沼气是指有机物质(如作物秸杆、杂草、人畜粪便、垃圾、污泥及城市生活污水和工业有机废水等)在厌氧条件下，通过种类繁多、数量巨大、功能不同的各类微生物的分解代谢，最终产生的以甲烷为主要成分的气体，此外还有少量其他气体，如水蒸气、硫化氢、一氧化碳、氮气等。沼气发酵过程一般可分为三个阶段，即水解液化阶段、酸化阶段和产甲烷阶段。沼气发酵包括小型用户沼气池技术和大中型厌氧消化技术。
生活垃圾填埋技术
填埋技术作为生活垃圾的传统和最终处理方法，目前仍然是我国大多数城市解决生活垃圾出路的最主要方法，2005年，全国共建有356座生活垃圾卫生填埋场，90％以上的城市生活垃圾采用填埋处理。根据环保措施(主要有场底防渗、分层压实、每天覆盖、填埋气导排、渗沥液处理、虫害防治等)是否齐全、环保标准能否满足来判断，填埋场大致可分为简易填埋场、受控填埋场和卫生填埋场三个等级。
1.简易填埋场(临时堆场)
基本上没有考虑环保措施，或仅有部分环保措施，也谈不上执行什么环保标准。严格来讲，目前我国仍有很大部分填埋场属于这个等级。这类生活垃圾填埋场为衰退型填埋场，在使用过程中它不可避免地会对周围的环境造成严重污染。
2.受控填埋场(准卫生填埋场)
有部分环保措施，但不齐全；或者是虽然有比较齐全的环保措施，但不能全部达标。目前的主要问题集中在场底防渗、渗沥水处理、每天覆盖等不符合卫生填埋场的技术规范。这类填埋场为半封闭型填埋场，也会对周围的环境造成一定的影响。
3.卫生填埋场(无害化处理场)
既有完善的环保措施，又能满足环保标准，为封闭型或生态型的填埋场。由于建设和运行费用目前在我国大部分城市尚难以接受，管理水平也有较大差距，所以真正意义上的卫生填埋场目前在我国仍较少。
填埋技术主要包括防渗技术、垃圾渗滤液处理技术、填埋气体控制和利用技术等三方面。防渗技术主要经历了20世纪80年代开始的自然防渗阶段、垂直防渗阶段以及高密度聚乙烯膜防渗阶段等三个阶段。垃圾渗滤液处理工艺从前几年开始的组合采用普通污水处理工艺或将市政污水处理工艺按照浓度比例放大设计的工艺发展到在总结早期的渗滤液处理经验和针对渗滤液特点的基础上开发的更适宜的处理工艺，主要包括生物+物化、高压膜分离、生化+物化+膜分离、回灌处理、排入城市污水管道等处理技术。填埋气体控制和利用技术从1998年杭州天子岭生活垃圾填埋场利用外资引进技术，建起了我国第一个填埋气体发电厂开始，得到了国家足够的重视，许多填埋场在积极探讨填埋气体收集和利用的项目，并积极努力推动相关的清洁发展机制项目。
沼气发电技术在未来垃圾处理中的地位
沼气发电技术是利用工业、农业或城镇生活中的大量有机废弃物(例如酒糟液、禽畜粪、城市垃圾和污水等)，经厌氧发酵处理产生的沼气，驱动沼气发电机组发电，并可充分将发电机组的余热用于沼气生产，使综合热效率达80％左右，大大高于一般30％～40％的发电效率，经济效益显著。站在可持续发展战略高度上，沼气发电技术在我国未来垃圾处理中将占有重要的地位。尤其是农村沼气的推广，不仅处理了农村大量的废弃物，而且产生了绿色能源，缓解国家能源压力，可以说是一种集环保和节能一体的能源综合利用的处理技术。
沼气使用效益
“2010首届中国国际气体能源峰会暨生物天然气产业国际高峰论坛”提出了一个新的概念，即生物天然气。生物天然气是指将各类有机废弃物经过处理后发酵，产生的粗沼气经过净化、提纯、压缩成为甲烷含量在97％以上的生物天然气，作为燃料用于车用或并入管网用于民用。发酵后的沼液沼渣加工成为特色生态有机肥，彻底实现有机废弃物无害化处理和资源化利用，成为循环经济的典范。
瑞典Lund大学工程系于2010年2月发布的研究报告指出，从垃圾生产的生物气体温室气体排放比汽油低95％。对生物气体装置作一些简单的改进，则这一减排数字可提高到120％，即生物气体比气候变化中性还要好。若与现在使用的标准数字相比较，表明生物气体生产的排放比汽油低80％。
