污泥气又称沼气。在污泥厌氧消化时有机物分解所产生的气体，主要成分为甲烷和二氧化碳，并有少量的氢气、氮气和硫化氢等。

污泥气是污泥在厌氧消化处理过程中产生的气体物质。伴随城市污水厂的兴建 , 大量城市污泥产生。由于浓缩 /厌氧消化 /脱水工艺能同时实现污泥减量化和稳定化, 且伴有可回收的燃气 (甲烷 )产生 , 最终污泥可作为农肥回用 ,故得到广泛应用。

污泥消化产生气体中约65%~70%为甲烷 （体积），热值在 22400～35800KJ/Nm3，为回收这部分能源，污泥消化产生的污泥气利用有以下途径：首先用来作为污泥消化加热所需的能源，多余的污泥气用来带动沼气鼓风机，其次用来带动沼气发电机。

厌氧消化是由微生物经过一系列的生化过程，将复杂大分子有机物转化为小分子的CH4、CO2、水和氨氮的过程。厌氧消化主要由水解、酸化、产氢产乙酸和产CH4四个阶段组成，其工艺模型如图1所示。

水解阶段：污泥中的蛋白、多糖、脂肪和核酸等复杂有机物，在蛋白水解菌、纤维素水解菌、淀粉水解菌和脂肪水解菌的作用下，水解产生氨基酸、单糖、甘油等末端产物。

酸化阶段：水解阶段产生的小分子有机物通过酸化菌的代谢作用，转化为有机酸、H2和 CO2。例如，氨基酸，一部分用于合成微生物细胞组织，另一部分则通过脱氨、脱羧反应，分解成SCFAs、硫化氢（H2S）、氨气（NH3）等；单糖常经过糖酵解（EMP），产生 SCFA、H2和 CO2等小分子物质；长链脂肪酸则通过 β-氧化途径形成乙酰-CoA 和乙酸。另外，水解产物可通过丁酸型发酵、丙酸型发酵、乙醇型发酵转化为丁酸、丙酸和乙醇等特征产物，以及乙酸、H2、CO2等共有产物。

产氢产乙酸阶段：在厌氧条件下，异养型发酵菌能够将酸化阶段产生的丙酸、丁酸、戊酸、乳酸和醇等，进一步转化为乙酸，同时释放 H2和 CO2。另外，同型产乙酸菌能够利用分子氢和 CO2产生乙酸。

产 CH4阶段：产甲烷菌利用产氢产乙酸阶段产生的小分子物质：H2/CO2、甲醇、甲酸、甲胺和乙酸等产生 CH4。其产 CH4途径主要有以下两种方式：（1）乙酸分解产生 CH4和 CO2；（2）CO2和 H2反应合成 CH4和水。

污泥厌氧消化产生污泥气过程受许多因素影响，包括温度、pH值、碱度、基质营养比例、搅拌以及毒性抑制物质。由于污泥 C、N、P 等营养元素充分，基质营养比例影响较小。污泥厌氧消化过程中会释放大量的氨氮，污泥厌氧消化碱度通常较为充分。因此，对于污泥厌氧消化，温度、pH值、搅拌以及毒性抑制物质是影响其系统稳定性及产甲烷效率的主要因素。

厌氧消化对温度有比较严格的要求。厌氧微生物可分为嗜冷、嗜温和嗜热三大类，因此，厌氧消化可分为低温厌氧、中温厌氧和高温厌氧消化。污泥厌氧消化通常选择中温厌氧消化（33~37℃）和高温厌氧消化（50~55℃）。 温度的波动会对不同类型的厌氧消化微生物活性产生明显的影响。通常，厌氧消化每天温度波动应不大于1℃。当温度波动达到2~3℃就可能对厌氧消化处理能力产生严重影响。温度突降后，产气量基本为0，VFA累积以及pH降低。

pH值是判断实际厌氧消化工艺运行是否正常的关键参数。厌氧消化过程中产酸菌的适宜 pH 范围为 5.0~6.5，产甲烷菌适宜范围为 6.5~7.8。虽然如此，大多数产酸菌和产甲烷菌能在pH为 5.0~8.5 范围内生长；在产酸菌与产甲烷菌共存的情况下，pH值适宜范围为 7.0-7.6。有机物在水解产酸阶段会被分解产生挥发性脂肪酸，同时，污泥中蛋白质的分解会生成氨氮以及碳酸盐。厌氧消化系统中，挥发性脂肪酸、氨氮、碳酸盐三者构成pH缓冲体系。

在实际污泥厌氧消化工艺运行中，搅拌对微生物活性的影响尤为重要。搅拌可以使消化罐内污泥浓度、pH值、微生物等保持均匀，避免消化罐内部分物质累积，表层污泥结壳等。实现消化池进泥与消化池内的消化液充分混合，从而实现消化池进泥与池内微生物接触充分，利于反应进行；通过搅拌可以实现热量的均匀分布；可以减少消化池内浮渣在表层结壳；搅拌充分还可以减少消化池底部砂的积累；还有利于沼气从消化污泥中释放到气相空间，利于气液分离等。微生物降解有机物产甲烷过程，传质效率对物质的转化影响非常重要。

许多物质可以对厌氧消化过程产生毒性抑制作用，包括氨氮、重金属、硫化物、有机酸等。对于污泥厌氧消化，硫化物以及氨氮的抑制比较常见。硫化物是硫酸盐还原作用的终产物，不仅会导致沼气中产生 H2S，更重要的是会对产甲烷菌产生一定的抑制作用，影响厌氧消化的效率。一旦H2S穿透微生物细胞壁，将对细胞蛋白质构成破坏。