沼气发酵原料是沼气微生物赖以生存的物质基础，也是沼气微生物进行生命活动和产生沼气的营养物质。沼气发酵原料按其物理形态分为固态原料和液态原料两类；按营养成分又有富氮原料和富碳原料之分。

西北农林科技大学畜禽养殖场大中型沼气工程沼气站的原料为畜禽粪便以及冲猪圈的废水，这类原料经过了动物肠胃系统的充分消化，颗粒比较小，含有大量低分子化合物——动物未吸收消化的中间产物，含水量比较高。因此，在发酵前没有预处理设备，但在进料斗设格栅，坚决不让一些诸如塑料袋、石子和树枝等影响发酵的物质进入调节池。

氮素是构成沼气微生物躯体细胞质的重要原料，碳素不仅构成微生物细胞质，而且提供生命活动的能量。发酵原料的碳氮比不同，其发酵产气情况差异很大。在其它条件具备的情况下，碳氮比配成25-30：1为佳。如果比例失调，就会使产气和微生物的生命活动受到影响。因此，制取沼气不仅要有充足的原料，还应注意各种发酵原料碳氮比的合理搭配。

沼气微生物的核心菌群——产甲烷菌是一种厌氧性细菌，对氧特别敏感，它们在生长、发育、繁殖、代谢等生命活动中都不需要空气，空气中的氧气会使其生命活动受到抑制，甚至死亡。产甲烷菌只能在严格厌氧的环境中才能生长。所以，要求在整个沼气发酵过程中严格密闭，不漏水、不漏气，这不仅是收集沼气和贮存沼气发酵原料的需求，也是保证沼气微生物在厌氧的生态条件下生活很好，使沼气池能正常产气的需要。

温度是沼气发酵的重要外因条件，温度适宜则细菌繁殖旺盛，活力强，厌氧分解和生成甲烷的速度就快，产气就多。

研究发现，在10-60℃的范围内，沼气均能正常发酵产气。低于10℃或高于60℃ 都严重抑制微生物生存、繁殖，影响产气。在这一温度内，一般温度愈高，微生物活动愈旺盛，产气量也越高。微生物对温度变化十分敏感，温度突升或突降，都会严重影响微生物的生命活动，使产气状况恶化。通常把不同的发酵温度区分为三个范围，即把46-60℃称为高温发酵，28-38℃为中温发酵，10-26℃称为常温发酵。

但是在冬季，自然温度低于10℃，这就需要采用外部供热，如用蒸气加热。而要使消化罐保持较高的温度，就需要消耗大量的能量，在经济上就很不利。因此，消化罐内发酵温度控制在中温发酵或常温法酵，即夏季采用常温发酵，而在冬季则采用中温发酵，控制温度在30-35℃。

沼气微生物的生长、繁殖，要求发酵原料的酸碱度保持中性，或者偏碱性，过酸、过碱都会影响产气。测定表明，酸碱度在pH=6-8之间，均可产气，以pH=6.5-7.5产气量最高，pH低于6或高于9时均不产气。

沼气池发酵初期由于产酸菌的活动，池内产生大量的有机酸，导致pH下降，随着发酵持续进行，氨化作用产生的氨中和一部份有机酸，同时甲烷菌的活动，使大量的挥发酸转化为甲烷（CH4）和二氧化碳（CO2），使pH逐渐回升到正常值。所以，在正常的发酵过程中，沼气内的酸碱度变化可以自然进行调节，先由高到低，然后又升高，最后达到恒定的自然平衡（即适宜的Ph），一般不需要进行人为调节。只有在配料和管理不当，使正常发酵过程受到破坏的情况下，才可能出现有机酸大量积累，发酵料液过于偏酸的现象。此时可以添加适量的草木灰或石灰澄清液，中和有机酸，使酸碱度恢复到正常。

适宜的发酵浓度为干物质浓度4%-10%，即发酵原料含水量为90%-96%。发酵浓度随温度的变化而变化，浓度过高或过低，都不利于沼气发酵。过高则含水量少，发酵原料不易分解，并容易积累大量的酸性物质，不利于沼气菌的生长和繁殖，影响正常产气。浓度过低，则含水量过多，单位容积里的有机物含量相对减少，产气量也会减少，不利于沼气池的充分利用。

静态发酵沼气池原料加水混合投进沼气池后，按其比重和自然沉降规律，从上到下将明显的逐步分成浮渣层、清液层、活性层和沉渣层。这样的分层分布，对微生物以及产气很不利的。导致原料和微生物分布不均，大量的微生物集聚在底层活动因为此处活性污泥多，厌氧条件好，但原料缺乏，不利于微生物的生长和繁殖，影响产气量。为了改变这种不利的情况，就需要采取搅拌措施，变静态发酵为动态发酵。实践证明，适当的搅拌方法和强度，可以使发酵原料分布均匀，增强微生物与原料的接触，使之获取营养物质的机会增加，活性增强生长繁殖旺盛，从而提高产气量。搅拌还能提高原料的利用率及能量转换效率，并有利于气泡的释放。