一、我国有丰富的沼气资源

在中国，沼气的开发利用主要是通过厌氧工艺处理工农业有机废弃物、城市生活垃圾和生活污水的途径。本文研究的范围是工业有机废弃物、养殖场畜禽粪便、城市生活垃圾和废水以及农村家庭畜禽养殖等四个方面。

1.1 工业有机废水年排放量超过25 亿吨，废渣0.7 亿吨（2002 年）工业有机废弃物来自于轻工企业和非轻工企业两个方面。轻工产品主要是酒精、啤酒、黄酒、白酒、淀粉、味精、饮料和造纸等10 多个行业。目前这些行业年排放有机废水为8.46 亿吨，废渣0.24 亿吨。非轻工企业排放有机废物的主要是制药、屠宰、面粉、植物油、酱油、罐头、石化和橡胶等行业。据统计，每年排放有机废水16.74 亿吨，废渣0.49 亿吨。

通过厌氧消化工艺对上述二项的工业有机废水（25.2 亿吨/年）和废渣（0.73亿吨/年）进行治理，可获得沼气资源量为106.8 亿立方米（含甲烷56%）。

依据每立方米废水产沼气量的不同，我们可以划分为三类：第一类是每立方米废弃物产沼气10 立方米以上，主要包括酒精、白酒、淀粉、味精、柠檬酸、造纸、机械浆；第二类为每立方米废弃物产沼气5~10 立方米，包括酶制剂、制药、纤维板、植物油等；第三类为每立方米废弃物产沼气小于5 立方米，包括制糖、啤酒、果汁、屠宰、糖醛等。上述第一类废水虽然占总量仅为15%左右，但产沼气的潜力占到了60%。

考虑到中国国民经济持续快速发展，2020 年国内生产总值总量将比2000 年翻二番。据此预测，排放的工业有机废水总量预计将增加1 倍。这样可转化为沼气的资源量将增加1 倍，达到215 亿立方米。

1.2 粪污的年排放量已达18 亿吨

根据2003 年中国畜牧业年鉴，对中国生猪、家禽和牛的存栏量计算，全年禽畜养殖业粪便排放量已达18 亿吨，如果加上规模化养殖场生产的冲洗水，实际排放污水总量超过200 亿吨。按照粪便资源产沼气的潜力估计，可产沼气总量为700 多亿立方米。

中国目前通过处理粪便而生产沼气的分二个部分。一是规模养殖场，它通过沼气工程技术处理粪便而获得沼气。2002 年全国规模养殖场（3000 头猪以上）共8241 家，粪便总量4900 万吨，生产沼气的潜力有27.2 亿立方米。另外，养殖规模在500-3000 头猪的小型规模养殖场的粪便量为8500 万吨，考虑到收集和管理等因素，生产沼气潜力12.3 亿立方米。

另一个途径产生农业养殖沼气的是在中国十分普及的户用沼气池的推广应用，一个家庭饲养4 头猪以上，就可建一个6-10 立方米的沼气池，每年可生产沼气300 立方米。家庭饲养猪及禽畜总量虽然很大，沼气资源量可达600 多亿立方米，但考虑到散养，粪便收集和技术管理等因素，户用可获得的沼气资源量估计为150-200 亿立方米。

根据畜牧业发展规划，到2010 年和2020 年分别以8%和3-5%的速度增加，那么到2020 年沼气资源量可增加3 倍。其中规模化养殖场随着我国经济发展将会有更大发展，如按5%速度考虑，规模化养殖场（含小型规模养殖场）沼气资源将达到150-200 亿立方米，而户用沼气资源量将达到300 亿立方米。

1.3 城市生活污水和生活垃圾

2003 年中国城市生活垃圾清运量为1.49 亿吨，生活污水为247 亿吨。如果生活垃圾用卫生填埋产沼气的技术占50%，则其产气资源量为90 亿立方米，而生活污水也有30-40%用沼气技术处理，则可产沼气的资源量为10 亿立方米，两项共计100 亿立方米。

按我国城市发展规划，到2020 年城市生活垃圾和生活污水将分别增加1 倍以上。沼气资源总量将达到200 亿立方米。

1.4 目前可获得的沼气资源总量为446 亿立方米

汇总上述数据如表1（略），可看出：目前我国沼气资源总量有446 亿立方米，如果按热值当量（23.02 兆焦/立方米）折算相当于3500 万吨标准煤，可替代煤炭（20.93 兆焦/立方米）4900 万吨。

上述各项沼气资源除户用沼气资源外都可用于发电，共有246 亿立方米。在目前中国技术水平下，每立方米沼气可发电1.6 千瓦时，那么可发电394 亿千瓦时，相当于装机656 万千瓦（按年发电6000 小时计算）。

到2020 年中国沼气资源总量915 亿立方米，比2000 年增加1 倍，相当于7190 万标准煤，如果能开发利用，相当于替代煤炭1 亿吨，这是一个相当可贵的能源资源。其中除了户用沼气300 亿立方米资源外，共计615 亿立方米，用它来发电，可产生1230 亿千瓦时电力（每立方米沼气产生2 千瓦时电力），装机容量能达到2050 万千瓦，相当于5 个大型原子能核电站（每个电站400 万千瓦）。

二、沼气及其技术现状与发展

2.1 沼气工程技术已经基本成熟，发酵工艺以uasb 和cstr 为主经过20 多年的发展，中国在大中型沼气工程中的工艺技术已经基本成熟，目前所采用的工艺技术已经成功地用于各类有机废水。在现有的工业有机废弃物沼气工程中，uasb 和cstr 占80%（见表2）。各种工艺类型的技术特点见表3。

uasb—上流式厌氧污泥床反应器，其特点是由于培养了颗粒污泥，而使厌氧菌种不致流失，大大提高了厌氧发酵效率，不需要搅拌、运转简单、适应高或低浓度cod 负荷、占地面积减少，因此得到大量应用（占全部工程的49.26%）。最大的uasb 厌氧工程建在江苏徐州房亭酒厂，其罐群总体积达10000 m3。国内最大uasb 单池体积已达4000 m3。

cstr—全混合厌氧工艺适用于高悬浮物、高浓度（高温）废液，cstr 在酒精糟液处理中得到最多应用。应用于酒精废糟液处理的最大cstr 厌氧发酵罐群1999 年已在江苏太仓新太酒精公司建成并投入运转。该罐群体积已达到13200m3，日处理木薯干废液近2000 m3，日产沼气40000 m3以上。最大单体罐体积5000m3 建成河南南阳酒精厂。

近几年新型高效的ic 和egsb 厌氧装置得到了较多的应用，此类装置效率高、占地面积小。特别适用于悬浮物低、浓度低的废水（如：造纸、啤酒、淀粉废水）。

2.2 沼气工程配套技术得到发展

近10 年来，中国对应用最多的全混合发酵罐和uasb 反应器进行了大量的标准化、系列化设计及产业化开发工作，完成了全混合厌氧发酵罐罐体和罐内喷射泵搅拌、沼气搅拌的系列设计。对uasb 罐体结构、三相分离器、布水系统等方面，形成了矩形和圆形uasb 反应器两大系列的标准化设计。

同时，还引进了国外的新材料和新工艺来设计和建造。如德国利浦（lipp）公司的双折边咬口技术和farmet