沼氣工程技術(shù)
沼氣工程簡介—— 沼氣工程的原理是利用厭氧細菌的分解作用，將有機物（碳水化合物、蛋白質(zhì)和脂肪）經(jīng)過厭氧消化作用轉(zhuǎn)化為沼氣和二氧化碳。沼氣工程具有生物多功能性，既能夠
2017/1/20 11:57:57
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沼氣工程簡介——
沼氣工程的原理是利用厭氧細菌的分解作用，將有機物（碳水化合物、蛋白質(zhì)和脂肪）經(jīng)過厭氧消化作用轉(zhuǎn)化為沼氣和二氧化碳。沼氣工程具有生物多功能性，既能夠營造良性的生態(tài)環(huán)境、治理環(huán)境污染，又能夠開發(fā)新能源，為農(nóng)戶提供優(yōu)質(zhì)無害的肥料，從而取得綜合利用效益。概括起來，沼氣工程在凈化生態(tài)環(huán)境方面有3個優(yōu)點：
首先，沼氣凈化技術(shù)使污水中的不溶有機物變?yōu)槿芙庑杂袡C物，實現(xiàn)無害化生產(chǎn)，從而達到凈化環(huán)境的目的。一般來說，畜禽糞便進入沼氣池，經(jīng)過較長時間的密閉發(fā)酵，可直接殺死病菌和寄生蟲，減少生物污泥量。
其次，沼氣的用途廣泛，除用作生活燃料外，還可供生產(chǎn)用能。
第三，沼氣綜合開發(fā)能積極參與生態(tài)農(nóng)業(yè)中物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)化，以實現(xiàn)生物質(zhì)能的多層次循環(huán)利用，并為系統(tǒng)能量的合理流動提供條件，保證生態(tài)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)內(nèi)能量的逐步積累，增強了生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
沼氣工藝設(shè)計——
沼氣工藝設(shè)計包括發(fā)酵原料的收集、前（預）處理，沼氣的產(chǎn)生，沼氣的凈化、儲存、輸配與利用，沼渣、沼液的綜合利用（或進一步深度處理達標）等全系統(tǒng)工藝。
前（預）處理系統(tǒng)：
前（預）處理系統(tǒng)包括發(fā)酵原料的收集和輸送，水質(zhì)、水量、溫度、酸堿度的調(diào)節(jié)，以及固態(tài)物質(zhì)的去除。
發(fā)酵原料的水量、水質(zhì)應實際測試確定。實測有困難的，可參照同類發(fā)酵原料資料確定。常用的幾種發(fā)酵原料特性詳見下表。
前（預）處理裝置（格柵）、設(shè)備（提升泵、分離設(shè)備、熱換器等）及各處理構(gòu)筑物（沉砂池、沉淀池、調(diào)節(jié)池、酸化池等）的個（格）數(shù)宜為2個（格），并宜按并聯(lián)設(shè)計。
格柵：
在沉砂池、集水井或水泵前設(shè)置格柵，以防堵塞水泵、輸料管道及其他設(shè)備、裝置。
泵：
泵的選擇根據(jù)用途和輸送介質(zhì)的種類、流量及揚程等因素確定。當被輸送的介質(zhì)懸浮物濃度較高或雜質(zhì)較大時，宜選用無堵塞泵。泵房內(nèi)應有排除積水和通風設(shè)施。
固液分離設(shè)備：
固液分離設(shè)備的選擇根據(jù)被分離的原料性質(zhì)、要求分離的程度和綜合利用的要求等因素確定。對固形物去除率要求達80%以上、且濾渣含水率小于80%的固液分離，宜選用箱式壓濾機。對固形物去除率要求不太高的固液分離，宜選用立式離心機或螺旋回轉(zhuǎn)滾筒式固液分離機或固液分離篩。
熱交換器：
熱交換器選型應考慮被加熱或冷卻的介質(zhì)特性、介質(zhì)溫度、熱交換后要求達到的溫度和運行管理是否方便及經(jīng)濟等綜合因素。
沉砂池：
對于含泥砂量較多的發(fā)酵原料應設(shè)置沉砂池。
調(diào)節(jié)池：
調(diào)節(jié)池用于發(fā)酵原料的水量、水質(zhì)、溫度、酸堿度的調(diào)節(jié)，也兼顧初次沉淀功能。宜分為2～4格，可并聯(lián)或串聯(lián)。
酸化池（水解池）：
對于含固體較高的發(fā)酵原料（如畜禽糞便、糖蜜廢液、酒精廢醪等）應設(shè)置酸化池（水解池）。宜分成2～4格，輪流作業(yè)。
集料池：
集料池的容積應根據(jù)進料量、進料方式、泵的能力和泵的工況等因素確定。該池可兼有加熱功能，設(shè)沖泥和清泥等設(shè)施。
厭氧消化器：
