沼气工程发展现状与问题探讨

出较好 的发 展趋 势 。
１ ２ 厌 氧消 化技 术 ． 现 有沼 气工 程 的工 艺 主要 有 能 源 生 态 型 、 源 环 能
２０ ０ ５年下降 ４ ％ 一 ５ ０ ４ ％的 目标 ， 为实现节能减排 、 应
对气 候 变化 和发 展低 碳 经 济 ， 强 沼气 工程 建 设 成 为 加
１ １ 发 酵原 料 ．
的生 态工 程 ， 是实 现 中 国农 业 可 持续 发 展 的一 个 重 要 环节 和技 术 措 施 。我 国沼 气 建 设 已 取 得 了令 世 界 认
国 内的农 业 沼 气 工 程 发 酵 原 料 以各 种 畜 禽 粪 便
（ 如猪、 鸡等家畜及畜禽养殖场 的粪便 ） 牛、 为主， 工业
２１ ０ １年 ４月
农 机 化 研 究
第 ４期
沼 气 工 程 发 展 现 状 与 问 题 探 讨
赵 玲 ，刘 庆 玉 ，牛 卫生 ，胡艳 清
（ 阳 农 业 大 学 工 程 学 院 ， 沈 阳 １ ０ ６ ） 沈 １ ８ ６
摘
要 ：沼气 工 程作 为一个 有 效 处理 有 机废 弃 物 的环 境工 程 ， 是 一 个 提供 干 净 、 利 燃 气 的 能源 工程 ， 既 便 又是 一
区。这 种工 艺 在 欧洲 等 沼 来自百度文库 发 达 地 区广 泛 采 用 ， 国 我
电需 要 脱 水 、 硫 和 脱 有 机 卤化 物 ； 汽 车燃 料 需 要 脱 作 脱 水 、 硫 、 有 机 卤化 物 和 脱 二 氧 化 碳 。脱 水 主 脱 脱 要采用 重力法 ， 即采 用 气 水 分 离 器 使 两 相 分 离 冷 却 ，
１ ３ 沼 气 净化 与贮 存 ． 我 国现 有 沼气 利 用 方 式 主 要 有 沼气 锅 炉 、 气 发 沼
要 有 完 全 混 合 式 反 应 器 、 流 式 厌 氧 固体 反 应 器 、 升 塞
流式 厌 氧 反 应 器 及 厌 氧 接 触 反 应 器 等 。完 全 混 合 式
反应 器 适 宜 处 理 含 悬 浮 物 高 的 畜 禽 粪 污 和有 机 废 弃
工 艺 技术 在 我 国 已 有 中小 型 养 殖 场 沼 气 工 程 应 用
的例 子 ， 由于 发 酵 罐 内 工 况 复 杂 ， 硫 反 应 过 程 的 但 脱 安 全 性 得不 到保 证 ， 加 上罐 内 生 成 的单 质 硫 难 以 清 再
除 ， 工 艺 在大 型 养 殖 场 沼气 工 程 中较 少 应 用 。厌 氧 该 罐 外 生 物脱 硫 是 将 生 物 脱 硫 过 程 单 独 放 在 专 用 的生 物 脱 硫 塔 内进 行 ， 种 方 式 目前 应 用 相 对 较 多 ， 国 这 德 等 欧 洲 国家 沼气 生 物 脱 硫 塔 已在 沼 气 发 电 工 程 中广 泛 应 用 。生 物脱 硫 技术 经 济 （ 行 成 本 大 约是 干法 脱 运
将 沼气 中 的部分 水 蒸 气 脱 除 ， 在输 送 沼气 管 路 的 最 或
近 年新 建 的工 程 中应 用 较 多 。 升 流 式 厌 氧 固体 反 应
器也 是 一种 适 用 于 高悬 浮 固体 原 料 的消 化 器 ， 构 简 结
单， 效率 较 高 。近 几 年 ， 京 市 兴 建 的 大 中 型 沼 气 工 北
法 氧化 铁 脱硫 ， 常使 用 脱 硫 塔 的形 式 。沼 气 从 底 部 通 进 入 ， 过脱 硫 吸 附 剂 层后 从 顶 部 离 开 。生 物 脱 硫 的 穿
关键 是 如 何 根 据 Ｈ Ｓ浓 度 和 氧 化 还 原 电位 的 变 化 来 ， 控制 反 应 装置 中溶 解 氧 浓 度 。根 据 操 作 方 式 的 不 同 ， 可分 为 厌 氧 罐 内生 物 脱 硫 和 厌 氧 罐 外 生 物 脱 硫 。前
气工程（ 尤其 是 牛 粪 的处 理 ）中应 用 很 多 。厌 氧 接 触 反 应 器 的工 艺是 在 全 混 合 消 化 器 之 外 加 一 个 沉 淀 池 ，
