沼氣發酵裝置是構建和發展以沼氣為紐帶的優質高效生態農業的關鍵技術，其技術先進性決定著生態農業的建設水平。西北農林科技大學干旱半干旱農業研究中心在創建和發展以沼氣綜合利用為紐帶的“農----畜----沼----果”農牧結合生態農業模式的過程中，針對現有沼氣發酵裝置存在的結殼、沉淀、產氣少、出料難等技術問題，經過優化設計和實驗研究，研制發明了獲得國家專利的生物能氣動攪拌自動循環沼氣發酵裝置，經在西北黃土高原地區實際檢驗證明：年均產氣量提高31％--72．4％，可全年產氣使用；管理簡便；與農業主導產業相結合，取得“四省、三增、兩減少、一凈化”的綜合效益，為以沼氣為紐帶的能源生態模式的發展提供了可靠的技術支撐。該裝置采用了以下沼氣新技術：
生物能氣動攪拌技術
生物能氣動攪拌裝置由底邊帶有定向導流槽的集氣罩和支柱構成。沼氣池產氣后，位于集氣罩下部發酵原料所產生的沼氣，匯集于集氣罩內，當沼氣匯集到一定數量，氣壓大于沼氣池內壓力，或者使用沼氣使池內壓力降低時，集氣罩內具有一定壓力和能量的沼氣通過底部的導流槽集中、陣發性向出口釋放，形成旋轉氣流，沖動池內中上層料液，引動底層料液，從而使沼氣池內的料液得到均勻自動攪拌。
菌種自動回流和微生物膜技術
由厭氧發酵動力學得知，不再分解產氣的固形物沉淀性能較好，流動性較差，而具有大量活性微生物的懸浮污泥流動性較好，利用發酵料液的這一特性可將其大致分開。生物能氣動攪拌沼氣池在運行產氣時，沼氣壓力將池內懸浮料液通過回流口壓到酸化間暫存，用氣時流動性能好的含大量微生物的懸浮污泥經單向閥重新回流進發酵間。空隙率較高的旋流布料墻表面成為微生物生長繁殖的載體，通過沼氣微生物的附著、富集、增殖，在其表面形成厭氧微生物膜，從而保留了高活性的微生物，減少了微生物的流失。
自動破殼與強制回流清渣技術
水壓式沼氣池產氣用氣和攪拌時，發酵間內的液面隨之上下運動。根據這一原理，在高度位于零壓面的園弧形旋流布料墻頂部及各個層面上設置自動破殼齒，使其在沼氣池產氣用氣時，發酵料液表層可能形成的緒殼自動破除、浸潤，充分發酵產氣。池底沉渣通過由抽渣管和活塞組成的強制回流清渣裝置抽出，施入農田，從而實現輕松管理和永續利用的目標。
兩步發酵與太陽能自動增溫技術
沼氣厭氧發酵過程分為水解、酸化和產甲烷三大步驟，根據這一理論，將標準水壓式沼氣池的水壓間拓展為具有水解酸化和調節氣壓雙功能的水壓酸化池，將纖維性原料在敞口酸化池里完成水解和酸化兩個階段，酸化液通過單向閥自動進入發酵間發酵產氣，剩余的以木質素為主體的殘渣在酸化池內徹底分解后直接取出，從而解決了纖維性原料入池發酵出料困難的技術難題。同時，在水壓酸化池頂部裝配太陽能采光和吸熱裝置對發酵料液自動加溫，并通過料液循環系統，將加熱后的料液自動循環進發酵間內。從而提高了原料溫度，并使原料和菌種充分混合，有效地提高了產氣率。
消除發酵盲區和料液“短路”技術
根據流體力學理論，在生物能氣動攪拌沼氣池螺旋面池底上用一園弧型旋流布料墻將進出料隔斷，使入池原料必須延圓周旋轉一圈后，才能從出料通道排出，從而增加了料液在池內的流程和滯留時間，消除了“微生物貧乏區”、“發酵盲區”和“料液短路”現象。
