不产甲烷菌所产生的乙酸、氢和二氧化碳等发酵基质转化为甲烷，使厌氧消化中不致有酸和氢的积累，不产甲烷菌也就可以继续正常的生长和代谢。由于不产甲烷菌与产生甲烷菌的协同作用，使沼气发酵过程达到产酸和产甲烷的动态平衡，维持沼气发酵的稳定运行。
2、不产甲烷菌为产甲烷菌创造适宜的厌氧生态环境 在沼气发酵启动阶段，由于原料和水的加入，在沼气池中随之进入了大量的空气，这显然是对产甲烷菌有害的，但是由于不产甲烷菌类群中的好氧和兼性厌氧微生物的活动，使发酵液的氧化还原电位（氧化还原电位愈低，厌氧条件愈好）不断下降，逐步为产甲烷菌的生长和产甲烷菌创造厌氧生态环境。
3、不产甲烷菌为产甲烷菌清除有毒物质 在以工业废水或废弃物为发酵原料时，其中往往含有酚类、苯甲酸、氰化物、长链脂肪酸和重金属等物质。这些物质对产甲烷菌是有毒害作用的。而不产甲烷菌中有许多菌能分解和利用上述物质，这样就可以解除对产甲烷菌的毒害。此外，不产甲烷菌发酵产生的硫化氢（H2S）可以与重金属离子作用，生成不溶性的金属硫化物而沉淀下来，从而解除了某些重金属的毒害作用。
4、不产甲烷菌与产甲烷菌共同维持环境中适宜的酸碱度 在沼气发酵初期，不产甲烷菌首先降解原料中的淀粉和
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糖类等，产生大量的有机酸。同时，产生的二氧化碳也部分溶于水，使发酵液的酸碱度（PH）下降。但是，由于不产甲烷菌类群中的氨化细菌迅速进行氨化作用，产生的氨（NH3）可中和部分有机酸。同时，由于甲烷菌不断利用乙酸、氢和二氧化碳形成甲烷，而使发酵液中有机酸和二氧化碳的浓度逐步下降。通过两类群细菌的共同作用，就可以使PH稳定在一个适宜的范围。因此，在正常发酵的沼气池中，PH始终能维持在适宜的状态而不用人为的控制。
（三）沼气发酵微生物的特点
理论和实践证明，沼气发酵过程实质上是多种类群微生物的物质代谢和能量代谢过程，在此过程中，沼气发酵微生物是核心，其发酵工艺过程及工艺条件的控制都以沼气发酵微生物学为理论指导。具有以下特点：
1、分布广，种类多 上至1.2万米的高空，下至2千米的地层深处都有微生物的踪迹。目前，已被人们研究过的微生物约有3万-4万种之多。沼气微生物在自然界中分布也很广，特别是在沼泽、粪池、污水池以及阴沟污泥中存在有各种各样的沼气发酵微生物，种类达200-300种，它们是可利用的沼气发酵菌种的源泉。
2、繁殖快，代谢强 在适宜条件下，微生物有很高的繁殖速度。产酸菌在生长旺盛时，20分钟或更短的时间内就可以繁殖一代，产甲烷菌繁殖速度较慢，约为产酸菌的1/15。
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微生物所以能够出现这样高的繁殖速度，主要因为它们具有极大的表面积和体积比值，例如直径为1微米的球菌，其面积和体积的比值为6万，而人的这种比值却不到1。所以，它能够以极快的速度与外界环境发生物质交换，使之具有很强的代谢能力。
3、适应性强，容易培养 与高等生物相比，多数微生物适应性较强，并且容易培养。在自然条件下，成群体状态生长的微生物更是如此。例如，沼气池里的微生物（主要是厌氧和兼性厌氧两大菌群）在10-60℃条件下，都可以利用多种多样的复杂有机物进行沼气发酵，有时经过驯化培养后的微生物可以加快这种反应，从而更有效地达到生产能源和保护环境的目的。
二、沼气发酵过程
沼气发酵过程，实质上是微生物的物质代谢和能量转换过程，在分解代谢过程中沼气微生物获得能量和物质，以满足自身生长繁殖，同时大部分物质转化为甲烷（CH4）和二氧化碳（CO2）。这样各种各样的有机物质不断地被分解代谢，就构成了自然界物质和能量循环的重要环节。科学测定分析表明：有机物约有90%被转化为沼气，10%被沼气微生物用于自身的消耗。所以说，发酵原料生成沼气是通过一系列复杂的生物化学反应来实现的。一般认为这个过程大体上分为水解发酵、产酸和产甲烷三个阶段。
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（一）水解发酵阶段（图1-1）
各种固体有机物通常不能进入微生物体内被微生物利用，必须在好氧和厌氧微生物分泌的胞外酶、表面酶（纤维素酶、蛋白酶、脂肪酶）的作用下，将固体有机质水解成分子量较小的可溶性单糖、氨基酸、甘油、脂肪酸。这些分子量较小的可溶性物质就可以进入微生物细胞之内被进一步分解利用（图1-1）。
复 纤维素 双糖或单糖 杂 化 纤维酶、蛋白酶、脂肪酶 多肽和氨基酸 蛋白质 合物 脂 肪 脂肪酸和甘油
图1-1 水解发酵阶段示意图
（二）产酸阶段
各种可溶性物质（单糖、氨基酸、脂肪酸），在纤维素细菌、蛋白质细菌、脂肪细菌、果胶细菌胞内酶作用下继续分解转化成低分子物质，如丁酸、丙酸、乙酸以及醇、酮、醛等简单有机物质。同时也有部分氢（H2）、二氧化碳（CO2）和氨（NH4）等无机物的释放。但在这个阶段中，主要的产物是乙酸，约占70%以上，所以称为产酸阶段（图1-2）。参加这一阶段的细菌称之为产酸菌。
简 乙酸 可单 糖 单 溶化 丙酸+二氧化碳+氢气 性产酸菌 氨基酸 合 物物 醇类 质 图1-2 产酸阶段示意图
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上述两个阶段是一个连续过程，通常称之为不产甲烷阶段，它是复杂的有机物转化成沼气的先决条件。
（三）产甲烷阶段
由产甲烷菌将第二阶段分解出来的乙酸等简单有机物分解成甲烷和二氧化碳，其中二氧化碳在氢气的作用下还原成甲烷。这一阶段叫产气阶段，或叫产甲烷阶段（图1-3）。
乙酸 丙酸 简单化合物 甲烷菌 甲烷+二氧化碳 醇类 图1-3 产甲烷阶段示意图
综上所述，有机变成沼气的过程，好比工厂里生产一种产品的3道工序，1-2道工序是分解细菌将复杂有机物加工成半成品——结构简单的化合物，第3道工序是在甲烷菌的作用下，将半成品加工成产品即生成甲烷气。
第三节 沼气发酵基本条件
人们在观察了沼气气泡从沼泽、池塘水面以下的污泥中和粪坑的底部冒出的现象以后，受到启示，认识到丰富的有机物质在隔绝空气和保持一定水分、温度的条件下，便能生成沼气。于是在实验室里，对沼气的产生过程进行了深入研究，逐步弄清了人工制取沼气的工艺条件。那么，满足哪些条件，才能制取质优、最多的沼气呢？
一、碳氮比适宜的发酵原料
沼气发酵原料是沼气微生物赖以生存的物质基础，也是
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