沼氣是一種可再生的清潔能源,，是由有機質如人,、牲畜、家禽的糞便和秸稈,、雜草,、秕殼等在適宜的溫度、水分,、濕度下形成厭氧環(huán)境,，經過微生物的生長發(fā)育、繁殖代謝作用產生甲烷和二氧化碳,、水蒸汽,、硫化氫、一氧化碳,、氮氣等可燃燒性的混合氣體,，沼氣發(fā)酵就是厭氧消化或厭氧發(fā)酵的過程。沼氣監(jiān)測系統(tǒng)在其中所起的作用不容忽視,。

在實際運行過程中,，沼氣的發(fā)酵過程常常達不到預期的效果，會出現供氣不足,、時斷時續(xù),、長期不產氣等現象，為確保沼氣工程正常產氣，以下將對沼氣發(fā)酵微生物這個核心因素進行說明,。

一,、保持沼氣發(fā)酵裝置內足夠數量的微生物

微生物是沼氣發(fā)酵過程中生命活動的主體。在沼氣發(fā)酵系統(tǒng)中,，微生物有兩種存在形式：一種是群體,，另一種是個體。實驗表明,，消化液中以個體存在的微生物數量并不多,，對沼氣發(fā)酵過程所起的作用微不足道。決定沼氣發(fā)酵進程的主要是以群體形式存在的微生物,，也就是通常所說的厭氧污泥,。污泥濃度的大小對沼氣發(fā)酵裝置產氣效率的影響很大。一般人眼,，污泥濃度越大（即單位有效容積中微生物量越多）,，發(fā)酵裝置的大產氣效率也就越高。既然保持消化裝置內足夠多的微生物十分重要,，那么應該采取哪些措施來達到目的呢,？

1.加快厭氧微生物的生長速度

沼氣發(fā)酵的、第二階段是不產甲烷菌活動的結果,，第三階段是產甲烷菌作用所致,。產甲烷菌是一類嚴格的專性厭氧菌，對營養(yǎng)要求比較簡單,，但對環(huán)境條件變化特別敏感,，適應性差。另一方面,，產甲烷菌繁殖的世代時間長,，為4-8天，所以產甲烷菌既是左右沼氣發(fā)酵過程成敗的關鍵微生物,，也是控制厭氧生物反應速率的主要微生物。如果能通過生物工程手段提高產甲烷菌繁殖速率,，縮短其世代時間,，那么，在相同時間內,，產甲烷菌增殖的數量將會更多,，從而提高沼氣發(fā)酵效率，同時沼氣發(fā)酵裝置的啟動時間將會縮短,。

2.增加沼氣裝置滯留微生物的能力

傳統(tǒng)沼氣發(fā)酵裝置難以滯留厭氧微生物,，發(fā)酵裝置內微生物數量少，發(fā)酵效率低。在微生物生長繁殖速率不變的情況下,，減少微生物排放速率,，同樣可以達到積累、滯留微生物的目的,?？梢酝ㄟ^改變傳統(tǒng)沼氣發(fā)酵裝置的結構，安裝沼氣監(jiān)測系統(tǒng),，裝設填料,、回流污泥、培養(yǎng)顆粒污泥等措施,，增加反應器滯留微生物的能力,，保持沼氣發(fā)酵裝置內足夠數量的微生物，特別是產甲烷菌,。

二,、提高厭氧微生物的活性

沼氣發(fā)酵過程中，微生物的活性就是轉化有機物并生成沼氣的能力,，即將有機物轉化成為甲烷,、二氧化碳、硫化氫等的能力,，可以用污泥比產甲烷活性,、污泥負荷表示。提高厭氧微生物活性可以通過提高沼氣發(fā)酵微生物自身活力和創(chuàng)造適宜的環(huán)境條件來實現,。

1.高活性厭氧微生物的培育

如果能采用常規(guī)選育或生物工程的辦法提高沼氣發(fā)酵微生物的自身活性,，沼氣發(fā)酵效率將會得到極大提高。由于沼氣發(fā)酵系統(tǒng)是多菌種作用的混合培養(yǎng)系統(tǒng),，純培養(yǎng)條件下獲得的高活性菌株在投放到自然的沼氣發(fā)酵系統(tǒng)中,，有可能不能適應混合培養(yǎng)環(huán)境而喪失其優(yōu)勢。因此,，通過常規(guī)選育或生物工程的發(fā)放培育高活性厭氧微生物的難度很大,。