根據(jù)發(fā)酵原料的特性和本單元擬達到的處理目標選擇適合的厭氧消化器。溶解性有機廢水宜選用升流式厭氧污泥床（UASB）、厭氧過濾器（AF）、升流式厭氧復合床（UBF）；高固體含量或其他難降解的有機廢水宜選用完全混合式厭氧消化器（CSTR）、厭氧接觸工藝（AC）和升流式厭氧固體反應器（USR）。
1.完全混合式厭氧消化器（CSTR）
完全混合式厭氧消化器內(nèi)設(shè)有攪拌器，適合處理高固體含量或其他難降解的有機廢水。消化器容積按容積負荷或水力滯留時間確定。常見的幾種發(fā)酵原料的設(shè)計參數(shù)詳見下表。
2.厭氧接觸工藝（AC）
厭氧接觸工藝是由完全混合式厭氧消化器和消化液的固液分離、污泥回流設(shè)施所組成的處理系統(tǒng)，適合處理懸浮物濃度和有機物濃度均高的有機廢水。消化器的容積按有機容積負荷或水力滯留時間計算。容積負荷根據(jù)發(fā)酵原料種類、特性及要求處理程度或由試驗及參照類似原料的厭氧消化器實際運行資料確定。
3.升流式厭氧固體反應器（USR）
升流式厭氧固體反應器的下部是含有高濃度厭氧微生物的固體床。發(fā)酵原料從反應器底部進入，依靠進料和所產(chǎn)沼氣的上升動力按一定的速度向上升流通過高濃度厭氧微生物固體床時，有機物被分解發(fā)酵，上清液從反應器上部排出。該反應器適合處理高固體含量（TS≧5%）的有機廢液。反應器的容積根據(jù)容積負荷確定。容積負荷根據(jù)原料種類、特性、要求處理程度以及消化溫度等因素確定。
4.厭氧過濾器（AF）
厭氧過濾器是設(shè)置有供厭氧微生物附著生長的載體（填料）的厭氧消化裝置，該過濾器適合處理溶解性的以及低濃度的有機廢水。濾器的容積根據(jù)容積負荷確定。容積負荷根據(jù)原料種類、特性、要求處理程度、填料性狀以及消化溫度，或由試驗及參照類似廢水工程的實際運行資料確定。
5.升流式厭氧污泥床（UASB）
升流式厭氧污泥床是由底部的污泥區(qū)和中上部的氣、液、固三相分離區(qū)組合為一體的厭氧消化裝置，該反應器適合處理懸浮物濃度≦2g/L的有機廢水。容積設(shè)計根據(jù)容積負荷確定。不同溫度條件下的升流式厭氧污泥床的容積負荷詳見下表。
6.升流式厭氧復合床（UBF）
升流式厭氧復合床是由底部升流式厭氧污泥床和上部厭氧過濾器組合為一體的厭氧消化裝置。該反應器的容積設(shè)計根據(jù)容積負荷確定。容積負荷根據(jù)原料種類、特性、要求處理程度、填料性狀以及消化溫度，或由試驗及參照類似廢水工程的實際運行資料確定。
沼氣工程監(jiān)控——
結(jié)合工程規(guī)模、運行管理的要求、工程投資情況、所選用的設(shè)備及儀器的先進程度、維護和管理水平，因地制宜選擇監(jiān)控指標和自動化程度。宜對主要參數(shù)如料液流量、料液濃度、沼氣產(chǎn)量、沼氣成分、沼氣壓力、溫度、液位、pH等實行監(jiān)控。設(shè)置自動控制時，應同時設(shè)置手動控制。
除臭系統(tǒng)——
為減少對周圍環(huán)境的影響，需對易產(chǎn)生臭味的構(gòu)筑物如集料池、調(diào)節(jié)池和振動篩房等進行臭氣收集和處理。除臭系統(tǒng)包括構(gòu)筑物內(nèi)部集氣管道、廠區(qū)集氣干管、引風機和生物除臭裝置等。
厭氧消化液的處理與利用——
消化液（沼液）作為液體肥料在施用前應儲存5d以上。消化液儲存池應滿足所種農(nóng)作物均衡施肥的要求，應設(shè)置浮渣及污泥排除設(shè)施，并考慮非用肥或非灌溉季節(jié)沼液的儲存量。濃度高時應稀釋后再施用。不能利用的厭氧消化液考慮進一步處理。當厭氧消化液用作葉面噴施或需進一步處理時，應設(shè)置沉淀池進行固液分離。
厭氧消化液（沼液）能起到多種作用，這些作用主要表現(xiàn)在調(diào)節(jié)作物生長、肥效和抗病蟲害三個方面，具體作用介紹如下：
1.沼液浸種
利用沼液浸種，沼液中鉀離子、銨離子、磷酸根離子等都能因滲透作用或生理特性，不同程度地被種子吸收，而這些離子在幼苗生長過程中，可增強酶的活性，加速養(yǎng)分運轉(zhuǎn)和新陳代謝過程。因此，幼苗“胎里壯”，抗病、 抗蟲、抗逆能力強，為高產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。
2.沼液防治農(nóng)作物病蟲害
沼氣發(fā)酵原料經(jīng)過沼氣池的厭氧發(fā)酵，不僅含有極其豐富的植物所需的多種營養(yǎng)元素和大量的微生物代謝產(chǎn)物，而且含有抑菌和提高植物抗逆性的激素、抗菌素等有益物質(zhì)，可用于防治植物病蟲害和提高植物抗逆性。沼液是有機物質(zhì)厭氧發(fā)酵的副產(chǎn)物，是一種溶肥性質(zhì)的液體，不僅含有較豐富的可溶性無機鹽類，還含有厭氧發(fā)酵的生化產(chǎn)物，具有營養(yǎng)、抑菌、刺激、抗逆等功效。