从 消 化器 排 出 的 混 合 液 首 先 在 沉 淀 池 中进 行 固液 分 离 ， 淀 污 泥 重 新 回 流 至 消 化 器 内 ， 点 同完 全 混 合 沉 优 式 反应 器 ， 点 是需 要 额 外 的设 备 来 使 固体 和 微 生 物 缺
实现 减排 既定 目标 的有 效 途径 。 近年来 ， 国 的 沼 气 工 程 建 设 发 展 十 分 迅 速 ， 我 但
在大 量新 批 复工程 建 设 的同 时 ， 由于 忙 于新 工 程 的可
行性 研 究 、 计 及 施 工 ， 已建 工 程 的 跟 踪 研 究 则 相 设 对
收稿 日期 ：２ １ ０ ０ ０— ９—２ ５
一
沉 淀 与 回流 。能 源 环 保 型 适 用 的 厌 氧 装 置 主 要 有 升
流式 厌 氧 污泥 床反 应 器 、 胀 颗 粒 污 泥 床 反 应 器 和 内 膨 循环 厌 氧反 应 器 （Ｃ） 高 效 厌 氧 反 应 器 。另 外 ， 种 Ｉ 等 多 类、 高浓 度原 料 的厌 氧 发 酵 装 置 的研 发 已 取 得 较 大 进 展， 如覆 膜 干式 厌 氧 发 酵 槽 反 应 器 和 一 体 化 两 相 厌 氧 发 酵技术 等 ， 目前都 有 运 行 的示 范 工程 。 厌 氧 发 酵装 置是 沼 气 工 程 最 核 心 的 部 分 ， 结 构 其
同的成就 ， 截止到 ２０ 年底 ， ０８ 各类农业废弃物处理沼
气工 程达 到 ３ ９ ． ５万 处 ， 用 沼 气 达 到 ３ ５ 户 ０万 户 ， ０ 年
产沼 气 １２亿 ｍ ， 当于 １ ５ ２ 相 ０万 ｔ 准煤 ， 少二 氧 ８ 标 减
化碳排放 ４ ０ ０万 ｔ增收节支 １０亿元。沼气工程 已 ５ ， ５ 经引起了各级政府的广泛关注 ， 也得到了许多养殖企
沼气 工程 的原 料 主要 是 酒精 废 醪 、 粉 、 淀 豆制 品 、 纸 造 和 啤酒等 加 工 废 水 及 污 水 处 理 厂 剩 余 污 泥 与 初 沉 污 泥 。另外 ， 种 农 作 物秸 秆 、 草 以 及 农 产 品加 工 废 各 杂 弃 物 ， 经 常 作 为 原 料 来 进 行 沼 气 发 酵 ， 成 以 养 殖 也 形 场粪 污 为主 ， 工农 业 有 机 废弃 物 为 辅 的局 面 。发 酵 原 料 的性质 决定 了所 采 用 的消 化工 艺 、 酵 时 间和 产 率 发 的 差异 。 由于单一 原 料存 在一 定 的不 确 定 性 ， 现 有 而 工 程大 多数 在 设 计 和 修 建 时 都 没 有 应 对 原 料 不 确 定
程 中 ７ ％ ～８ ％ 的 沼 气 站 都 使 用 了 Ｕ Ｒ反 应 器 。 ０ ０ Ｓ 塞 流 式 厌 氧 反 应 器 运 转 方 便 ， 定 性 高 ， 畜 禽 场 沼 稳 在
低 点设 置 凝水 器 ， 管 路 中 的冷 凝 水 排 除 。脱 硫 方 法 将
主 要有 化 学法 和 生 物 法 ， 国沼 气 工 程 上 普 遍 采 用 干 我
出到 ２ ２ 单位 国内生 产 总 值 二 氧 化 碳排 放 量 将 比 ０ ０年
性的预备措施 ， 致使部分 已建 的工程存在不同程度运 行 隐患 ］ 。像 德 国等 一 些 沼气 工 程 发 达 国家 ， 部 分 大
的农 场 沼气 工程 采 用 混合 原 料 发 酵 ， 此 国内 多 家 为 科 研单 位对 此进 行 了技 术攻 关 ， 混合 原 料 发 酵 将 呈 现
的 问题 进行 探讨 ， 以此 为基 础 提 出解 决途 径 。 并 关键 词 ：沼 气 工程 ；建设 ；现状 ；问题
中 图 分 类 号 ：ｓ ａ ． ２ ６４ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１ ０ １ ８ ２ １ ）４— ２ ２— ４ ０ ３— ８ Ｘ（０ １ ０ ０ ４ ０
物 ， 处理量大 、 于 管理 、 启动且运行 费用低 ， 它 便 易 一
