沼氣發(fā)電的主要方法是通過污泥厭氧發(fā)酵，產(chǎn)生沼氣，然后沼氣在燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)的氣缸內(nèi)燃燒做功，把化學(xué)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，最終產(chǎn)生電能和熱能。這種方法無需對(duì)污泥進(jìn)行脫水處理，經(jīng)厭氧發(fā)酵后，能消化75%～80%的污泥，剩余20%～25%的沼渣經(jīng)過脫水無害化處理后，還可制成有機(jī)肥。產(chǎn)生的沼氣回收到沼氣罐內(nèi)，隨時(shí)可用于發(fā)電。發(fā)電產(chǎn)生的余熱一部分用來加溫發(fā)酵池，剩下部分用于區(qū)域供熱，可以實(shí)現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)。

 

　　

　　污泥消化過程中產(chǎn)生的沼氣優(yōu)先用于發(fā)電，并提供熱能用于污泥加溫。設(shè)置發(fā)電機(jī)房一個(gè)，發(fā)電機(jī)房內(nèi)設(shè)兩套發(fā)電機(jī)組，每套沼氣發(fā)電機(jī)備有一套熱回收單元，包括冷卻水回路和尾氣回路。發(fā)電機(jī)房將為熱交換器的進(jìn)口端供熱。以青島市市區(qū)團(tuán)島污水處理廠為例，該廠安裝了兩套熱循環(huán)泵，基本上滿足了供熱的需要，也滿足消化池污泥加溫所需要的熱量。目前，團(tuán)島污水處理廠內(nèi)的脫硫塔，可以將污泥消化后產(chǎn)生的沼氣進(jìn)行脫硫，以保證沼氣的純度，避免因?yàn)檎託饧兌鹊投斐蓪?duì)發(fā)電機(jī)組設(shè)備的損壞。

　　

　　

　　使用沼氣發(fā)電機(jī)組對(duì)氣體壓力要求不高，只需3kPa以上的壓力就可以滿足需求。機(jī)組本身不受氣體濃度變化的影響，當(dāng)甲烷濃度變化時(shí)，機(jī)組也能穩(wěn)定可靠運(yùn)行。

　　

　　建發(fā)電站簡(jiǎn)單，投資相對(duì)較少。發(fā)電站只需簡(jiǎn)易廠房，機(jī)組基礎(chǔ)，冷卻水池，冷卻水塔等配套設(shè)施。

　　

　　建設(shè)周期短。2000kW的電站從施工到并網(wǎng)運(yùn)行不超過30工作日。此外，沼氣發(fā)電效率高。甲烷含量50%的沼氣，1m3沼氣可發(fā)電1.6kWh。若能實(shí)現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)，其綜合效益會(huì)更高。

　　

　　運(yùn)行費(fèi)用低，操作維護(hù)較為簡(jiǎn)單。沼氣發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行只需要消耗少量的機(jī)油及配件費(fèi)用，日常維護(hù)保養(yǎng)簡(jiǎn)單方便，耗費(fèi)的成本相對(duì)較低，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

　　

　　節(jié)能和環(huán)保。沼氣內(nèi)燃發(fā)電機(jī)組運(yùn)行方便、簡(jiǎn)單、可靠，經(jīng)濟(jì)效益突出。沼氣的主要成分為甲烷，甲烷的溫室效應(yīng)比二氧化碳大幾十倍，而且，甲烷還能破壞臭氧層。而通過沼氣發(fā)電，可實(shí)現(xiàn)就地發(fā)電，就地使用，多余上網(wǎng)，不僅能創(chuàng)造很好的經(jīng)濟(jì)效益，也能更好地保護(hù)環(huán)境。

 

　　

　　

