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土壤修复技术

学科：环境科学

词目：土壤修复技术

英文：contaminatedsoilremediation

释文：土壤修复技术是使遭受污染的土壤恢复正常功能的技术

措施。污染物进人生态循环系统，如果超过土壤的自净作用的负荷，

即形成土壤污染。土壤因吸附能力、氧化还原作用及土壤微生物分

解作用，可缓冲污染物所造成的危害，以上统称为土壤自净能力。

土壤自净作用的机理，既是土壤环境容量的理论依据，又是选择针

对土壤环境污染调控与污染修复措施的理论基础。尽管土壤环境具

有多种净化作用，而且也可通过多种措施来提高土壤环境的净化能

力，但其净化能力毕竟是有限的，预防土壤污染是保护土壤环境的

根本措施。[1]

污染场地修复技术分类：

污染场地的修复技术可按暴露情景和处置地点分类。

按暴露情景分类：

可以按“污染源-暴露途径-受体”对修复技术分类。对污染源

进行处理的技术有生物修

复、植物修复、生物通风、自然降解、生物堆、化学氧化、土

壤淋洗、电动分离、气提技

术、热处理、挖掘等；对暴露途径进行阻断的方法有稳定/固化、

帽封、垂直/水平阻控系统

等；降低受体风险的制度控制措施有增加室内通风强度、引入

清洁空气、减少室内外扬尘、

减少人体与粉尘的接触、对裸土进行覆盖、减少人体与土壤的

接触、改变土地或建筑物的使

用类型、设立物障、减少污染食品的摄入、工作人员及其他受

体转移等。

按处置地点分类：

可分为原位修复技术和异位修复技术。原位修复技术又可分为

原位处理技术和原位控制

技术，常用的原位处理技术包括物理、化学和生物方法等。异

位修复技术可分为挖掘和异位

处理处置技术。

原位处理：在污染区原地钻一组注水井，用泵注入微生物、水

和营养物，通入空气。另外钻一组抽水井，用抽水泵抽取地下水，

使地下水呈流动状态，促使微生物和营养物均匀分布。此工艺简单，

费用低，但处理速度慢。原位处理也可用于污染河流底泥的生物修

复。

土壤与土壤污染

环境污染是指由于人类活动引起环境质量下降而有害于人类以及

其他生物正常生存和发展的现象。环境污染按环境要素可分为大

气污染、水体污染、土壤污染和生物污染。

大气污染了，人们无法呼吸；水体污染了，人们不能饮水；土壤

污染了，我们没有粮食吃；生物污染了，人类可能没有肉食吃，

或者人直接病死。所以说，环境污染非常可怕。这里我们只谈土

壤污染。

土壤是环境中特有的组成部分，它是一个复杂的物质体系，组成

的物质有无机物和有机物。在地球表面，土壤处于大气圈、岩石

圈、水圈和生物圈之间的过渡地带，是生态系统物质交换和物质

循环的中心环节，是连接地理环境各组成要素的枢纽。

植物直接生长土壤上，土壤是植物营养物质的最主要的供应地。

“皮之不存，毛将焉附”；“民以食为天，食以土为本”。没有

土壤，就长不出植物，更别提庄稼了。岩石上至多生长一些地衣、

苔藓，水里还有一些浮游生物，人类能靠地衣、苔藓、浮游生物

养活吗？

所以说，土壤是最宝贵的自然资源之一，是人类赖以生存的必要

条件。土壤，或者说是土地，还是人类社会演替发展的关键因素。

封建地主控制了土地，统治了农民；共产党通过土地革命，赢得

了广大人民的拥护。

然而，各种人为与自然的因素使人类赖以生存的土壤遭受不同程

度的破坏，致使原有土壤理化性质退化、丧失耕作价值，并危及

食物链安全与人类自身健康。这种丧失了耕作价值的土壤称为污

染土壤。

土壤本来是各类废弃物的天然收容所和净化处理场所，土壤接纳

污染物，并不表示土壤即受到污染，只有当土壤中收容的各类污

染物过多，影响和超过了土壤的自净能力，从而在卫生学上和流

行病学上产生了有害的影响，才表明土壤受到了污染。

造成土壤污染的原因很多，如工业污泥、垃圾农用、污水灌溉、

大气中污染物沉降，大量使用含重金属的矿质化肥和农药等等。

目前，我国土壤污染防治面临的形势十分严峻，部分地区土壤污

染严重，土壤污染类型多样，呈现新老污染物并存、无机有机复

合污染的局面，土壤污染途径多，原因复杂，控制难度大，由土

壤污染引发的农产品安全和人体健康事件时有发生，成为影响农

业生产、群众健康和社会稳定的重要因素。

第一次全国土地调查显示，截至1996年10月31日，我国耕地面

积为19.5亿亩；到2006年10月31日，这个数字锐减为18.27

亿亩，10年净减少1.24亿亩，平均每年净减少1240万亩！国家

《政府工作报告》指出，一定要守住全国耕地不少于18亿亩这条

红线。

而土壤污染防治，是深入贯彻落实科学发展观的重要举措，是建

设社会主义新农村的重要内容，是构建国家生态安全体系的重要

部分，是实现农产品质量安全的重要保障。

编辑本段土壤污染原因分析

城市土壤承载着一定的生态、环境和经济功能，关系到城市生态

环境质量和人类健康。然而，随着工业的发展和城市化进程加快，

城市土壤环境质量日益恶化。世界各国对此问题开始予以高度重

视，德国土壤学会在1988年成立了城市土壤工作组；美国在上世

纪90年代对纽约等城市开始了一系列有关城市土壤污染的研究。

城市工业化的发展及与之相伴的工业排污，使城市土壤化学性质

发生重要变化。烟尘、汽车尾气的排放、工业超标排污等，使重

金属大量沉积于土壤中，其中以铅、锌等金属元素污染最为严重，

在我国工业化进程较快的城市，土壤的铅含量都非常高。

另外，污水所含成分复杂，污水性质不同，对土壤危害程度也不

同，如含有三氯乙醛等有机物的污水极易引起急性中毒；含有无

机物如重金属、氟化物、硝酸盐和有机氯农药等的污水往往在土

壤、植被以至地下水中形成残留和累积，造成植被受害，甚至寸

草不生，并会间接引起人畜慢性中毒。

人类活动是影响城市土壤污染程度的一个重要因素。不同的土地

利用状况、人类活动强度、污染累计时间的长短和距离污染源的

远近，在不同程度上影响重金属污染状况。对北京城市公园土壤

的铅污染研究发现，历史悠久，客流量大且距离市中心较近的公

园土壤铅含量明显偏高；对大多数开放历史较短、客流量小且相

对偏僻的公园而言，表土一般都未见明显的铅污染。研究发现:

