污泥处理处置中沼气的利用

在污泥处理处置过程中，厂内的沼气主要有以下应用。

01沼气搅拌

搅拌的目的是使消化池内的物料混合，并使池内温度、pH值均匀，消化中间代谢产物及使中间产物分布均匀，使产生的气体及时溢出。搅拌系统的设计方法主要有输入功率法（一般为0.005～0.008kW/m3）、速度梯度法（速度梯度范围是50～80s-1）和周转时间（依混合情况而定，一般为20～30min）。在污泥消化池的实际运行中，通常每隔2h搅拌1次，约搅拌25min，每天搅拌12次。

通常沼气首先用于搅拌初级消化池中的污泥。搅拌前不需要对沼气进行脱硫净化，循环搅拌是一种非消耗利用，不会影响总气体的产量。气体搅拌系统包括一个正位移压缩机及压力控制系统，后者控制气体压力，防止压缩机过压或消化池抽真空。

02污泥加热

要维持中温消化或高温消化，需要对消化池进行加热。消化池所收集的沼气是加热系统的主要热源之一，在沼气量较少或者气体产热值低的情况下还需要使用辅助能源，如天然气、电能，或者引入城市余热资源对消化池进行保温。用消化池加热与用天然气或商业气体加热相似，沼气可为本厂锅炉或换热器提供燃料加热污泥或取暖。未净化沼气中的硫化氢有潜在的腐蚀性，即硫化氢燃烧产物二氧化硫和三氧化硫在废气中凝结成酸，引起腐蚀。因此一是在燃烧前从气体中除去硫化氢，二是把使用未净化气体的温度保持在100℃以上，防止产生冷凝液。锅炉要尽量避免频繁开关，因为每次关闭时都会发生冷凝。

03污泥干燥和焚化

沼气除了用于消化池搅拌、加热污泥外，更是一种经济的能源。沼气发电技术不仅可以提供清洁的电力能源，而且可以实现污泥的资源化和能源化利用，并且减少了温室气体的排放。沼气发电，如使用燃气内燃机，热电联产的热效率为70%～75%。在燃料充足的条件下，使用余热锅炉，热效率可以达到90%以上。

04沼气发电和沼气锅炉

沼气在处理厂内的利用方式主要是作为燃料使用，可用于沼气发动机或沼气锅炉，多余沼气通过沼气火炬燃烧。在美国、欧洲、日本等国也有将沼气用于制燃料电池的研究，沼气的利用范围很广。

沼气发动机具体有两种方式：一种是驱动发电机发电，厂内自用或并入电网；另一种是直接驱动鼓风机或驱动污水提升泵，节约能源。这两种方式各有优缺点，沼气发电运行较为灵活，一般沼气发电仅作为用电的补充，沼气发电量的波动不会对污水厂的运行造成较大影响，而将沼气用于驱动鼓风机或水泵时，则要求发动机具有双燃料或备份电动机驱动的鼓风机组，否则当沼气不能满足鼓风机需求，将严重影响污水厂正常运行。另外，两种利用方式的机械效率不同。一般沼气发动机的机械效率为20%～30%，电动机的机械效率约为75%，因此可知沼气用于发电时，总的机械效率为15%～23%。而当沼气直接用于驱动鼓风机或水泵时，其总的机械效率为20%～30%。在沼气的能量分布上，20%～30%转化为机械能，30%～35%以热量的形式转化到冷水中，30%～35%以热量的形式随烟气带走，另有10%为设备自身能耗损失。可见有60%～70%的能量转化为热能，一般会将这部分热能用于消化池的加热，在进行热交换时，冷水中90%以上的热量和烟气中60%～70%的热量会被吸收，累计为47%～55%，则总利用率为67%～85%。沼气锅炉的主要用途是消化池污泥加热和污水厂用热，采用的锅炉有两种：一种是热水锅炉；另一种是蒸汽锅炉。锅炉的热效率一般很高，可以达到90%以上。