　　年發(fā)電時(shí)間按300天（扣除發(fā)電機(jī)組每年必要的檢修及保養(yǎng)時(shí)間）計(jì)算，單臺(tái)發(fā)電機(jī)發(fā)電功率按400kWh計(jì)算，電價(jià)按0.8元/kWh計(jì)算。則發(fā)電機(jī)的年發(fā)電收入為：400kWh×2臺(tái)×24小時(shí)×300天×0.8元/kWh=4608000元

　　

　　發(fā)電費(fèi)用按0.1元/kWh計(jì)算（包含發(fā)電機(jī)組配件、機(jī)油消耗，運(yùn)行人員工資、機(jī)器設(shè)備折舊），則發(fā)電機(jī)的年發(fā)電費(fèi)用為：400kWh×2臺(tái)×24小時(shí)×300天×0.1元/kWh=576000元。

　　

　　兩臺(tái)發(fā)電機(jī)組的年產(chǎn)效益為：發(fā)電收入-發(fā)電費(fèi)用=4608000-576000=4032000元

　　

　　以青島市團(tuán)島污水處理廠為例，目前廠內(nèi)有2臺(tái)發(fā)電機(jī)，功率為330kW和400kW，如果發(fā)電330度需要170m3沼氣，如果發(fā)電400度需要220m3沼氣。如果一臺(tái)機(jī)器24小時(shí)開著，每天可以發(fā)電7000度，如果兩臺(tái)機(jī)器開著，每天可以發(fā)電15000度左右。如果按照每度電0.8元計(jì)算，每天可以獲得收入12000元，每個(gè)月可獲得360000元，每年可以獲得收入4320000元，經(jīng)濟(jì)效益十分可觀。

　　

　　影響沼氣發(fā)電經(jīng)濟(jì)效益的主要因素是污泥溫度和沼氣產(chǎn)量。根據(jù)計(jì)算，沼氣發(fā)電熱能回收與鍋爐的組合工藝基本上可以滿足冬季的供熱需求。沼氣的產(chǎn)生率也由于攪拌器的充分?jǐn)嚢韬蜏囟瓤刂?。以團(tuán)島污水處理廠為例，廠內(nèi)設(shè)有4個(gè)消化池，污泥在消化池內(nèi)停留的時(shí)間越長，產(chǎn)生的沼氣越多。還有學(xué)者表示，利用污泥厭氧消化產(chǎn)生的沼氣進(jìn)行發(fā)電在經(jīng)濟(jì)上完全可行。大約3年左右的時(shí)間可以收回成本。每處理1m3污水回收產(chǎn)生的電能平均達(dá)0.191kWh。

　　

　　

　　國內(nèi)沼氣發(fā)電技術(shù)的不斷發(fā)展，使提供合格的國產(chǎn)發(fā)電設(shè)備成為可能。而且，根據(jù)相關(guān)政策企業(yè)用可再生能源發(fā)電可享受高于煤電0.25元/kWh的電價(jià)，并免征所得稅和增值稅。這不僅幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效益，更幫助政府解決了污泥出路問題，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會(huì)效益的統(tǒng)一。污水處理廠沼氣發(fā)電，節(jié)約能源，降低企業(yè)的運(yùn)行成本，有效解決沼氣排放，是對(duì)環(huán)境污染的一種行之有效的保護(hù)方式。此外，因?yàn)檎託馐俏鬯幚韽S的副產(chǎn)品，所以成本較低，主要是脫硫和儲(chǔ)存上，沼氣發(fā)電上網(wǎng)出售可以為企業(yè)帶來新的經(jīng)濟(jì)效益。

　　

　　我國沼氣資源充足。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2015年，全國城市污水處理廠達(dá)到2000座以上，污水日處理能力達(dá)到8000多萬噸，每天產(chǎn)生的濕污泥約為8萬噸左右。而1m3的污泥可產(chǎn)生10m3左右的沼氣，可發(fā)電15kwh以上，其余熱還可用來加熱污泥，總能量利用率達(dá)到70%以上，可以補(bǔ)充城市污水處理廠20%～40%的電耗。