公路两侧土壤中铅的99％以上累积量分布在50米的范围内。

城市建设初期建立的化学、工业企业经过多年发展，企业厂区的

土地受到了严重污染，尤以重金属土壤污染为主。土地中的重金

属经过一定时间的迁移，对厂区周围的土壤环境也产生了一定的

影响。

编辑本段土壤污染物分类

土壤中污染物的种类按性质分主要有：1）有机物质，其中数量较

大而又比较重要的是化学农药，尤其是有机氯、有机磷农药；2）

氮素和磷素化学肥料；3）铬、铜、锌、铅、汞、镉、砷等重金属；

4）放射性元素，尤其是长寿命的放射性核素137Cs；5）肠细菌、

炭疽杆菌、破伤风杆菌、肠寄生虫、霍乱弧菌、结核杆菌等有害

微生物类。

另外，土壤中有机物分解产生的CO2、CH4、H2S、H2、NH3等气体，

在某些条件下也可能成为土壤的污染物。

根据污染土壤中污染物的来源，可将污染土壤划分为无机物污染

土壤、有机物污染土壤、放射性污染土壤以及复合污染土壤等类

型。多数污染土壤以重金属为主，局部地方以金属-有机废弃物的

形式出现。污染土壤中重金属的来源很多，如工厂固体废弃物、

污泥、大气沉降物、农用化肥等。

各种加工业活动都有可能产生大量的工业固体废弃物，如矿渣、

飞尘、模沙、研磨剂、离子交换树脂、废催化剂和活性炭、耐火

砖等。有些金属，如砷、镉和铅在高温加工过程中可产生气化现

象，转化成氧化物并以微粒的形式冷凝，沉降下来。

石油工业的各种有机污染物，己成为环境污染的罪魁祸首。随着

人工合成的有机物越来越多，在已知的700万余种有机物中人工

合成的有机物种类达10万种以上，且以每年2000种的速度递增。

其中具有“三致”（致癌、致畸、致突变）的有机污染物如石油

烃类、多氯联苯（PCBs）、多环芳烃（PAHs）、含氯溶剂、炸药、

农药等越来越多。它们一旦进入土壤环境，不仅使农作物减产甚

至绝收，而且可通过动植物转移到食物链中，成为人类的隐形杀

手。

土壤有机污染物的种类繁多，包括各种酚类和氰类物质以及人工

合成的各种农药。酚类和氰类物质的来源很广，如某些石化企业

在生产过程中排放的废水含有烃类、有机酸、醛类、氰化物、氨、

各类聚合物、焦油等污染物。

编辑本段技术研发

1、“863”计划将研发石油污染土壤生态修复技术

国家863计划资源环境技术领域办公室发布“十一五”863计划

资源环境技术领域2007年度第二批重点项目申请指南的通知，

“油田区石油污染土壤生态修复技术与示范”位列本批7个项目

首位。

这个项目指南提到，近年来，中国土壤污染问题日益凸现，对生

态环境、食品安全和人体健康构成严重威胁。其中，重金属、石

油、多环芳烃等污染物导致的土壤污染尤为突出。研发经济高效

的污染土壤修复技术是改善我国环境质量的迫切要求，也是世界

科技的研究热点。

项目总体目标为，针对中国油田区土壤石油污染问题，采用生物、

物化方法与技术，研制高效修复功能材料与关键设备；开发具有

复合技术协同的修复工艺，集成适合中低浓度石油污染土壤的植

物—微生物联合修复技术、高浓度石油污染土壤的物化—生物耦

合修复技术；建立油田区石油污染土壤生态修复技术体系并开展

工程示范，制定石油污染土壤修复技术规范。通过项目研究，培

养高水平的科技人才和创新团队，建立具有国际先进水平和引领

作用的技术研发平台，为中国油田区污染土壤生态功能恢复和环

