近日在湖南某沼氣工程現(xiàn)場(chǎng)，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(dá)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(gè)步驟，才可得到高甲烷濃度的生物天然氣，以用作管道燃?xì)?、熱電?lián)供、生產(chǎn)壓縮天然氣和罐裝燃?xì)獾?。而該沼氣工程?xiàng)目并沒有復(fù)雜的凈化、提純過程，就制出了CH₄濃度高達(dá)94%的生物天然氣，讓人匪夷所思！

發(fā)酵罐

    據(jù)了解，該項(xiàng)目厭氧發(fā)酵罐規(guī)模為800m³ ，其發(fā)酵原料主要來(lái)源于種豬養(yǎng)殖場(chǎng)的糞便與尿液，項(xiàng)目數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)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(cè)方案Gasboard-9230產(chǎn)品，用以對(duì)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(cè)與無(wú)線傳輸。對(duì)于直接通過厭氧發(fā)酵產(chǎn)出CH₄濃度高達(dá)94%的沼氣，所有人的*反應(yīng)是檢測(cè)儀器出了故障。為了解決大家心里的困惑，公司派出檢測(cè)人員，攜帶系列專業(yè)氣體檢測(cè)儀器，逐一對(duì)項(xiàng)目產(chǎn)出的沼氣成分進(jìn)行檢測(cè)。

大中型沼氣工程監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)

    工作人員首先使用100%CH₄和50%CO₂的標(biāo)準(zhǔn)氣體，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)一體化沼氣分析系統(tǒng)Gasboard-9060進(jìn)行校準(zhǔn)。

對(duì)一體化沼氣分析系統(tǒng)Gasboard-9060進(jìn)行校準(zhǔn)

    首先，采用該在線檢測(cè)設(shè)備對(duì)現(xiàn)場(chǎng)沼氣成分進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果顯示CH₄濃度為94.39%！根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，在沒有進(jìn)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(cè)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(jìn)行檢測(cè)。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(cè)顯示的結(jié)果依然達(dá)到了94.42%！與在線儀器無(wú)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(cè)

Gasboard-3200Plus的檢測(cè)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(zhǎng)易受乙烷影響，從而影響檢測(cè)設(shè)備對(duì)甲烷濃度的測(cè)量。為了排除這種可能，檢測(cè)人員提出采用公司的紅外煤氣分析儀Gasboard-3100再檢測(cè)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(shí)測(cè)量煤氣、生物燃?xì)獾臒嶂?，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(cè)甲烷濃度。然后，檢測(cè)結(jié)果仍是驚人的96.08%的高濃度！自此，儀器故障、檢測(cè)不準(zhǔn)的原因被*排除了。

用煤氣分析儀（在線型）Gasboard-3100檢測(cè)排除干擾可能

Gasboard-3100的檢測(cè)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(cè)儀器驅(qū)車300多公里，親臨項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)對(duì)該沼氣項(xiàng)目再次進(jìn)行了深入調(diào)查研究與分析。

熊博士在監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)

    現(xiàn)場(chǎng)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)顯示儀器進(jìn)氣流量正常，這次Gasboard-9060監(jiān)測(cè)系統(tǒng)顯示CH₄濃度為91.38%。

Gasboard-9060的檢測(cè)數(shù)據(jù)

Gasboard-3200Plus的檢測(cè)數(shù)據(jù)

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

    從這次現(xiàn)場(chǎng)的檢測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)看，厭氧發(fā)酵產(chǎn)出的沼氣CH₄含量確實(shí)在90%以上，檢測(cè)數(shù)據(jù)可靠性沒有問題。但是有一個(gè)現(xiàn)象引起了大家的重視，就是該項(xiàng)目安裝的超聲波沼氣流量計(jì)BF-3000的瞬時(shí)流量接近是零，累計(jì)流量只有1500多立方米。也就是說，安裝監(jiān)測(cè)系統(tǒng)一個(gè)月以來(lái)，平均每日的產(chǎn)氣量只有50m³左右，顯然這個(gè)沼氣工程沒有達(dá)到設(shè)計(jì)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(dá)到。為了探其究竟，熊博士與業(yè)主進(jìn)行了深入的交流。

超聲波沼氣流量計(jì)BF-3000累計(jì)流量顯示數(shù)據(jù)

    由于發(fā)電機(jī)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(shí)際發(fā)電沒有正常進(jìn)行，只是偶爾需要的時(shí)候發(fā)電。同時(shí)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(chǎng)所，因此厭氧發(fā)酵裝置無(wú)法真正發(fā)揮作用。由于本項(xiàng)目位于一個(gè)大型的水庫(kù)附近，糞污排放受到嚴(yán)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(jī)肥，清糞的糞水和尿液通過沉淀池后一部分進(jìn)入發(fā)酵罐用于生產(chǎn)沼氣，一部分通過自行設(shè)計(jì)的微曝氣池再進(jìn)入額外設(shè)計(jì)的好氧生化氧化池進(jìn)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(jìn)行污水處理后達(dá)標(biāo)排放。

微曝氣池

好氧生化池

    由于大量廢水進(jìn)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(gè)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(xiàng)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(dá)到接近天然氣的水平。其實(shí)國(guó)外正在進(jìn)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(dá)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(guó)大型養(yǎng)殖企業(yè)沼氣工程發(fā)展的難點(diǎn)在于沼液沼渣的處理，沼液看似是一種有機(jī)肥，但是受有機(jī)肥覆蓋面積、長(zhǎng)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(jī)肥倒是不存在銷售出路問題。如果不能有效處理沼液?jiǎn)栴}，采用干濕分離，沖水糞尿采用污水處理工藝或許是一個(gè)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(gè)不健康的產(chǎn)業(yè)中走出來(lái)！

（來(lái)源：公眾號(hào)@沼氣工程及其測(cè)控技術(shù)）