3.果樹葉面噴施沼液
沼液中營養(yǎng)成分相對富集，是一種速效的水肥，用于果樹葉面施肥，收效快，利用率高。一般施后24小時內(nèi)，葉片可吸收噴施量的80%左右，從而能及時補充果樹生長對養(yǎng)分的需要。
4.沼液用作無土栽培營養(yǎng)液
無土栽培是人工創(chuàng)造的根系環(huán)境取代土壤環(huán)境，并能對這種根系進行調(diào) 控以滿足植物生長的需要。它具有產(chǎn)量高、質(zhì)量好、無污染，省水、省肥、省地，不受地域限制等優(yōu)點。利用沼液作無土栽培營養(yǎng)液栽培蔬菜，效果好，技術(shù)簡單，易于推廣。
厭氧消化污泥的處理與利用——
當厭氧消化污泥（沼渣）用作肥料時，應采用濕污泥池儲存。厭氧消化污泥脫水宜采用污泥干化床或機械脫水。干化床脫水過程產(chǎn)生的污泥水應進入消化液（沼液）儲存池，與其一并處理或利用，機械污泥脫水過程中產(chǎn)生的污泥水應送入?yún)捬跸b置進行處理。
沼渣主要含有效磷、鉀較多，施1t濕沼渣相當于施普鈣（P2O5 18.5%）8.5kg、硫鉀（K2O 50%）13kg，含氮量較少，相當施尿素0.4kg，但含有大量的木質(zhì)纖維素，故可作為盆栽花卉的培養(yǎng)基質(zhì)土，受到種花愛好者的歡迎。沼渣是很好的改土材料，沼渣可用作農(nóng)作物的底肥、有機復合肥的原料、作物的營養(yǎng)缽（土）以及養(yǎng)殖蚯蚓等，在農(nóng)作物等穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)上發(fā)揮重要作用，具體作用介紹如下：
1.果樹根部施用沼肥
果樹長期用沼肥根部施肥，樹勢茂盛，葉色濃綠，病蟲害明顯減少，抽梢整齊，幼果脫落較少，果實味道純正，產(chǎn)量比施化肥或普通有機肥高。
2.沼渣作有機肥
沼渣含有較全面的養(yǎng)分和豐富的有機質(zhì)，其中還有一部分已被改造成腐殖酸類物質(zhì)，有利于土壤微生物的活動和土壤團粒結(jié)構(gòu)的形成，其中的纖維素、木質(zhì)素可以松士，所以沼渣具有良好的改土作用，是一種緩速兼?zhèn)溆志吒牧纪寥拦πУ膬?yōu)質(zhì)肥料。
3.沼渣栽培食用菌
沼渣與食用菌栽培料養(yǎng)分含量相近，且雜菌少，十分適合食用菌的生長。利用沼渣栽培食用菌具有取材廣泛、方便，技術(shù)簡單，省工、省時、省料，成本低，品質(zhì)好，產(chǎn)量高等優(yōu)點。
4.沼肥養(yǎng)殖技術(shù)
厭氧發(fā)酵主要消耗碳水化合物，特別是淀粉、糖類等易分解的碳水化合物。由于這些基質(zhì)隨發(fā)酵進程消耗，使總基質(zhì)量變小，不易損失的蛋白質(zhì)和礦物質(zhì)含量相對提高，且大部分元素活性提高。因此，沼氣發(fā)酵剩余物—沼肥可作為淡水養(yǎng)殖和腐食動物的營養(yǎng)進一步利用。
隨著綠色農(nóng)業(yè)、有機食品日益受到人們的青睞，而有機肥料的市場前景也日益被看好。用沼渣生產(chǎn)有機肥會帶來較大的經(jīng)濟效益。
4.沼氣凈化
沼氣作為厭氧發(fā)酵過程中產(chǎn)生的伴生物，是一種無色、有臭、有毒的混合氣體。它的主要成分是甲烷（CH4），通常占總體積的60％～70％；其次是二氧化碳，約占總體積的25％～40％；其余硫化氫、氮、氫和一氧化碳等氣體約占總體積的5％左右。
厭氧消化產(chǎn)生的沼氣應經(jīng)過脫水、脫硫、脫碳處理后進入沼氣儲存和輸配系統(tǒng)。經(jīng)過凈化處理后的沼氣質(zhì)量指標，應符合下列要求：
——沼氣低位發(fā)熱值大于18MJ/m3;
——沼氣中硫化氫含量小于20mg/m3；
——沼氣溫度低于35℃。
沼氣脫水——
厭氧消化裝置中氣相的沼氣經(jīng)常處于水飽合狀態(tài)，沼氣會攜帶大量水分，使之具有較高的濕度。沼氣中水分宜采用重力法脫除。對日產(chǎn)氣量大于10000m3的沼氣工程，可采用冷分離法、固體吸附法、溶劑吸收法等脫水工藝處理。
沼氣氣水分離器設(shè)計原則：
1.進入分離器的沼氣量按平均日產(chǎn)氣量計算；
2.分離器內(nèi)的沼氣供應壓力應大于2000Pa；
3.分離器的壓力損失應小于100 Pa；