境质量改善提供技术支撑。

项目主要研究内容是，针对油田区中低浓度石油污染土壤，筛选

适合不同区域、不同石油组分的微生物降解菌株，研制高效复合

修复菌剂，选育适合油田区生态环境条件的高效修复植物，构建

植物—微生物联合修复技术。针对油田区高浓度石油污染土壤，

开发环境友好的脱附制剂，研发石油污染物高效物化脱附、分解

技术，开发重组分石油污染物生物降解工艺，构建物化—生物耦

合修复技术。研制物化、生物修复关键设备，开展植物—微生物

联合修复、物化—生物耦合修复工程示范，进行环境风险评估，

制定油田区石油污染土壤修复技术规范。

据悉，“十一五”863计划资源环境技术领域战略目标是：研究

大幅度增加资源储备技术，提高资源综合利用效率；研究区域性

环境污染综合防治技术，逐步形成与社会经济发展水平相适应的

资源环境科技创新体系，为保证社会经济可持续发展、建立资源

节约型和环境友好型社会提供强有力的科技支撑。

2、蜈蚣草修复砷污染

蜈蚣草修复砷污染土壤技术在湖南、广西、云南等地运用，成效

显著。

广西、云南等地遇到洪水时，上游堆积的开采矿产中高浓度重金

属的污水就顺势蔓延下来，造成下游上百公里的河道和农田受到

污染，从而大面积稻田绝收或严重减产。人长时间暴露在含砷环

境中可诱发癌症，高剂量砷可导致死亡。

陈同斌的重金属污染土壤植物修复团队从1997年开始在全国范

围内进行土壤污染状况调查，1999年在中国本土发现了世界上第

一种砷的超富集植物——蜈蚣草，至今已开发出3套具有自主知

识产权的土壤污染风险评估与植物修复的成套技术，并鉴别出在

中国生长的16种能够吸收土壤重金属污染物的植物。

休复前：湖南郴州苏仙区邓家塘乡因砷污染导致600多亩稻田弃

耕、2人死亡、400多人集体住院，诱发严重纠纷和暴力冲突，曾

引起国务院高度重视，中央电视台《焦点访谈》专门报道。

在国家高技术发展计划(863项目)、973前期专项和国家自然科学

基金重点项目的支持下，陈同斌研究员在湖南郴州建立了世界上

第一个砷污染土壤植物修复基地。修复后：在田间种植条件下，

蜈蚣草叶片含砷量高达0.8%，有力证明了蜈蚣草在砷污染土壤的

治理方面具有极大的应用潜力。

中科院地理资源所陈同斌研究组应广西人事厅邀请，受当地政府

委托进行污染土地的修复工作。修复前：广西某县因洪灾造成超

过5000亩农田土壤被严重污染，部分土壤甚至寸草不生，这已成

为广西当前最突出的环境问题。修复后：建立污染土地的植物修

复示范工程，目前已开始种植超富集植物进行土壤重金属污染修

复试验，取得初步成效。

中科院地理科学与资源所陈同斌研究小组在云南开展植物修复与

植物采矿技术研究与推广应用，有效解决了当地严重的土壤及农

产品重金属污染超标问题，提高了矿产资源利用率，保障了人民

的安全健康。

3、日本开发出简易无害的土壤消毒法

日本农业环境技术研究所宣布，千叶县农业综合研究中心等机构

的研究人员开发出了一种简易土壤消毒方法，消毒效果好且不会

危害环境。

据报道，这种土壤消毒法的具体操作步骤是，在土壤上喷洒用水

调和的浓度为2%左右的酒精，然后用塑料薄膜覆盖1到2周。研

究人员介绍说，酒精能降低土壤内含氧量，从而起到灭虫效果。

据报道，新方法可轻松杀灭害虫和病原菌，消毒效果几乎等同于

溴甲烷，而后者因为会破坏臭氧层被禁用。酒精几天后就会在土