生物天然气与天然气相同之处，是气体中都富含甲烷，燃烧时生成热量；不同之处是人工沼气属于可再生燃料，天然气属于化石燃料。尽管它们燃烧时都排放二氧化碳，但天然气排放的二氧化碳属于温室气体，而沼气排放的二氧化碳属于零排放。相比之下，生物天然气似乎更称得上是一种取之不尽、用之不竭的绿色能源。
生物天然气用起来跟普通的天然气感觉没有什么不同，而比用汽油能节省将近一半的费用。车用生物天然气的加油站在安阳共有3座，气源则全部来自安阳恒生能源有限责任公司2010年9月份投产的年产400万立方米车用生物天然气项目。据了解，这是目前国内首个产业化运营的车用生物天然气项目。由于油价上涨，河南省不少城市的公共交通工具纷纷“油改气”，天然气的消费量猛增，年缺口近10亿立方米，特别是冬季用气高峰期，常出现“气荒”。车用生物天然气技术工艺不受季节、气候等影响，供应稳定，能够有效缓解冬季‘气荒’的情况。与油气田开采的天然气成分相同，经检验，产品符合车用压缩天然气国家标准。目前来看该项目生产出的天然气在产品质量和性能上没有问题，可替代常规天然气作为车用燃料。相对于汽油、柴油的高价格而言，车用天然气有巨大成本优势。1立方米天然气价格为4.18元，热值相当于1.1～1.3升汽油，按每升6.35元的汽油价格计算，燃烧1.1升汽油成本将近7元，用气显然要实惠得多。
除了比汽油便宜外，车用生物天然气在生产成本上比天然气也更有优势。由于属于环保产业，恒生能源获得了一定的政策扶持。当前该项目的原料主要为人畜粪便等。恒生能源与安阳政府签订长期协议，取得独家城市垃圾处理权，这既使原料几乎不花什么钱，又解决了安阳市垃圾处理难题。此外，恒生能源每处理一吨公厕粪便，还可以得到政府40元的补贴。该项目年可处理垃圾18万吨，减排二氧化碳6.3万吨。同时，恒生能源还计划建设利用发酵产生的沼液沼渣生产特色有机肥项目，于2011年6月竣工。届时，生物天然气销售收入、有机肥销售收入、地方政府对于垃圾处理的补贴和正在运作的清洁发展机制项目收入将成为该项目的4个收入来源。预计用5～6年的时间可以收回全部投资。
国外近期利用进展
据Helmut Kaiser咨询公司作出的分析，2009年建设总计8 900套的生物气体装置，用于发电达2 700兆瓦。亚洲占34％；欧洲占26％；其次是北美和其他地区。
据2010年6月30日的测算，到2013年底欧洲将建成3 000座新的生物气体设施，这些设施将增加能力超过1 700兆瓦。至2010年初，欧洲生物气体设施约为5 900座，拥有发电能力2 300兆瓦，2009～2013年间将建设超过1 700兆瓦。德国是欧洲最大的生物气体市场。
Ridgewood可再生电力公司于2009年12月8日宣布在美国罗德岛开发41兆瓦埋地气体发电项目，该设施将是美国第二大埋地气体发电厂。该项目到2010年底分三个阶段完成，投资约为8 000万美元。
丹麦的沼气厂是从20世纪80年代开始发展起来的。丹麦的家畜业十分发达，因此沼气生产的主要原料是家畜的排泄物。目前，丹麦具有沼气生产方面最完善的法律制度以及最先进的科学技术。丹麦规模最大的沼气厂建于1996年。该厂生产原料是有机废物，全部来源于乳品业加工厂、食品厂以及家庭，每年生产700万立方米沼气，能满足约4 700户居民的用电，满足1 200户居民的热力供应。丹麦不允许食品加工业将有机废物倒在填海土地上，因此把这种废物交给沼气厂处理是一种比较廉价的处理方法。
芬兰美卓公司于2011年2月宣布，将提供气化器，以使新的气化技术应用于哥德堡能源公司创新的项目，该合同价值约为3 000万欧元。该气化验证装置将于2013年初投入运营。该项目的重点是通过来自林业的生物燃料和废弃物经气化生产生物气体。