4.沼氣進口管應設(shè)置在筒體的切線方向；沼氣氣水分離器下部應設(shè)有積液包和排污管；
5.沼氣氣水分離器內(nèi)宜裝入填料，填料可選用不銹鋼絲網(wǎng)、紫銅絲網(wǎng)、聚乙烯絲網(wǎng)、聚四氟絲網(wǎng)或陶瓷拉西環(huán)等；
6.沼氣管道的最低點必須設(shè)置沼氣凝水器，定期或自動排放管道中的冷凝水。
冷分離法：
冷分離法是利用壓力能變化引起溫度變化，使蒸汽從氣相中冷凝的方法。常用的有2種流程方法：（1）節(jié)流膨脹冷卻脫水法，該法一般用于高壓燃氣，經(jīng)過節(jié)流膨脹或低溫冷凝分離，使部分水冷凝下來。這種方法簡單、經(jīng)濟，但除水效果欠佳；（2）加壓后冷卻法，冷卻方式有3種，即管式間接冷卻、填料塔式直接冷卻和間—直接混合冷卻。對于上述裝置需要冷卻源和熱交換器。
固體吸附法：
固體吸附法根據(jù)表面力的性質(zhì)分為化學吸附（脫水后不能再生）和物理吸附（脫水后可再生）法。與溶液脫水比較，固體吸附脫水性能遠遠超過前者，能獲得露點極低的燃氣；對燃氣溫度、壓力、流量變化不敏感；設(shè)備簡單，便于操作；較少出現(xiàn)腐蝕及起泡等現(xiàn)象。通常使用兩套裝置，當一個工作的時候，另外一個可以再生。物理吸附法中的干燥劑的吸附和再生要交替進行，影響了其連續(xù)性操作。
液體溶劑吸收法：
液體溶劑吸收法是沼氣經(jīng)過吸水性極強的溶液，使水分得以分離。屬于這類方法的脫水劑有氯化鈣、氯化鋰及甘醇類。其中甘醇類脫水劑比其他類型脫水劑性能要優(yōu)越得多，二甘醇和三甘醇吸水性能都較強，三甘醇使用更多，但該方法的主要缺點是初期投資較高。
沼氣脫硫——
沼氣中含有少量硫化氫氣體，脫除沼氣中硫化氫可采用干法脫硫、濕法脫硫及生物脫硫；沼氣脫硫方案設(shè)計應根據(jù)沼氣中硫化氫含量和要求去除的程度，作技術(shù)經(jīng)濟分析后確定。
沼氣中硫化氫含量可按下列方法確定：
1.通過小型試驗生產(chǎn)沼氣，測量其中硫化氫含量；
2.參照類似工程沼氣中的硫化氫含量。下表為幾種常用發(fā)酵原料生產(chǎn)中的沼氣中硫化氫含量。
幾種常用原料生產(chǎn)的沼氣硫化氫含量
生產(chǎn)廢水行業(yè) | 屠宰廢水 豬場廢水 牛場廢水 | 雞糞肥水 | 酒精廠廢醪 城糞廢水 檸檬酸廠廢水 |
沼氣中硫化氫含量，g/m3 | 0.5～2 | 2～5 | 5～18 |
脫硫設(shè)計原則：
1.干法脫硫裝置宜設(shè)置兩套，一用一備。
2.干法脫硫裝置的罐（塔）體床層應根據(jù)脫硫量設(shè)計為單床層、雙床層或多床層。
3.沼氣干法脫硫裝置宜在地上架空布置。在寒冷和嚴寒地區(qū)脫硫裝置應設(shè)在室內(nèi)；在南方地區(qū)可設(shè)置在室外。
4.脫硫劑的反應溫度應控制在生產(chǎn)廠家提供的最佳溫度范圍。一般情況下當沼氣溫度低于10℃時，應有保溫防凍和增溫措施；當沼氣溫度大于35℃時，應對沼氣進行降溫。
5.沼氣工程干法脫硫宜采用氧化鐵作脫硫劑。
6.干法脫硫裝置進出氣管可采用上進下出或下進上出方式；脫硫裝置底部應設(shè)置排污閥門。
7.大型沼氣干法脫硫裝置應設(shè)置機械設(shè)備裝卸脫硫劑。
8.干法脫硫裝置應設(shè)有沼氣安全泄壓設(shè)備和放散管。
9.脫硫劑宜在空氣中再生，再生溫度宜控制在70℃以下，利用堿液或氨水將pH調(diào)整為8～9。
10.沼氣濕法脫硫宜采用氧化再生法。并應采用硫容量大、副反應小、再生性能好、無毒和原料來源比較方便的脫硫液。
干法脫硫——
干法脫除沼氣氣體中硫化氫（H2S）的設(shè)備基本原理是以O(shè)2使H2S 氧化成硫或硫氧化物，也可稱為干式氧化法。干法設(shè)備的構(gòu)成是在一個容器內(nèi)放入填料，填料層有活性炭、氧化鐵等。氣體以低流速從一端經(jīng)過容器內(nèi)填料層，硫化氫（H2S）氧化成硫或硫氧化物后，余留在填料層中，凈化后氣體從容器另一端排出。
干法脫硫的特點：
1.結(jié)構(gòu)簡單，使用方便。
2.工作過程中無需人員值守，定期換料，一用一備，交替運行。
3.脫硫率新原料時較高，后期有所降低。
4.與濕式相比，需要定期換料。
5.運行費用偏高。
濕法脫硫——
濕法脫硫可以歸納分為物理吸收法、化學吸收法和氧化法三種。物理和化學吸收法存在硫化氫再處理問題。氧化法是以堿性溶液為吸收劑，并加入載氧體為催化劑，吸收H2S并將其氧化成單質(zhì)硫。濕法氧化法是把脫硫劑溶解在水中，液體進入設(shè)備，與沼氣混合，沼氣中的硫化氫（H2S）與液體產(chǎn)生氧化反應，生成單質(zhì)硫，吸收硫化氫的液體有氫氧化鈉、氫氧化鈣、碳酸鈉、硫酸亞鐵等。成熟的氧化脫硫法，脫硫效率可達99.5%以上。
