沼气发酵实验装置

A. 沼气发酵要在什么情况下才可以进行

人工制取沼气必须具有三个基本条件
1、沼气池：是与空气隔绝的厌氧装置,保证沼气微生物生活在严格的厌氧环境中,同时便于收集和贮存沼气.
2、沼气微生物：它们是沼气的生产者.沼气微生物是一些种类繁多、习性各异的专性和兼性的细菌,存在于沼气池、粪坑、池塘的料液残渣、粪便、污泥和牛粪中.对这类物质,我们称之为接种物,是沼气池首次投料的必备原料.
3、发酵原料：能够被沼气微生物分解利用的有机物.农村的沼气发酵原料主要是人、畜、禽粪便,农作物的秸秆、青饲料、杂草等.

B. 下面是某课外活动小组在实验室模拟沼气池发酵制取沼气，收集较纯净的甲烷并测定产生甲烷体积的实验。如下

C. 沼气的产生微生物实验中，你所制造的沼气发酵装置还能用于哪些微生物学方面的实验

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。

D. 沼气发酵的厌氧处理生化过程及各个阶段参与的微生物类群,他们各起什么作用

沼气是有机物质在厌氧条件下，经过微生物的发酵作用而生成的一种混合气体。沼气，顾名思义就是沼泽里的气体。人们经常看到，在沼泽地、污水沟或粪池里，有气泡冒出来，如果我们划着火柴，可把它点燃，这就是自然界天然发生的沼气。由于这种气体最先是在沼泽中发现的，所以称为沼气。人畜粪便、秸秆、污水等各种有机物在密闭的沼气池内，在厌氧（没有氧气）条件下发酵，被种类繁多的沼气发酵微生物分解转化，从而产生沼气。
沼气是多种气体的混合物，其特性与天然气相似。沼气除直接燃烧用于炊事、烘干农副产品、供暖、照明和气焊等外，还可作内燃机的燃料以及生产甲醇、福尔马林、四氯化碳等化工原料。经沼气装置发酵后排出的料液和沉渣，含有较丰富的营养物质，可用作肥料和饲料。
沼气的主要成分是甲烷。沼气由50%-80%甲烷（CH4）、20%-40%二氧化碳（CO2）、0%-5%氮气（N2）、小于1%的氢气（H2）、小于0.4%的氧气（O2）与0.1%-3%硫化氢（H2S）等气体组成 。由于沼气含有少量硫化氢，所以略带臭味。其特性与天然气相似。空气中如含有8.6-20.8%（按体积计）的沼气时，就会形成爆炸性的混合气体。
沼气的主要成分甲烷是一种理想的气体燃料，它无色无味，与适量空气混合后即会燃烧。每立方米纯甲烷的发热量为 34000千焦，每立方米沼气的发热量约为20800－23600千焦。即1立方米沼气完全燃烧后，能产生相当于0.7千克无烟煤提供的热量。与其它燃气相比，其抗爆性能较好，是一种很好的清洁燃料。

E. 沼气发酵工艺有哪些类型

对于沼气发酵工艺，从不同角度有不同的分类方法。一般从投料方式、发酵温度、发酵阶段、发酵级差、料液流动方式等角度，可作如下分类：

（1）以投料方式划分

根据沼气发酵过程中的投料方式不同，可将发酵工艺分为连续发酵、半连续发酵和批量发酵三种工艺。

①连续发酵工艺。沼气池发酵启动后，根据设计时预定的处理量，连续不断地或每天定量地加入新的发酵原料，同时排走相同数量的发酵料液，使发酵过程连续进行下去。发酵装置不发生意外情况或不检修时，均不进行大出料。采用这种发酵工艺，沼气池内料液的数量和质量基本保持稳定状态，因此产气量也很均衡。连续发酵工艺适用于大型的沼气发酵系统，要求有充分的物料保证，发酵装置结构和发酵系统比较复杂，造价高。

②半连续发酵工艺。沼气发酵装置发酵启动初始，一次性投入较多的原料（一般占整个发酵周期投料总固体量的1/4～1/2），经过一段时间，开始正常发酵产气，随后产气逐渐下降，此时就需要每天或定期加入新物料，以维持正常发酵产气，这种工艺就称为半连续沼气发酵。

我国农村的沼气池大多属于半连续发酵。其中的“三结合”沼气池，就是将猪圈、厕所里的粪便随时流入沼气池，在粪便不足的情况下，可定期加入铡碎并堆沤后的秸秆等纤维素原料，起到补充碳源的作用。这种工艺的优点是比较容易做到均衡产气和计划用气，能与农业生产用肥紧密结合，适宜处理粪便和秸秆等混合原料。

③批量发酵工艺。发酵原料成批量地一次投入沼气池，待其发酵完后，将残留物全部取出，又成批地换上新料，开始第二个发酵周期，如此循环往复。这种工艺的优点是投料启动成功后，不再需要进行管理，简单省事，其缺点是产气分布不均衡，高峰期产气量高，其后产气量低，因此所产沼气适用性较差。