该气化验证装置计划分两个阶段建设，以验证绿色气体概念技术。该装置操作的所有权将转移到GoBiGas公司哥德堡生物质气化项目，主要由哥德堡能源公司拥有。美卓公司将参与第一阶段建设，气化装置于2011～2013年建在瑞典哥德堡Rya Varmecentral现有的生产设施内。商业化规模的最终装置将拥有能力约100兆瓦生物气体，年操作时间为8 000小时。美卓气化解决方案基于新的专利技术，为由奥地利Repotec公司开发的间接气化技术。以林业残余物和木屑为主要燃料，该气化系统与随后的甲烷化和改质系统相结合，生产出高发热量气体生物甲烷，可应用于现有气体管网分销。美卓公司使甲烷化和气体改质技术结合在一起，目标是用合成天然气替代天然气，从化石能源走向可再生能源。
产业化发展需要政策扶持
我国是世界上沼气发展速度最快、建设规模最大、涉及人群最多的国家。根据农业部的统计，2010年的生物气产量超过130亿立方米，而生物气使用者的数目在2010年年底达到1.5亿人。到2010年年底，中国拥有4 000多家生物气生产公司以及服务提供商，而生物气产量的总价值超过260亿元。2010年的沼渣产量将接近4亿吨，这相当于470万吨硫酸氨，370万吨过磷酸钙和260万吨的氯化钾。
中国工业节能与清洁生产协会公布了《2010中国节能减排产业发展报告》。在生物能源领域，2010年，全国沼气发电容量为80万千瓦，垃圾焚烧发电装机达到50万千瓦；至2020年，焚烧发电的垃圾处理量将达到总量的30％。
专家介绍，2.5公斤秸秆可以生产1立方米沼气。尤其是我国华北平原和东北地区，焚烧秸秆一直是社会诟病，如果这些秸秆可以成为产业化生物天然气的原料，将对环境保护与治理、增加农业收入都有益处。
目前沼气正面临着城乡统筹、农业产业结构大调整以及农村大量劳动力向城市和工业转移的大趋势，对此，中国沼气学会认为：中国的沼气应该逐步走向产业化发展的道路，应该逐步实现城乡统筹发展的模式，从而使沼气可以向更大规模、更多领域、更高效益发展，也可以为改善我国的能源结构、保证我国能源安全做出更大的贡献，对环境保护和新农村建设发挥更重要的作用。
沼气开发利用不仅能解决农民的烧柴问题，更重要的是把沼气资源从原来的农村推广到城市，用于工业利用和汽车燃料。目前，沼气的来源不仅有牲畜粪便，还有秸秆资源、垃圾资源等等，已进入到一个新的增长和发展阶段。
按照国家规划，到2020年沼气生产能力将达到440亿立方米。中国农村能源行业协会沼气专业委员会表示，沼气要产业化、规模化、规格化生产，要使用规模效益才能取得更好的成效，才能稳定地发展。据估计，中国的沼气总潜力生产能力是900亿立方米。这对替代天然气具有重要作用。
国外的经验值得学习和借鉴，但是不能走完全引进、完全仿效或者模仿的模式，中国有中国的特色。沼气大规模、集约化、规模化发展的过程是漫长的。可能在相当一段时间内还是主要用于炊事、照明、取暖，与国外用于大规模发电、转换提纯压缩以后变成天然气用于交通、城市能源的替代等情况不同。这是我国沼气产业化未来的方向，但是现在还处于不成熟的阶段。
据了解，2007年之前，国家在沼气方面的投资绝大部分用于户用沼气建设。随着农村经济社会发展以及农业产业结构调整，部分户用养殖模式逐渐转移到养殖小区、集约化养殖企业。针对这些情况，国家开始支持大中型沼气工程，目前国家投资沼气建设用于户用沼气的投资比例大概50％，20％～30％用于服务体系建设，其余用于大中型沼气工程，大中型沼气工程发展势头强劲。
专家认为，在发展过程当中，政府的角色非常重要。近十年来我国政府在推动沼气方面制定了一系列的法律法规，如《可再生能源法》、《节约能源法》以及正在制定的《中华人民共和国能源法》，后者还专门设置了一个章节用于规范农村沼气发展。农业部、国家发改委、财政部和其他部门，也为了推动沼气或者秸秆能源化利用方面制定了一系列的政策。除此之外，还需加强农村基础设施建设。如果不把这个问题解决好，沼气的发展将会受到制约。
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