在大型的脫硫工程中，一般采用先用濕法進行粗脫硫，之后再通過干法進行精脫硫。
濕法脫硫的特點：
1.設(shè)備可長期不停的運行，連續(xù)進行脫硫。
2.用pH值來保持脫硫效率，運行費用低。
3.工藝復雜，需要專人值守。
4.設(shè)備需保養(yǎng)。
生物脫硫——
生物脫硫是替代化學脫硫的一種新技術(shù)，它能夠在很多方面克服化學脫硫的不足。
生物脫硫的特點：
1.不需催化劑和氧化劑（空氣除外）。
2.不需處理化學污泥。
3.產(chǎn)生很少生物污染，低能耗，回收硫，效率高，無臭味。
4.缺點是過程不易控制，條件要求苛刻等。
在生物脫硫過程中，涉及兩大類微生物，即光能自養(yǎng)型微生物和化能自養(yǎng)型微生物。
謝爾—帕克（Shell-Paques）脫硫技術(shù)——
謝爾—帕克（Shell-Paques）脫硫技術(shù)其反應的基本原理是將含H2S的沼氣和含有化能自養(yǎng)型微生物的蘇打水溶液進行接觸，H2S被堿性溶劑吸收后，經(jīng)微生物催化生成單質(zhì)硫或硫酸鹽。目前，謝爾—帕克工藝是全球比較成熟的脫硫技術(shù)之一，具有以下優(yōu)點：
1.安全：無環(huán)境污染；
2.節(jié)?。和顿Y少，其主要設(shè)備和儀器數(shù)量少；運行成本低；不需要化學催化劑，運行中所需化學藥品少；操作成本、維護費用均很低；
3.高效：保證脫硫后的天然氣中H2S含量小于4ppmv；操作彈性大，適應H2S濃度范圍廣，能適應H2S高峰負荷；
4.工藝流程簡單，控制系統(tǒng)和監(jiān)測系統(tǒng)很少，操作維護簡單方便；裝置性能穩(wěn)定，工藝可靠，經(jīng)濟效益好。
鐵鹽吸收生物脫硫法——
鐵鹽吸收生物脫硫法的基本原理是在吸收階段H2S被Fe3+氧化成單質(zhì)硫，而后在酸性條件下（pH=1.2～1.8）借助氧化亞鐵硫桿菌的代謝，將Fe2+轉(zhuǎn)化成Fe3+，并循環(huán)到吸收階段重復利用。大多數(shù)研究人員認為此方法能耗低、投資少、廢物排放少，更適合沼氣脫硫的過程。
沼氣脫碳——
沼氣中的脫碳方法主要是液體吸收法和固體吸附法。液體吸收法分為兩大類：一類是物理吸收法；另一類是化學吸收法。
物理吸收法：
采用物理溶劑吸收CO2，沒有形成新的化合物。其中一種方法采用甲醇作為吸收劑。該物理溶劑吸收法特別適合重烴含量少的貧氣。物理溶劑吸收法還可采用無水碳酸丙烯脂等溶劑。但從目前的大中型沼氣工程的投資和效益來考慮，還是不適用的。
化學吸收法：
化學吸收法是利用二氧化碳和吸收液之間的化學反應將二氧化碳從排氣中分離出來的方法，常用的有熱鉀堿法、有機胺吸收法、石灰水溶液吸收法、氨水法等?；瘜W吸收法設(shè)備成本低、操作簡便、凈化效果好，但能耗較高，存在廢液處理問題，而且常用的吸收劑有機胺在一定程度上存在著毒性，不利于吸收的二氧化碳再利用。
變壓吸附（PSA）法：
變壓吸附法（簡稱PSA）是近年來興起的基于吸附單元操作發(fā)展起來的氣體分離循環(huán)過程的新工藝，用于混合氣中某種氣體的分離與精制。變壓吸附法沼氣提純系統(tǒng)是利用脫碳吸附劑將沼氣中的CH4、CO2以及N2等氣體進行分離，從而達到提純CH4的目的。因氣體中某些微量組分如硫化物、氨化物、烴類氯化物在吸附劑上的吸附力都比CO2強，所以對氣體的來源要求非常嚴格。該方法能耗高，成本價格偏高，設(shè)備較復雜，一般要求選擇合適的吸附劑，而且需要多臺吸附器并聯(lián)使用，以保證整個過程的連續(xù)性，并多在高壓或低壓下操作對設(shè)備要求高。但其耐磨性能好，一般可以使用10年以上。
沼氣中固體雜質(zhì)的過濾——
消化池輸出的沼氣中常夾帶固體雜質(zhì)，而且含濕量很高。這些固體雜質(zhì)易堵塞管道和附件，因此需要過濾，一般采用礫石過濾器去除。
沼氣儲存：
在沼氣工程中，考慮到沼氣的產(chǎn)氣量和用氣量之間的不平衡，當用氣量小于產(chǎn)氣量時，設(shè)置儲氣柜將多余的沼氣儲存起來，用以補充高峰用電負荷時供氣量的不足。為了調(diào)整和穩(wěn)定沼氣壓力，在儲氣罐前后沼氣管道上均設(shè)置水封罐，同時兼作排除冷凝水作用。
一般規(guī)定——
1.沼氣工程可采用低壓濕式儲氣柜儲氣，也可采用低壓干式儲氣柜、高壓儲氣罐等方式儲氣。
2.沼氣儲氣柜容積應根據(jù)不同用途確定。
3.沼氣用于民用炊事時，儲氣柜的容積按日產(chǎn)氣量的50%~60%計算。
