行业动态

Industry Dynamics

新能源产业　

２００７年第１期

而更有利于沼气的生产。此外，这些作物的单位产量也很高，比如

种植１ｈａ甜菜可以收获１００ｔ甜菜和２６ｔ甜菜叶，而１ｔ新鲜甜菜可生

产１００ｍ

３

沼气。同时采用这两种原料有充足的资源保证。德国每年

的秸秆产量大约为４８００万ｔ，目前的畜牧业养殖规模大约为牛１６００

万头，猪２６００万头，马４００万头，家禽１．１４亿只，这些家畜和家禽

每天产生的粪便所含干物质可达５７５００ｔ

［１］

。因此，这种采用作物和粪

便两种原料进行混合发酵的沼气工程在德国得到了快速发展

［２］

。

由于混合发酵原料ＳＳ含量和ＴＳ浓度都比较高，适合采用全混

合厌氧反应器。从采用的反应器类型看，约９０％为立式全混合反应

器，少数采用卧式反应器，主要用于含沙和纤维量高的原料，而且

受结构限制此类反应器的容积一般低于３００ｍ

３

，还有不到１０％的工

程采用两种反应器联合应用的方式。随着材料技术的发展，一些工

程采用了将发酵罐和储气柜一体化的设计，即在反应器的上部安装

双层膜用以储存沼气，见图２和图３。

到农田里，所以不存在废液二次污染问题。

２）

　沼气主要用于发电和供热

德国的沼气工程所产生的沼气主要用来发电，同时多数将发电

过程中产生的废热用于供热，即热电联产工艺。这也是“Ｒｅｎｅｗａｂｌｅ

Ｅｎｅｒｇｙ　Ａｃｔ”所鼓励的。沼气发电的方式主要是利用内燃机带动发

电机进行发电。所采用的内燃机以双燃料内燃机为主，占７２％，其

余２８％为单燃料内燃机。图６所示为一小型沼气发电设备。

图４　立式大型全混合

反应器

Ｆｉｇ．４　Ｕｐｒｉｇｈｔ　ｌａｒｇｅ－

ｓｃａｌｅ　ＣＭＳＴ

图５　沼气池固体原料进料系统

Ｆｉｇ．５　Ｄｉｒｅｃｔ－ｆｅｅｄｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　ｓｏｌｉｄｓ

受结构的局限，这种反应器的容积最大不宜超过１２００ｍ

３

，如果

建造更大容积的反应器，则多采用图４所示结构形式的反应器。

基于所用沼气发酵原料的特点，此类沼气工程设有固体原料进

料装置，见图５。

许多农场建的沼气工程多采用２个发酵罐串联发酵，其中第一

个发酵罐采用连续进出料方式，其排出的料液进入第二个发酵罐储

存并在其中继续产气，同时该罐还兼作沼气储气装置。储存在第二

个发酵罐的料液经过一段时间后被排放出来，然后作为有机肥喷施

图６　沼气发电系统

Ｆｉｇ．６　Ｐｏｗｅｒ　ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ｕｓｉｎｇ　ｂｉｏｇａｓ

３）

　沼气生物脱硫技术的应用

在德国一些沼气工程采取有控制的向沼气反应器内充空气的

方法来脱硫。这种脱硫方法的原理是利用兼性厌氧微生物在微量氧

气（＜０．１ｍｇ／Ｌ）存在的情况下，将硫化物氧化为单质硫

［４］

。这类细菌

属于无色硫细菌，其中硫杆菌Ｔｈｉｏｂａｃｉｌｌｕｓ就是一种典型的脱硫细

菌，它属于自养细菌，以无机硫化物为电子供体，以ＣＯ

２

为碳源。

这种生物脱硫方法的关键在于氧含量的控制，控制不好就会破坏反

应器的厌氧环境，导致沼气发酵效果下降或停止产气。目前较为可

图２　双层膜顶反应器结构示意图

Ｆｉｇ．　２　Ｓｋｅｔｃｈ　ｍａｐ　ｏｆ　ｄｉｇｅｓｔｅｒ　ｗｉｔｈ　ｄｏｕｂｌｅ　ｍｅｍｂｒａｎｅ　ｒｏｏｆ

图３．双层膜顶反应器照片

Ｆｉｇ．　３　Ｐｈｏｔｏ　ｏｆ　ｄｉｇｅｓｔｅｒ　ｗｉｔｈ　ｄｏｕｂｌｅ　ｍｅｍｂｒａｎｅ　ｒｏｏｆ