瑞典Laholm沼气厂的运行实践
瑞典沼气的年总产量约为1400GWh（1.4×109kWh），主要产自于200多家市政污水处理厂的污泥消化池，其产量约占沼气总产量的60%；其余为垃圾填埋场（产量约占总产量的30%）以及工业污水处理厂和混合消化厂产生的沼气（产量约占总产量的10%）。一般情况下，沼气可用作热源和发电，也可以作为汽车燃料。有机废物转化成沼气时产生的消化残余物，还可作为生物肥料。
瑞典自2005年开始严禁对有机废物进行填埋处理。
禁止填埋有机废物的条例颁布后，填埋有机废物的要课以重税，所以公众及有关机构加强了对有机物混合消化的重视和研究。许多的相关行业努力为废料寻找新的出路，这大大刺激了有机物消化处理技术的改进和规模的提高。原有的沼气厂不断加大处理能力，许多新厂也纷纷开始建设，但大多数目前还处在可研阶段。
目前瑞典共有约10家沼气厂利用厌氧消化的方式处理收集来的各种有机废物，总处理能力超过了20万t/a。
大多数沼气厂都是将牲畜粪便作为主要原料，混合上其他的有机废物，比如屠宰场的下脚料、食品厂的废料等。沼气厂的主要任务是处置有机废物，相伴产生的消化残余物用作生物肥料，产生的沼气如果得到利用还可创造利润。
1 Laholm沼气厂的建设背景
Laholm市位于瑞典的西南海岸，农业和畜牧业比较发达。自20世纪80年代开始，Laholm市就开始逐渐产生了环境问题：农肥产生的氮元素渗漏，影响了海岸的生态环境。1984年，该地区水域发生了富营养化现象，有关部门随即宣布这条海岸不再适宜游泳。随后政府采取了包括提高牲畜粪肥的存贮能力、除春季外禁止播撒粪肥等一系列措施，但收效不是很大。因此为应对海岸的氮渗漏问题，有关部门在做了大量的研究工作后，决定采用建设沼气厂的最优化方案。
Laholm沼气厂建于1992年，最初的目的是为了消减该地区水域的富营养化问题。该沼气厂不仅处置了牲畜粪便和大量有机废物，而且还通过混合消化产生了沼气和生物肥料。
2000年，该厂进行了技术改造；自2001年开始，提纯后的沼气可以注入当地的天然气配气管；2002年，该厂又建立了第二条生产线，工厂的生产处理能力提高了一倍。
2 Laholm沼气厂的运行情况
目前，Laholm沼气厂每年处理各种有机废物7万t，产生的沼气量约为20～30GWh（75%CH4），相当于当地天然气消耗量的25%，每年可减少CO2排放3700t。
该厂2004年有关生产数据见表1。
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该厂每年收集并处理牲畜粪肥2.8万t，其他有机废物如脂肪、蔬菜等2万t（主要来自15家食品类工厂，其中包括屠宰场、海产品生产加工厂等）。
原料通过进料池（800m3）、热交换系统、消毒系统（巴氏杀菌，1h，70°C），进入传统搅拌消化池（2250m3，停留时间20～25d，70°C，含固率6%）。
处理工艺流程如下图所示：
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2000年以前，该厂产生的沼气通过地下管线直接提供给2km外的热站。热站为300户家庭供热，天然气作为其备用燃料，在冬季等热需求紧张的时候使用。但当热需求很低时，会有将近40%的沼气被白白燃烧掉。因此，该厂在2000年对沼气进行了提纯处理，使之达到与天然气一样的品质，随后实现了与天然气的互联互通。
该厂的沼气提纯能力为250m3/h，提纯过程分为三个阶段：
（1）通过Sulfatrate工艺去除S；
（2）利用Selexol去除CO2；
（3）添加5%～10% 的丙烷，调整沃伯指数，使之等同于天然气。
提纯后的沼气中CH4含量为95%～98%，CO2含量为2%～5%，仍利用原管道输送至热站。
热站于2001年安装了一条沼气管道，并将沼气管连接到当地的低压天然气系统。在冬季，热站仍需要天然气作补充，而当热负荷降低的时候，大量沼气就会注入天然气管网，输送到市区。通过沼气厂与天然气网络的互联，提高了沼气的利用效率，增加了销售收入。2004年该厂沼气总产量为24000MWh，注入天然气网络的沼气量为18000MWh，沼气使用量占到了整个Laholm市燃气消耗额的30%。
3 Laholm沼气厂的生物肥料
Laholm沼气厂每年产出消化残余物（生物肥料）43000t。由于生物肥料含固率较低，因此需要用罐车将其运送到周边的17个农场，故该厂区另设有储存池（2800m3）临时存放生物肥料。
该厂牲畜粪便和消化残余物的相关成分含量见表2。
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根据瑞典环保总局2001年的有关规定，生物肥料在农田中的播撒量取决于肥料的含P量，并且P在农田的播撒量应为22kg/ha。因此，约1600ha的农田即可完全消纳该厂的生物肥料。
该厂消化残余物中的重金属含量参见表3。
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表3中播撒生物肥料的量以每年22kg/ha计算，这样可计算出重金属每年每公顷的实际施加量，并与瑞典生态耕作协会（KRAV）规定的重金属含量上限进行了比较。
通过表3可以看出，生物肥料的重金属含量是安全的。唯一达到临界状态的微量元素是Zn，这是由于在猪饲料中添加了Zn元素所致。
4 结语
Laholm沼气厂利用牲畜粪便与工业有机废物混合消化，有效地解决了该市海岸地区的富营养化问题，明显减少了N元素的渗漏。产生的沼气每年可替代18000MWh天然气，减少CO2排放3700t。沼气除用于市区工业和居民取暖外，还有一部分沼气输送到郊区的一所加气站，用作汽车燃料，因此还降低了当地的粉尘及碳氢化合物的排放。
该厂将沼气提纯后与天然气管网互联，可使沼气利用率达100%。目前，该厂是瑞典唯一一家能将生产的沼气并联到天然气管线的沼气厂，具有很强的示范作用。
参考文献：
[1]Berglund, Energy System Analysis of Biogas Systems[M]. Lund: Lund University Press, 2003.
[2]Hansson, Christensson, Biogas Provides Energy in Organic Farming[J], Jordbruksinformation 22-2005, The Swdish Board of Agriculture, Jonkoping, Sweden.
[3]NV, Biogas Plants with Potential[R], Report 5476, Stockholm: Swedish Environmental Protection Agency. 2005.
[4]Ljunggren Soderman, A System Engineering Approach to National Waste Management[D], Gothenburg: Chalmers University of Technology, 2000.
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