4.沼氣用于燒鍋爐、發(fā)電和部分民用時，應根據(jù)沼氣供應平衡曲線確定儲氣柜的容積。
5.沼氣儲氣柜宜布置在氣源附近，根據(jù)需要也可遠離氣源布置或分散布置。
低壓儲氣：
——低壓儲氣可采用濕式儲氣柜或干式儲氣柜儲氣。
——低壓濕式儲氣柜可采用直立升降式或螺旋升降式。
低壓濕式儲氣柜宜按以下原則設(shè)計：
水封池結(jié)構(gòu)宜采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或鋼結(jié)構(gòu)；低壓濕式儲氣柜水封池布置宜采用地上式，也可采用半地下式或地下式布置。寒冷地區(qū)水封池應有防凍措施；
鐘罩宜采用鋼結(jié)構(gòu)，對容積小于300m3的低壓濕式儲氣柜鐘罩，也可采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；
儲氣柜應設(shè)置沼氣進氣管、出氣管、自動放空管、上水管、排水管及溢流管；當儲氣柜連接有沼氣加壓裝置時，儲氣柜應設(shè)置低位限位報警和自動停止加壓聯(lián)鎖裝置；導軌、導輪應能保證儲氣柜鐘罩平穩(wěn)升降；
低壓濕式儲氣柜應設(shè)儲氣量指示器；
低壓濕式儲氣柜應有防雷接地設(shè)施，其接地電阻應小于10Ω。
低壓濕式儲氣柜儲氣壓力宜設(shè)計為2000Pa～5000Pa。當有特殊要求時，也可設(shè)置為6000Pa～8000Pa。低壓濕式儲氣柜壓力由配重塊調(diào)整。
低壓干式儲氣柜可選用稀油密封、潤滑油密封或橡膠夾布密封干式儲氣柜。
高壓儲氣：
高壓儲氣柜可采用圓筒形或球形。
儲氣柜防火、防腐、防凍：
1.沼氣儲氣裝置與周圍建、構(gòu)筑物的防火間距，必須符合GBJ16-87的規(guī)定，并應遠離居民稠密區(qū)、大型公共建筑、重要物資倉庫以及通訊和交通樞紐等重要設(shè)施。
2.低壓濕式儲氣柜與建筑物、堆場的防火間距不應小于下表的規(guī)定。
濕式儲氣柜與建、構(gòu)筑物、堆場的防火間距
名稱 | 儲氣柜容積 m3 | ||||
20~1000 | 1001~10000 | 10001~50000 | >50000 | ||
明火或散發(fā)火花的地點，民用建筑，甲、乙、丙類液體儲罐，易燃材料堆場，甲類物品庫房 | 25m | 30m | 35m | 40m | |
其他建筑耐火等級 | 一、二級 | 12m | 15m | 20m | 25m |
三級 | 15m | 20m | 25m | 30m | |
四級 | 20m | 25m | 30m | 35m | |
注：容積不超過20m3的沼氣儲氣柜與所屬廠房的防火間距不限。 | |||||
3.干式儲氣柜與建筑物，堆場的防火間距按上表數(shù)值增加25%。
4.儲氣柜鋼結(jié)構(gòu)部件必須做防腐處理。防腐層應具有漆膜性能穩(wěn)定、對金屬表面附著力強、耐候性好、能耐弱酸、堿腐蝕等性能。
5.對做防腐涂層的鋼結(jié)構(gòu)部件，應根據(jù)選用涂料的要求對金屬表面進行處理。
6.寒冷地區(qū)，濕式儲氣柜應設(shè)置采暖系統(tǒng)防止出氣系統(tǒng)中水結(jié)冰，水封池中也可加注防凍液等措施防結(jié)冰。
沼氣輸配——
沼氣輸配系統(tǒng)設(shè)計必須優(yōu)先考慮沼氣供應的安全性和可靠性，保證不間斷向用戶供氣。沼氣輸配系統(tǒng)管網(wǎng)設(shè)計，應按區(qū)域總體規(guī)劃，經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟比較后，確定管網(wǎng)布置方案。對供氣戶大于2000戶的沼氣干管布置，應按逐步形成環(huán)狀管網(wǎng)供氣進行設(shè)計。沼氣管網(wǎng)宜采用低壓供氣。對設(shè)有高壓儲氣柜的沼氣工程，應采用高壓供氣。
沼氣管道平面布置圖應標明管道起止點，管道水平轉(zhuǎn)角樁號，水平轉(zhuǎn)角或坐標，與其他固定建筑物，道路中心線，地下構(gòu)筑物或相鄰管道的相對距離；標出閥門（井）、凝水器及套管的位置。
沼氣管道縱斷面圖應標明樁位、管道坡度、高差、水平距離、地面標高、設(shè)計標高、挖深、管材規(guī)格和防腐要求，還應標出閥門（井）、凝水器、套管等的位置以及沼氣管道有關(guān)的其他地下管道和構(gòu)筑物的標高。
此外，沼氣管道要做好防腐工作，根據(jù)土壤的腐蝕性、構(gòu)筑物情況、環(huán)境條件及電保護要求等確定防腐措施及相應結(jié)構(gòu)。
沼氣利用——
