厌氧消化理论
厌氧消化包括几个连续的化学和生化反应阶段，包括酶和微生物的混合培养。该过程包括三个降解阶段:水解、产酸和产甲烷。图5.1是厌氧消化反应的简化表示。
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- 图5.1厌氧消化反应示意图。
在厌氧消化的第一阶段，水解，复杂的生物，如碳水化合物，蛋白质和脂类被转化为可溶性形式，并进一步水解为简单的单体。在第二阶段，acidogenesis(也称为发酵)，产酸细菌将第一阶段形成的产物转化为短链有机酸:主要是乙酸、丙酸和乳酸，以及氢和二氧化碳。在第三阶段，甲烷发生，产甲烷菌将挥发性酸转化为甲烷和二氧化碳。
水解是酸形成阶段的速率限制步骤(Eastman和Ferguson, 1981)。可溶性有机物形成后，立即转化为挥发性酸。酸化剂主要是兼性细菌．他们对环境的变化相对宽容pH值和温度．兼性细菌在代谢过程中也能利用溶解氧。因此，他们可以保护产甲烷菌，严格的厌氧菌，从饲料污泥中的溶解氧到消化器。
在厌氧消化系统中，产酸和产甲烷处于动态平衡状态;也就是说，在有机物转化为挥发性酸和氢之后，它们会以相同的速度转化为甲烷和二氧化碳。因此，在正常工作的消化器中，挥发性酸和氢的水平很低。然而,产甲烷菌是天生生长缓慢，以天计算翻倍。pH值和温度的微小变化也会对它们产生不利影响。相比之下，酸性成型机的加倍时间以小时为单位，可以在广泛的环境条件下工作。因此，当消化器受到冲击负荷或温度波动的压力时，甲烷的生产滞后于酸和氢的生产。当这种情况发生时，挥发性酸和氢不能像它们形成时那样迅速转化为甲烷和二氧化碳。一旦这种平衡被打破，酸和氢就会聚集，pH值就会下降。结果，产甲烷菌被进一步抑制，除非采取纠正措施，否则系统最终失败。
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