沼气发酵过程是培养微生物的过程,发酵原料或所处理的废水应看作是培养基,因而必须考虑微生物生长所必需的碳､氮､磷以及其它微量元素及水和维生素等营养物质｡

发酵原料的C/N比值,是指原料中有机碳素和氮素含量的比例关系,因为微生物生长对碳氮比有一定要求｡如土壤微生物生长时,用于组成细胞物质的C/N值为5∶1,但在合成这些细胞物质时还需要消耗20份碳素作为能量来源｡这样土壤微生物生长的C/N=25∶1｡如果原料C/N值较低,微生物在生长过程中就会将多余的氮素分解为氨而放出,使发酵液中构成碱度的物质NH₄HCO₃增加,可以提高发酵液的缓冲能力｡C/N值过高,氮素不足影响微生物生长｡

在沼气发酵过程中,原料的C/N值在不断变化,细菌不断将有机碳素转化为CH₄和CO₂,生成沼气放出,同时将一部分碳素和氮素合成细胞物质,多余的氮素物质则被分解以 NH₄HCO₃的形式溶于发酵液中｡经过这样一轮分解,C/N值则下降一次,生成的细胞物质死亡后又可被用作原料｡因此,消化器中发酵液的C/N值总是要比原料低得多,而微生物生长的环境是在消化器内,所以这里所说营养物的C/N 值是消化器中发酵液的C/N值｡

沼气发酵适宜的C/N比值范围较宽,有人认为 (13～16)∶1最好,但也有试验说明 (6～30)∶1的范围内仍然合适｡一般认为在厌氧发酵的启动阶段C/N不应大于30∶1｡只要消化器内的C/N值适宜,进料的C/N则可高些｡因为厌氧细菌生长缓慢,同时老细胞又可作为氮素来源｡所以,污泥在消化器内的滞留期越长,对投入氮素的需求越少｡

以COD为标准计算,在处理复杂有机物废水时,由于细菌生长较多,要求COD∶N∶P的比值为350∶5∶1｡如果以挥发酸废水为原料,细菌生长量低,其COD∶N∶P的比值可为1000∶5∶1｡在N､P､S不足的废水中,应考虑加入铵态氮 (NH₄HCO₃､NH₄Cl)､磷酸盐和硫酸盐以补充其不足｡此外,加入微量元素如钴､钼､镍及锌等对发酵有一定促进作用,但其用量都应在50～100μmol以下,加入过多反而会产生毒害作用｡发酵原料或工业污水中氮､磷不足时,可适当添加一定比例的粪尿液以补充氮磷的不足,有利于促进沼气发酵的进行｡

农村常用沼气发酵原料,如人畜粪便､秸秆和杂草等都是生物质所构成,用这些原料进行沼气发酵,从营养成分来看是比较齐全而丰富的,一般不需添加什么营养成分｡常用原料的C/N值,如下表：

农村家用沼气池以成批投料方式启动时,其原料的C/N值不应大于30∶1｡根据各种原料的碳素和氮素百分含量,可以计算出混合原料的C/N值,其计算公式如下: