近日在湖南某沼氣工程現(xiàn)場，工作人員驚奇地發(fā)現(xiàn)：僅通過厭氧發(fā)酵工藝，竟然直接制取出了CH₄濃度高達94%的生物天然氣！*，一般沼氣生產(chǎn)生物天然氣要經(jīng)過凈化和提純兩個步驟，才可得到高甲烷濃度的生物天然氣，以用作管道燃氣、熱電聯(lián)供、生產(chǎn)壓縮天然氣和罐裝燃氣等。而該沼氣工程項目并沒有復(fù)雜的凈化、提純過程，就制出了CH₄濃度高達94%的生物天然氣，讓人匪夷所思！

發(fā)酵罐

    據(jù)了解，該項目厭氧發(fā)酵罐規(guī)模為800m³ ，其發(fā)酵原料主要來源于種豬養(yǎng)殖場的糞便與尿液，項目數(shù)據(jù)監(jiān)測則采用武漢四方光電子公司-四方儀器自控的沼氣工程監(jiān)測方案Gasboard-9230產(chǎn)品，用以對沼氣流量，沼氣成分，發(fā)酵罐溫度和PH值等數(shù)據(jù)的監(jiān)測與無線傳輸。對于直接通過厭氧發(fā)酵產(chǎn)出CH₄濃度高達94%的沼氣，所有人的*反應(yīng)是檢測儀器出了故障。為了解決大家心里的困惑，公司派出檢測人員，攜帶系列專業(yè)氣體檢測儀器，逐一對項目產(chǎn)出的沼氣成分進行檢測。

大中型沼氣工程監(jiān)測現(xiàn)場

    工作人員首先使用100%CH₄和50%CO₂的標(biāo)準(zhǔn)氣體，對現(xiàn)場一體化沼氣分析系統(tǒng)Gasboard-9060進行校準(zhǔn)。

對一體化沼氣分析系統(tǒng)Gasboard-9060進行校準(zhǔn)

    首先，采用該在線檢測設(shè)備對現(xiàn)場沼氣成分進行檢測，結(jié)果顯示CH₄濃度為94.39%！根據(jù)以往經(jīng)驗，在沒有進行提純前，沼氣成分中的CH₄一般在40-65%之間，很難超過70%。如今卻是94.39%。

一體化沼氣分析系統(tǒng)Gasboard-9060的檢測數(shù)據(jù)

    隨后，使用公司研發(fā)的沼氣分析儀（智能便攜型）Gasboard-3200Plus進行檢測。該產(chǎn)品采用非分光紅外氣體分析技術(shù)，其分析儀器檢測顯示的結(jié)果依然達到了94.42%！與在線儀器無差別，儀器故障的可能性逐漸被排除。

用沼氣分析儀（智能便攜型）Gasboard-3200plus再次檢測

Gasboard-3200Plus的檢測數(shù)據(jù)

    考慮到沼氣中除含有甲烷外，可能還含有復(fù)雜的烷烴成分（乙烷等），在紅外吸收光譜中，甲烷的中紅外吸收特征波長易受乙烷影響，從而影響檢測設(shè)備對甲烷濃度的測量。為了排除這種可能，檢測人員提出采用公司的紅外煤氣分析儀Gasboard-3100再檢測一次。煤氣分析儀Gasboard-3100同樣采用非分光紅外氣體分析技術(shù)，可同時測量煤氣、生物燃氣的熱值，以及甲烷、乙烷等氣體濃度，zui重要的是可排除乙烷影響并準(zhǔn)確檢測甲烷濃度。然后，檢測結(jié)果仍是驚人的96.08%的高濃度！自此，儀器故障、檢測不準(zhǔn)的原因被*排除了。

用煤氣分析儀（在線型）Gasboard-3100檢測排除干擾可能

Gasboard-3100的檢測數(shù)據(jù)

    排除了儀器故障問題，但疑云仍未撥開！為此，銳意自控總熊友輝博士攜帶相關(guān)氣體成分檢測儀器驅(qū)車300多公里，親臨項目現(xiàn)場對該沼氣項目再次進行了深入調(diào)查研究與分析。