2.創(chuàng)造適宜的環(huán)境條件

①滿足需要的微量元素

沼氣發(fā)酵微生物需要一定量的微量元素，鎳,、鈷,、鉬、鐵,、硒和鎢等是一些產甲烷菌所必需的物質,，鋅、銅,、錳是發(fā)酵性細菌必需的物質,。

②合適的常量元素比例

參與發(fā)酵的微生物不僅要從料液中吸收營養(yǎng)物質以取得能源，而且還要利用這些營養(yǎng)物質合成新的細胞。在討論沼氣發(fā)酵微生物的營養(yǎng)物質時,，一般都要重點考察氮和磷的配比,。

③減少有毒物質的抑制

在沼氣發(fā)酵過程中，一些原料中含有有毒,、有害物質,，經常造成產氣效率下降甚至運行失敗。特別是處理工業(yè)有機原料是,，更需注意有毒,、有害物質對沼氣發(fā)酵微生物的影響。常見的抑制性物質為氨氮,、硫化物,、鹽類、重金屬以及某些人工合成物質,。

④適宜的pH環(huán)境和溫度

pH是沼氣發(fā)酵重要的影響因素,。微生物對pH的波動十分敏感，即使是在其生長pH范圍內,，pH的突然改變也會引起微生物活力明顯下降,；合適的溫度也是影響微生物生命活動的重要因素，各種微生物都只在在一定的溫度范圍生長,。

三,、加強微生物與底物的傳質效果

在沼氣發(fā)酵反應器中，生物化學反應依靠傳質才能進行,，而傳質的產生必須通過基質與微生物之間的實際接觸,。在沼氣發(fā)酵系統(tǒng)中，只有實現基質與微生物之間充分而又有效的接觸,，才能大限度地發(fā)揮反應器的處理效能,。

基質與微生物之間的接觸，可以通過集中途徑實現,。反應器的構造不同,，實現接觸的方式也不一樣。歸納起來,，大致有三種接觸方式,，即攪拌接觸、流動接觸,、氣泡攪動接觸。對于溶解性發(fā)酵原料,、連續(xù)進料沼氣發(fā)酵系統(tǒng),，為了強化接觸物質可采取有效的布水、合理利用沼氣的攪動、料液回流等措施,。

對于高固體發(fā)酵原料,、分批進料沼氣發(fā)酵系統(tǒng)，機械攪拌是有效的手段,。攪拌混合不僅能加強微生物與底物的傳質效果,，均勻分布進料底物，稀釋抑制物質濃度,，而且還能發(fā)放至分層,、沉淀以及浮渣形成，破除溫度分布梯度,。

結語：

在對沼氣工程發(fā)酵過程的優(yōu)化時,，應當始終圍繞著沼氣厭氧發(fā)酵微生物來進行，具體則是通過保持沼氣發(fā)酵裝置中足夠的微生物數量,，改善微生物生長繁殖的營養(yǎng)物質和環(huán)境條件增強微生物活性,，加強微生物與基質的傳質效果等方面改進沼氣發(fā)酵過程的性能，進而提高整個沼氣工程的效率,。

此外,，想要進一步提高運行效率，時刻掌握沼氣發(fā)酵設備的運行狀況,，從而針對性地做出調整和控制,，從而實現沼氣工程發(fā)酵過程的優(yōu)化和同樣十分重要。隨著沼氣工程的技術發(fā)展,，通過沼氣監(jiān)測系統(tǒng)即可實現實時智能監(jiān)控和統(tǒng)一操作管理,。

四方光電（武漢）儀器有限公司開發(fā)的大中型沼氣監(jiān)測系統(tǒng)Gasboard-9230可以實時獲取沼氣工程運行參數（溫度、壓力,、pH,、沼氣流量、成分數據等）,，是沼氣工程驗收,、監(jiān)督和運行的可靠數據來源，通過網絡傳輸至省,、市縣和業(yè)主監(jiān)測平臺上,，并根據已知數據指導確定大中型沼氣工程的運行參數，目前該監(jiān)測方案廣泛應用于畜牧養(yǎng)殖戶,、農業(yè)種植戶,、餐廚垃圾處理場、污水處理場等大中型沼氣工程,。

（參考資料：董宜勝《沼氣發(fā)酵菌種與發(fā)酵原料濃度對沼氣產氣的影響》,，鄧良偉 等《沼氣工程》,；圖片來源于網絡）

（來源：沼氣圈）