（2）以发酵温度划分

沼气发酵的温度范围一般在10～60℃，温度对沼气发酵的影响很大，温度升高，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在46～60℃。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。

②中温发酵工艺。中温发酵工艺适宜温度为28～38℃，与高温发酵相比，这种工艺产气率要低一些，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。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。

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，不需要对发酵料液温度进行控制，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，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，北方的沼气池则需采取保温措施，才可确保沼气池安全越冬，维持正常产气。

（3）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产甲烷阶段合二为一，在同一装置中自行调节完成。

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。

（4）按发酵级差划分

①单级沼气发酵工艺。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。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。

②多级沼气发酵工艺。多个沼气发酵装置串联而成，进行多级发酵。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有机物，也在一定程度上能够缓解用气和用肥的矛盾。

（5）按发酵浓度划分

①湿发酵工艺。发酵料液的干物质浓度控制在10%以下，在发酵启动时，加入大量的水。发酵液如用作肥料，存在运输、贮存或施用不方便的问题。

②干发酵工艺。干发酵又称固体发酵，发酵原料的总固体浓度控制在20%以上，干发酵运行能耗低，用水量少，没有二次污染，但是干发酵存在出料难的问题，不适合户用沼气采用。

F. 请问对于污泥厌氧发酵产酸的实验我们该如何控制其厌氧环境以及实验装置是什么样的，还有普通检测指标有

厌氧环境只要保证不进空气和氧气就行了
通常用水封等方式实现密封
进料采用针管扎穿橡皮膜进料，出料采用底部橡皮管出料，搅拌采用水封轴或者磁力搅拌。
装置可以搜同规模的实验论文。
检测指标大概就是BOD、COD、pH、碱度、产气量、甲烷浓度、二氧化碳浓度等

G. 沼气发酵包括哪几个阶段

沼气发酵是一个微生物作用的过程。各种有机质（包括农作物秸秆、人畜粪便以及工农业排放废水中所含的有机物等）在厌氧及其他适宜的条件下，通过微生物的作用，最终转化成沼气，完成这个复杂的过程，即为沼气发酵。沼气发酵主要分为液化、产酸和产甲烷三个阶段进行。沼气发酵过程如图1-6所示。

图1-6 沼气发酵过程

（1）液化（水解）阶段

农作物秸秆、人畜粪便、垃圾以及其他各种有机废弃物，通常是以大分子状态存在的碳水化合物，如淀粉、纤维素及蛋白质等。他们不能被微生物直接吸收利用，必须通过微生物分泌的胞外酶（如纤维素酶、肽酶和脂肪酶等）进行酶解，分解成可溶于水的小分子化合物（即多糖水解成单糖或双糖，蛋白质分解成肽和氨基酸，脂肪分解成甘油和脂肪酸）。这些小分子化合物进入到微生物细胞内，进行一系列的生物化学反应，这个阶段叫液化阶段。

（2）产酸阶段

液化完毕后，在不产甲烷微生物群的作用下，将单糖类、肽、氨基酸、甘油、脂肪酸等物质转化成简单的有机酸（如甲酸、乙酸、丙酸和乳酸等）、醇（如甲醇、乙醇等）以及CO₂、氢气、氨气和硫化氢等，由于其主要的产物是挥发性的有机酸（其中以乙酸为主，约占80%），故此阶段称为产酸阶段。

（3）产甲烷阶段

产酸阶段完成后，这些有机酸、醇、CO₂和氨气等物质又被产甲烷微生物群（又称产甲烷细菌）分解成甲烷和CO₂，或通过氢还原CO₂形成甲烷，这个过程称为产甲烷阶段。这种以甲烷和CO₂为主的混合气体便称为沼气。这一阶段叫产甲烷阶段，或叫产气阶段。

H. 实验室用沼气装置

玻璃的不好做,可以用1大2小，3个白色可乐瓶代替.
制作方法:
1、将大可乐瓶的中部开2个高低回错落的对称孔，直径答可以插进瓶口的孔。
2、将另外两个瓶底去掉，插入孔内，作为进出料口。
3、连接孔用双管密封胶密封。
4、上口在盖上插上医用输液管即可，用调整药液流量的开关作为放气开关，针头在有沼气产出时可以点燃。

I. 沼气发酵可分为几个温度范围

在8～60℃的范围内，沼气发酵原料均能正常发酵产气。低于8℃或高于60℃都严重抑制发酵菌生存、繁殖，影响产气。在这一温度范围内，一般温度越高发酵菌活动越旺盛，产气量越高。发酵菌对温度变化十分敏感，温度突升或突降都会影响微生物的生命活动，使产气状态恶化。发酵温度分为三个范围：即46～60℃称为高温发酵，28～38℃称为中温发酵，8～26℃称为常温发酵。