2.2 沼气厌氧发酵的不同预处理方法

    对秸秆进行预处理是提高秸秆的产气率和利用率的一种有效的手段，是目前秸秆沼气利用研究的重要组成部分。目前对秸秆类原料采用的预处理方式大致分为物理、化学、生物和复合处理四大类[4~5]。它们都是通过一定措施改善秸秆质地和结构。

     物理处理主要是利用机械、热等方法来改变秸秆的外部形态或内部组织结构，从而改变秸秆的表面积，或通过改变环境增加秸秆与微生物的接触几率[6~7]。但考虑到能量的消耗，秸秆如果想粉碎的很细，那么消耗的能量就会很高，因此当沼气发酵的时候，需要考虑到秸秆粉碎颗粒大小适应厌氧发酵的后期需要，又能耗能适中。

化学处理包括碱处理、氨化处理、尿素处理等，主要是破坏秸秆细胞壁中存在的木质素和半纤维素之间连接的酯键，从而增加纤维之间的孔隙度，使秸秆细胞壁变的膨胀，增加了水解性，主要目的是调节碳氮比[8]。其特点是处理时间短，操作较简便。

生物处理是利用主要分解木质素而不是纤维素的生物或木质素酶使秸秆中的木质素分解，破坏纤维素—木质素—半纤维素的复合结构，从而达到提高消化率的目的。该处理方法往往成本较低，但周期相对较长。

    本试验选择秸秆作为厌氧发酵产沼气的主要原料，原料预处理方法分别采用物理、生物两种方法。物理方法：将秸秆经粉碎机粉碎，过筛，直至达到所需颗粒粒径要求。生物方法：实验室培养木霉孢子产纤维素酶，30℃中温条件下，培养箱中预处理秸秆原料。然后进行厌氧发酵产沼气试验（料液浓度10%，接种物浓度20%），研究不同预处理手段对厌氧发酵中产气量、气体成分及甲烷浓度的影响，寻找甲烷菌生长的最适条件，未解决秸秆资源量利用打下理论基础。

2.3 沼气厌氧发酵所需的外部条件源'自:751`!论~文'网www.751com.cn

     （1）严格的厌氧环境（严格密闭的沼气发酵池）。

    产甲烷菌是一种厌氧性细菌，对氧特别敏感，它们在生长、发育、繁殖、代谢等生命过程都不需要空气，空气中的氧气会使其生命活动受到抑制甚至死亡。

 （2）充足和适宜的发酵原料。

    首先是水分，微生物需要从环境中吸收水分，以维持其正常的代谢活动。碳素是有机物的主要元素，也是沼气微生物生长和形成沼气的主要物质。原料中的氮素是蛋白质的基本成分，是为微生物提供组成新细胞生命物质的主要原料。无机盐是微生物生长所不可缺少的物质，它维持酶的活性，调节细胞渗透压，调节酸碱度等[9~10]。

（3）适当的发酵液浓度。

发酵原料的含水量一般要求应占总重量的90%左右。太稀或者太浓对微生物的生长繁殖不利。含水量过多，单位体积原料的产气量低，不能充分发挥沼气发酵装置有效的容积作用；含水量过低，在沼气发酵过程中的有机酸会大量积累，从而使PH值降低，产气会受到阻碍和抑制。

（4）适宜的发酵温度。

 在10~ 60℃范围内，沼气均能正常发酵产气，在这一温度范围内，一般温度愈高，微生物活动愈旺盛，产气量愈高[11]。

通常把不同的发酵温度区分为三个范围，即高温发酵46~ 60℃，中温发酵28~38℃，常温发酵10~26℃。