢产乙酸菌群，这种细菌群体利用氢和二氧化碳生成乙酸，还能代谢糖类产生乙酸，它们能转变多种有机物为乙酸。
3.3.3 产甲烷阶段
在此阶段中，产甲烷细菌群可以分为食氢产甲烷菌和食乙酸产甲烷菌两大类群，已研究过的就有70多种产甲烷菌，它们利用以上不产甲烷的三种菌群所分解转化的甲酸、乙酸、氢和二氧化碳小分子化合物等生成甲烷。
表3-2发酵原料的产沼气量
原料种类 产沼气量（立方米/吨干物质） 甲烷含量%
青草 630 70
麦秆 432 59
树叶 210-294 58
废物污泥 640 50
酒厂废水 300-600 58
碳水化合物 750 49
类脂化合物 1440 72
蛋白质 980 50
牲畜厩肥 260-280 50-60
3.4发酵类型
3.4.1 沼气发酵投料方式
（1）连续加料发酵：连续发酵是采用连续、定量进料和出料，其特点是进料均衡，能保持稳定的发酵分解速度，对原料利用率高，具有稳定和较高的产气率。畜禽粪便、农产品残留废弃物、加工废水、生活污水等处理常采用这种方式。
（2）半连续发酵：一次性投入较多发酵原料，当产气量出现下降趋势时，再投入新的原料，出旧料，以文持一定的产气率。
（3）批量进料发酵：一次性投入大量发酵原料，产气期间基本上不再添加；当发酵周期结束不再产气时，清除旧料再投入新的发酵原料。这种方式产气不均衡，一般以秸秆为主要原料和以获取肥料、改善环境卫生为主要目的，以及冬季过冷不能产气等情况下采用。
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