般适 合 于 以产 沼气 为 主 、 使 用 液 态 有 机 肥 习 惯 的地 有
电 、 中供 气 、 车 燃 料 和 沼 气 火 炬 等 。 沼 气 净 化 程 集 汽 度取 决 于 沼气 的用 途 ， 气 或 供 热 需 要 脱 水 、 硫 ； 供 脱 发
ｓ ｚ ｉｇ １ ３． ｏ 。 ｙ ｌｎ ＠ ６ ｃ ｒ ｎ
前 在 一些 大 型 的养 殖 场 中 ， 电肥联 产 零 排 放 型沼 气 热
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农 机 化 研 究
第 ４期
工 程越 来 越 引起 重 视 ， 北 京 的德 清 源 养 鸡 场 和 蒙 牛 如 澳 亚牧 场 等 大型 沼气 工 程 采取 了此工 艺 。
保 型 和热 电肥 联 产 零 排 放 型 。能 源环 保 型 运 行 成 本高 ， 多用 于 对排 放 要 求 较 高 的城 市 郊 区 。能 源生 态 型在 我 国应用 较 为广 泛 ， 适合 于一 些 周 边 有 适 当 的农 田 、 塘 或 水 生 植 物 塘 的养 殖 场 ， 以生 态 农 业 的 观 鱼 它
个 实 现废 弃 物 资源 化 、 生物 质 多层 次 利用 和 可 促 进 农 业 生 态 良性 循 环 的生 态 工 程 。 为 此 ， 系 统 地 阐 述 了 我 国 较
沼气 工程 技 术现 状 ， 括 发酵 原料 、 酵 工 艺 、 置设 备 及 沼气 净 化 与 贮 存 等 ， 目前 我 国沼 气 工 程 发展 中 面 临 包 发 装 就
点 统 一筹 划 、 统 安 排 ， 成 一 个 生 态 农 业 园 区 。 目 系 形
基金项 目 ：农业 部可再生能 源 专项 （ ０ ９— ０ ０） 沈阳市科技计划项 ２０ ２ １ ；
目（０３０ １ ６ ２ ７—３—０ ０）
作 者 简 介 ：赵
玲 （ ９ ２一 ）， ， 宁 本 溪 人 ， 教 授 ， Ｅ —ｍａ ） １７ 女 辽 副 （ ｉ ｌ
业 的认 同 ， 使 我 国大 中 型 沼气 工 程建 设 得 到 了较 快 促
的发 展 。 目前 ， 国 户 用 沼 气 由 ２ ０ 我 ０ ８年 占 总投 资 的
８ ．％ 下 降到 ２ ０ １６ ０ ９年 的 ４ ． ％ ， 中型 沼 气 工 程 由 ７６ 大
２０ ０ ８年 的 ３ ％提 高到 ２ ０ ０ ９年 的 ３ ． ％ 。我 国 政府 提 ５１
由于 沼气 工程 选 择 工 艺 路 线 不 同 ， 采 用 的厌 氧 所 发 酵装 置 也 有 区 别 。 能 源 生 态 型 适 用 的 厌 氧 装 置 主
成 为 目前 沼 气工 程 技 术 发 达 国家 的 主要 形 式 ， 顶 部 其
贮 气 柜可 采 用单 膜 或 双膜 结 构 ， 于 收 集 、 存 沼气 ， 用 贮 罐 体采 用 以上 的几 种 罐 体 结 构 均 可 ， 全部 采 用 组 合 装 配 方式 建 造 。该 装 置 在 寒 冷 季 节 也 能 正 常 运 行 ， 我 在 国新 建 工 程 中应 用 越来 越 多 ， 现较 好 的发 展趋 势 。 呈
问题进 行有 益 的探讨 。
个有 效处 理有 机 废 弃 物 的环 境 工 程 ， 是 一个 可 提 既
供干 净 、 利 燃 气 的 能 源 工 程 ， 便 又是 一 个 实 现废 弃 物
资源 化 、 生物 质多 层 次利 用 和 促 进农 业 生 态 良 陛循 环
１ 我 国沼气工程技术现状
０ 引 言
沼气 是从 生 物质 能 源 转 化 中得 到 的燃 气 ， 有 清 具 洁 、 效 、 全 和 可 再 生 等 ４大 特 征 。 沼 气 工 程 作 为 高 安
一
对 较少 ， 成现 有工 程 运 行 中逐 渐 显 现 出一 些 问题 造 亟 待解 决 。 因此 ， 文 通 过对 一 些 大 中型 沼气 工 程 的 本 实 地调 研 ， 就我 国沼 气 工 程 的技 术 现 状及 建 设 中存 在