熊博士在監(jiān)測現(xiàn)場

    現(xiàn)場在線監(jiān)測系統(tǒng)顯示儀器進氣流量正常，這次Gasboard-9060監(jiān)測系統(tǒng)顯示CH₄濃度為91.38%。

Gasboard-9060的檢測數(shù)據(jù)

Gasboard-3200Plus的檢測數(shù)據(jù)

便攜紅外天然氣熱值分析儀Gasboard-3110P的檢測數(shù)據(jù)

    從這次現(xiàn)場的檢測數(shù)據(jù)來看，厭氧發(fā)酵產(chǎn)出的沼氣CH₄含量確實在90%以上，檢測數(shù)據(jù)可靠性沒有問題。但是有一個現(xiàn)象引起了大家的重視，就是該項目安裝的超聲波沼氣流量計BF-3000的瞬時流量接近是零，累計流量只有1500多立方米。也就是說，安裝監(jiān)測系統(tǒng)一個月以來，平均每日的產(chǎn)氣量只有50m³左右，顯然這個沼氣工程沒有達到設(shè)計的中溫發(fā)酵1.0（800m³）的容積產(chǎn)氣率，即使是常溫發(fā)酵，容積產(chǎn)氣率0.3（240m³）也沒有達到。為了探其究竟，熊博士與業(yè)主進行了深入的交流。

超聲波沼氣流量計BF-3000累計流量顯示數(shù)據(jù)

    由于發(fā)電機組噪音大，發(fā)電也不能上網(wǎng)，生產(chǎn)的沼氣用途不大，因此實際發(fā)電沒有正常進行，只是偶爾需要的時候發(fā)電。同時沼氣發(fā)酵產(chǎn)生的沼液沼渣也需要處理，而附近沒有可以*消納沼液沼渣的場所，因此厭氧發(fā)酵裝置無法真正發(fā)揮作用。由于本項目位于一個大型的水庫附近，糞污排放受到嚴格控制，為了*解決問題，業(yè)主將干清糞的糞便用于生產(chǎn)有機肥，清糞的糞水和尿液通過沉淀池后一部分進入發(fā)酵罐用于生產(chǎn)沼氣，一部分通過自行設(shè)計的微曝氣池再進入額外設(shè)計的好氧生化氧化池進行水處理，發(fā)酵罐產(chǎn)生的沼液沼渣也排入好氧生化氧化池進行污水處理后達標(biāo)排放。

微曝氣池

好氧生化池

    由于大量廢水進入?yún)捬醢l(fā)酵罐產(chǎn)生的沼氣不被經(jīng)常使用，更易溶于水的CO₂被溶解（水洗沼氣凈化提純就是利用這個原理），并隨著大量低濃度的沼液一起排出，造成發(fā)酵罐中沼氣CH₄含量的不斷升高。至此，沼氣工程項目直接制取高濃度生物天然氣的原因終于真相大白。通過持續(xù)脫除溶解在發(fā)酵液中的CO₂，沼氣中CH₄含量持續(xù)升高，甚至達到接近天然氣的水平。其實國外正在進行厭氧發(fā)酵沼氣原位提純的研究，通過改變厭氧發(fā)酵過程中CO₂、H₂等含量，脫除CO₂或增加H₂含量等都可以顯著提高沼氣中的CH₄含量，達到直接制取生物天然氣的目標(biāo)。

    通過本次調(diào)研我們也發(fā)現(xiàn)，限制我國大型養(yǎng)殖企業(yè)沼氣工程發(fā)展的難點在于沼液沼渣的處理，沼液看似是一種有機肥，但是受有機肥覆蓋面積、長期使用適應(yīng)性以及需求季節(jié)性的影響，企業(yè)都很難妥善處理沼液的利用問題，沼渣以及基于干糞形成的有機肥倒是不存在銷售出路問題。如果不能有效處理沼液問題，采用干濕分離，沖水糞尿采用污水處理工藝或許是一個更加正確的選擇。

    目前，大型畜禽糞便沼氣工程或許需要一次整體系統(tǒng)性的技術(shù)提升，才能夠從一個不健康的產(chǎn)業(yè)中走出來！

（來源：公眾號@沼氣工程及其測控技術(shù)）