隨著常規(guī)能源（煤、石油、天然氣）的日益減少以及環(huán)境問題的日趨嚴重，新能源的開發(fā)利用（尤其是可再生能源的開發(fā)和綜合利用）越來越受到人們的重視。
沼氣綜合利用技術(shù)是指沼氣發(fā)酵原料經(jīng)過厭氧發(fā)酵后所產(chǎn)生的沼氣、沼渣、沼液用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的技術(shù)，亦稱“三沼利用”（沼氣、沼液、沼渣利用），其中沼渣和沼液是沼氣發(fā)酵的殘留物，合稱為沼肥。將“三沼”運用到生產(chǎn)過程中，是降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟效益的一項技術(shù)措施。經(jīng)過多年實踐，許多綜合利用技術(shù)日趨成熟，取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。范圍涉及到種植業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)、加工業(yè)、服務業(yè)、倉貯業(yè)等諸多方面。沼肥（沼液和沼渣）的處理與利用已在本文2.4、2.5部分做了介紹，下面主要介紹沼氣利用技術(shù)。
工業(yè)用沼氣利用——
沼氣發(fā)電：
沼氣發(fā)電技術(shù)是集環(huán)保和節(jié)能于一體的能源綜合利用新技術(shù)。它是利用工業(yè)、農(nóng)業(yè)或城鎮(zhèn)生活中的大量有機廢棄物（例如酒糟液、禽畜糞、城市垃圾和污水等），經(jīng)厭氧發(fā)酵處理產(chǎn)生沼氣。該技術(shù)將厭氧發(fā)酵處理產(chǎn)生的沼氣用于發(fā)動機上，并裝有綜合發(fā)電裝置，以產(chǎn)生電能和熱能。沼氣發(fā)電具有創(chuàng)效、節(jié)能、安全和環(huán)保等特點，是一種分布廣泛且價廉的分布式能源。
我國沼氣發(fā)電有30多年的歷史，在“十五”期間研制出20～600kW純?nèi)颊託獍l(fā)電機組系列產(chǎn)品。我國政府一直非常重視有關(guān)新能源和可再生資源的開發(fā)和綜合利用。在進一步完善新能源和可再生資源的開發(fā)和綜合利用法律、法規(guī)的同時，相繼出臺了一系列的鼓勵、支持新能源和可再生資源的開發(fā)和綜合利用項目的文件，并在國家重點行業(yè)推廣“清潔生產(chǎn)技術(shù)”。其中，“沼氣發(fā)電機組”被列入《當前國家鼓勵發(fā)展的環(huán)保產(chǎn)業(yè)設(shè)備（產(chǎn)品）目錄》（第一批）。因此，采用上述相關(guān)技術(shù)和設(shè)備的企業(yè)，將享受國家的有關(guān)優(yōu)惠政策。
沼氣發(fā)電系統(tǒng)工程主要分為：沼氣收集系統(tǒng)、沼氣凈化系統(tǒng)、加壓風機、貯氣裝置（柔性）、燃氣進氣系統(tǒng)、機組冷卻系統(tǒng)、發(fā)電機組及其控制系統(tǒng)、排氣及余熱系統(tǒng)等。沼氣發(fā)電站工藝流程如下圖所示：
沼氣發(fā)電技術(shù)本身提供的是清潔能源，不僅解決了沼氣工程中的環(huán)境問題、消耗了大量廢棄物、保護了環(huán)境、減少了溫室氣體的排放，而且變廢為寶，產(chǎn)生了大量的熱能和電能，符合能源再循環(huán)利用的環(huán)保理念，同時也帶來巨大的經(jīng)濟效益。
沼氣鍋爐：
沼氣中甲烷含量在50-80%以上，熱值較高。每立方熱值大約在5500大卡左右，和一公斤煤相比。利用沼氣在特制的鍋爐中燃燒放出熱量，來加熱熱水或產(chǎn)生蒸汽。沼氣鍋爐按照介質(zhì)分為沼氣開水鍋爐、沼氣熱水鍋爐、沼氣蒸汽鍋爐、沼氣有機熱載體鍋爐；按照用途分為沼氣采暖鍋爐、沼氣洗浴鍋爐、沼氣蒸煮鍋爐等。沼氣鍋爐是一種新型的無運行成本的鍋爐。既解決環(huán)境污染問題，又不會產(chǎn)生污染物。同時配備自動控制，運行使用方便。
沼氣燃料電池：
沼氣燃料電池是新出現(xiàn)的一種清潔、高效、低噪音的電裝置，與沼氣發(fā)電機發(fā)電相比，不僅出電效率和能量利用率高，而且振動和噪音小，排出的氮氧化物和硫化物濃度低，因此是很有發(fā)展前途的沼氣利用工藝。燃料電池的出現(xiàn)與發(fā)展，將會給便攜式電子設(shè)備帶來一場深刻的革命，并且還會涉及到汽車業(yè)、住宅以及社會各方面的集中供電系統(tǒng)。
農(nóng)村沼氣利用——
沼氣用于炊事：
