厭氧沼氣發(fā)酵罐發(fā)酵的三個階段:
階段一,水解和發(fā)酵。在這一階段中復雜有機物在微生物(發(fā)酵菌)作用下進行水解和發(fā)酵。多糖先水解為單糖,再通過酵解途徑進一步發(fā)酵成乙醇和脂肪酸等。蛋白質(zhì)則先水解為氨基酸,再經(jīng)脫氨基作用產(chǎn)生脂肪酸和氨。脂類轉化為脂肪酸和甘油,再轉化為脂肪酸和醇類。
階段二,產(chǎn)氫、產(chǎn)乙酸(即酸化階段)。在產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌的作用下,把除甲酸、乙酸、甲胺、甲醇以外的階段一產(chǎn)生的中間產(chǎn)物,如脂肪酸(丙酸、丁酸)和醇類(乙醇)等水溶性小分子轉化為乙酸、H2和CO2。
階段三,產(chǎn)甲烷階段。甲烷菌把甲酸、乙酸、甲胺、甲醇和(H2+CO2)等基質(zhì)通過不同的路徑轉化為甲烷,其中最主要的基質(zhì)為乙酸和(H2+CO2)。厭氧消化過程約有70%甲烷來自乙酸的分解,少量來源于H2和CO2的合成。
從發(fā)酵原料的物性變化來看,水解的結果使懸浮的固態(tài)有機物溶解,稱之為“液化”。發(fā)酵菌和產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌依次將水解產(chǎn)物轉化為有機酸,使溶液顯酸性,稱之為“酸化”。甲烷菌將乙酸等轉化為甲烷和二氧化碳等氣體,稱之為“氣化”。