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沼气发酵分为三个主要阶段，分别是水解阶段、产酸阶段、产甲烷阶段。第一阶段：水解酸化阶段。在这一阶段中，复杂的不溶性大分子首先被水解成可溶性的小分子有机物，然后渗入细胞内，分解产生挥发性有机酸和醇类、醛类等，同时生成H2和 CO2。影响水解速度的关键环节是胞外酶能否有效接触到底物，而颗粒较大的底物比小颗粒底物的降解要缓慢得多。对植物性物料而言，其生物降解性取决于纤维素和半纤维素被木质素包裹的程度。纤维素和半纤维素是可以被生物降解的，但木质素则难以降解，当纤维素和半纤维素表面被木质素包裹时，酶很难接触到纤维素和半纤维素，导致分解速度比较缓慢。第二阶段：产酸阶段。水解后的液化产物进入微生物细胞，在胞内酶的作用下，转化成低级脂肪酸类和醇类等低分子态化合物，主要是挥发性酸类，包括乙酸、丙酸和丁酸，其中乙酸所占比例最大，约为 80%（宋洪川等 2007；Isci 2007）。 第三阶段：产甲烷阶段。产甲烷细菌可以分解乙酸形成 CH4和 CO2，也可以利用氢还原 CO2形成 CH4，或转化甲酸形成 CH4。在甲烷形成的过程当中，约 30%的甲烷是由于氢还原 CO2，由于乙酸的分解得到70%。因此，乙酸（盐）是甲烷形成的主要代谢方法，在 CH4形成过程中具备必不可少的作用。三个阶段连续进行，并且是相互依赖的，共同维持发酵系统的动态[4-5]。论文网
2.2 农作物原料厌氧发酵预处理方法
提高农作物原料沼气产气率和利用率的一种有效手段是对农作物进行预处理。目前对农作物类原料采用的预处理方式大致分为物理、化学、生物、蒸汽爆破和超（亚）临界水预处理等等[6-8]。它们都是通过一些方法来改良秸秆质地和结构。
物理预处理主要是通过机械、热等方法来改变农作物的外部形态或内部组织构成，从而改变农作物的表面积，或通过变化环境来增加农作物与微生物的接触几率[9-10]。因此，由于农作物大多为杆状固体物，所以物理预处理是必要的，粉碎后秸秆的相对含量没有变化太大，体积也比较小，农作物也不膨胀，能更好地去反应基质浓度。但此过程的能源消耗是非常大的。
化学处理包括酸碱处理、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，使其水解性增加，主要目的是调节碳氮比[11]。有着处理时间不长，更加方便操作的优点。来~自^751论+文.网www.751com.cn/
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。该处理方法虽然成本的代价较低，但是需要的周期比较长。其目标是为了通过分解木质素的微生物去除木质素从而来解除其对纤维素的包裹作用。
蒸汽爆破是通过扩散高压高温的蒸汽，渗入并浸润木质纤维的细胞再突然减小压力，使纤维细胞内的冷凝水蒸发膨胀，破坏了木质素的包裹作用和纤维素的结晶结构，处理过程根据需要决定是否添加化学药品[12]