污泥产沼利用的能量平衡

污泥厌氧消化过程中，单位有机质的沼气产量取决于污泥有机质中可降解部分的比例，以及可降解有机物的成分组成，一般在0.3～0.9m3/kgVS（挥发性固体）。沼气热值取决于其成分，一般在20～25MJ/m3。沼气燃烧产热可供给消化池加热，根据消化池散热情况和热损失，可以估计消化加热所需能量。消化池散热由池体形状、传热系数等决定，沼气锅炉热效率约90%，管路热损失约3%，通常20%～30%的沼气产量可以满足消化加热所需。剩余70%～80%的沼气可用来发电。综合估算，理论上约0.14～0.18m3沼气即可发电1kW·h。然而受制于沼气发电机组的热效率，实际发电量远低于该值。德国、奥地利、美国、丹麦等国家的纯燃沼气发电机水平较先进，气耗率小于0.5m3/kW·h（沼气热值为25 MJ/m3），我国“九五”、“十五”期间研制的纯燃沼气发电机气耗率一般在0.6～0.8m3/kW·h（沼气热值大于21MJ/m3）。根据上述参数，可以对污泥厌氧消化产沼发电量进行估算。

不同浓度污泥消化，污泥有机质含量对沼气发电的影响如表所列。其中，有机质降解率按50%计，单位沼气产量按0.8m3/kgVS计，沼气自用量（加热）按30%计，沼气发电量按2kW·h/m3计。从表9-26中可以发现，适当提高消化污泥浓度，即提高污泥负荷，可以提高消化池单位容积产气率，同时，高污泥负荷会减少消化池体积乃至表面积，从而减少散热，节约更多沼气用于发电。另一方面，高有机质污泥可提供更多有机质用于转化沼气，而且一般来说，高有机质污泥的有机质降解率也更高。

虽然污泥厌氧消化沼气可以转化为能量，但污泥搅拌、输送等操作也会消耗电能，通常单位池容电耗为10～20kW·h/m3，因此污泥消化产沼气发电不能满足自用电需求。虽然污泥浓度增加可以增加单位容积产气量，但随着污泥浓度的提高，污泥搅拌能耗也会相应增加。