沼氣作為一種新型清潔能源正在逐步走進千家萬戶。沼氣用于人們的日常炊事，這是沼氣的基本用法。沼氣炊事要用沼氣灶，才能達到上佳效果，保證使用安全。
沼氣用于照明：
沼氣在照明方面的應用是通過沼氣燈來實現(xiàn)的。沼氣燈是廣大農(nóng)村沼氣用戶重要的沼氣用具。特別是在偏僻、邊遠無電力供應的地區(qū)，用沼氣燈進行照明，其優(yōu)越性尤為顯著。
沼氣二氧化碳施肥：
沼氣中一般含有25 %—35 %的二氧化碳和50 %—70 %的甲烷。甲烷燃燒時又產(chǎn)生大量的二氧化碳，同時釋放出大量熱能。一般來講，燃燒1m3沼氣可產(chǎn)生0.975m3二氧化碳。根據(jù)光合作用原理，在種植蔬菜的塑料大棚內(nèi)燃點一定時間、一定數(shù)量的沼氣，使棚內(nèi)二氧化碳濃度和溫度增高，可有效地促使蔬菜增產(chǎn)。
沼氣貯糧：
有機廢料經(jīng)過厭氧消化所產(chǎn)生的沼氣，其首要功能是作為燃料被加以利用，除此之外，沼氣還作為一種環(huán)境氣體調(diào)制劑，可用于糧食、種子的滅蟲貯藏，是一項簡便易行、投資少、經(jīng)濟效益顯著的實用技術(shù)。
沼氣升溫育秧：
溫室育秧是解決水稻提早栽插、促進水稻早熟、高產(chǎn)的一項技術(shù)措施。目前，多數(shù)溫室都是用煤炭或薪柴作升溫燃料，因此，每年育秧要耗費大量的煤炭或薪柴，育秧成本較高。利用沼氣作為育秧溫室的升溫燃料，培育水稻秧苗是沼氣綜合利用的一項新技術(shù)，設(shè)備簡單，操作方便，成本低廉，易于控溫，不爛種，發(fā)芽快，出苗整齊，成秧率高，易于推廣。
沼肥種植技術(shù)——
沼液浸種：
利用沼液浸種，沼液中鉀離子、銨離子、磷酸根離子等都能因滲透作用或生理特性，不同程度地被種子吸收，而這些離子在幼苗生長過程中，可增強酶的活性，加速養(yǎng)分運轉(zhuǎn)和新陳代謝過程。因此，幼苗“胎里壯”，抗病、 抗蟲、抗逆能力強，為高產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。
沼液防治農(nóng)作物病蟲害：
沼氣發(fā)酵原料經(jīng)過沼氣池的厭氧發(fā)酵，不僅含有極其豐富的植物所需的多種營養(yǎng)元素和大量的微生物代謝產(chǎn)物，而且含有抑菌和提高植物抗逆性的激素、抗菌素等有益物質(zhì)，可用于防治植物病蟲害和提高植物抗逆性。沼液是有機物質(zhì)厭氧發(fā)酵的副產(chǎn)物，是一種溶肥性質(zhì)的液體，不僅含有較豐富的可溶性無機鹽類，還含有厭氧發(fā)酵的生化產(chǎn)物，具有營養(yǎng)、抑菌、刺激、抗逆等功效。
果樹葉面噴施沼液：
沼液中營養(yǎng)成分相對富集，是一種速效的水肥，用于果樹葉面施肥，收效快，利用率高。一般施后24小時內(nèi)，葉片可吸收噴施量的80%左右，從而能及時補充果樹生長對養(yǎng)分的需要。
果樹根部施用沼肥：
果樹長期用沼肥根部施肥，樹勢茂盛，葉色濃綠，病蟲害明顯減少，抽梢整齊，幼果脫落較少，果實味道純正，產(chǎn)量比施化肥或普通有機肥高。
沼液用作無土栽培營養(yǎng)液：
無土栽培是人工創(chuàng)造的根系環(huán)境取代土壤環(huán)境，并能對這種根系進行調(diào) 控以滿足植物生長的需要。它具有產(chǎn)量高、質(zhì)量好、無污染，省水、省肥、省地，不受地域限制等優(yōu)點。利用沼液作無土栽培營養(yǎng)液栽培蔬菜，效果好，技術(shù)簡單，易于推廣。
沼渣作有機肥：
沼渣含有較全面的養(yǎng)分和豐富的有機質(zhì)，其中還有一部分已被改造成腐殖酸類物質(zhì)，有利于土壤微生物的活動和土壤團粒結(jié)構(gòu)的形成，其中的纖維素、木質(zhì)素可以松士，所以沼渣具有良好的改土作用，是一種緩速兼?zhèn)溆志吒牧纪寥拦πУ膬?yōu)質(zhì)肥料。
沼渣栽培食用菌：
沼渣與食用菌栽培料養(yǎng)分含量相近，且雜菌少，十分適合食用菌的生長。利用沼渣栽培食用菌具有取材廣泛、方便，技術(shù)簡單，省工、省時、省料，成本低，品質(zhì)好，產(chǎn)量高等優(yōu)點。
沼肥養(yǎng)殖技術(shù)——
厭氧發(fā)酵主要消耗碳水化合物，特別是淀粉、糖類等易分解的碳水化合物。由于這些基質(zhì)隨發(fā)酵進程消耗，使總基質(zhì)量變小，不易損失的蛋白質(zhì)和礦物質(zhì)含量相對提高，且大部分元素活性提高。因此，沼氣發(fā)酵剩余物—沼肥可作為淡水養(yǎng)殖和腐食動物的營養(yǎng)進一步利用。
