沼气发酵又称为厌氧消化、厌氧发酵，是指有机物质（如人畜家禽粪便、秸秆、杂草等）在一定的水分、温度和厌氧条件下，通过各类微生物的分解代谢，最终形成甲烷和二氧化碳等可燃性混合气体（沼气）的过程。
沼气发酵示意图
       沼气发酵是一个极其复杂的生物化学过程，包括各种不同类型微生物所完成的各种代谢途径。这些微生物及其所进行的代谢都不是在孤立的环境中单独进行，而是在一个混杂的环境中相互影响。它们之间的互相作用包括有不产甲烷细菌和产甲烷细菌之间的作用；不产甲烷细菌之间的作用和甲烷细菌之间的作用。在沼气发酵过程中，不产甲烷细菌和产甲烷细菌之间，相互依赖，互为对方创造与维持生命活动所需要的良好环境条件，但它们之间又互相制约，在发酵过程中总处于平衡状态

      沼气是一种混合性可燃气体，其主要成分是甲烷（CH4）占60—70%，其次是二氧化碳（CO2）占30—40%，还有少量硫化氢（H2S）、磷化氢（H3P）、氮气（N2）、氢气（H2）、一氧化碳（CO）、水蒸气（H2O）等气体。可燃成分是甲烷、硫化氢、磷化氢、氢气、一氧化碳。特别值得注意的是沼气的比重比空气重，在池中不易挥发出来，池内处于无氧状态，沼气成分中的硫化氢和磷化氢两种气体对金属有强腐蚀作用，对动物具有强烈的麻痹作用，极易造成人畜中毒伤亡。 
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