壤中分解，不会对环境造成影响。

研究人员在黄瓜地内进行了1周左右的实验，实验结果显示，未

洒酒精溶液的土壤所培育的黄瓜根部有寄生虫，而经酒精处理的

土壤中的黄瓜生长正常，根部未发现寄生虫。

土壤修复和重金属污染治理

目前在中国大陆重金属污染治理领域，没有一家从事商业化治理的专业

公司。

大部分的土壤修复和重金属治理公司都是在利用国家拨款做示范工程，

大部分的专业公司无法实现商业化运行。造成这种局面的主要原因是土

地修复没有国家标准，利用物理法、化学法等技术和工艺进行土地修复，

投资太大，而采用植物修复技术和工艺导致的主要问题是收集到的修复

植物的后续处理问题。

北京天地德科技有限公司引进德国先进技术，开发的土壤修复和重金属

污染治理方案可以彻底解决这个问题。

北京天地德科技有限公司重金属污染治理方案是利用沼气能源植物修复

重金属污染土地，同时生产生物天然气的技术和工艺路线，可以解决重

金属污染植物修复的收获物后续处理的难题，实现重金属污染治理与生

物质能源协调发展。该技术对收集到的修复植物进行资源化利用。即便

在没有国家的补贴的情况下，企业也是可以生存的。重金属植物修复和

沼气生产都是成熟技术，因此对二者进行技术集成和创新，将开创中国

土壤修复和重金属污染治理的新时代。

北京天地德科技有限公司利用耐重金属污染的沼气专用能源作物，在重

金属污染土地、水面建立生物能源基地，通过反复的种植和刈割富集重

金属的能源植物的地上部分，可以有效地降低生长环境中土壤、水体或

水体沉积物的重金属质量分数．实现土地修复；同时收集物做为生产沼

气的原料，生产沼气。

重金属不比一般的污染物质，在化学上元素是不灭的，所以要降低污染

最重要的步骤就是降低它在环境中过度集约和累积的浓度。可以通过种

植对可耐受重金属植物，利用反复的种植和刈割的方法，便可平分(淡化)

原污染地重金属的含量，并降低重金属污染的风险。

生物质能源是一种清洁的、可替代石化燃料的新型能源，但发展生物质

能源势必要占用大量耕地，而依靠农用地开发此类植物不符合我国人多

地少的实际情况。从长远来看，利用边缘土壤进行能源植物的开发将是

解决生物质能源原料问题的一条有效途径。我国有大量重金属污染的土

壤，因其对生物的毒害作用不适宜种植进入食物链的作物，如果利用这

些土壤种植能源植物，既可以解决能源用地问题，对环境也具有一定的

修复意义。

1、能源植物选择

（1）可以治理重金属污染的能源植物

导致土壤污染的重金属主要包括As、Cd、Co、Cr、Cu、Hg、Mn、Ni、Pb

和Zn等,一般为几种重金属的复合污染。

根据当地的气候条件、植物生长季节和土地实际情况可以选择以下植物，

能源高粱、苎麻、能源甘蔗、能源玉米、苜蓿和柳树、向日葵、能源油

菜、能源黑麦、马铃薯、红薯。

在污染湿地水体或沉积物治理可以选择能源水稻、互花米草、水葫芦、

芦苇等能源植物。

（2）沼气专用能源作物

目前在欧洲以整株青贮的玉米、能源型甜菜和若干牧草，如虉草、冬黑

麦和芒均为理想的原料，生产沼气，被特称为“沼气专用能源作物”，

专用能源作物成为制沼气的新原料。

对玉米收获前后的秸秆成分的分析发现，对于秸秆厌氧发酵性能至关重

要的4项指标，在秸秆变干后都发生了非常不利于沼气发酵和其他生物

能转化方式的变化。例如木质素含量几乎提高了1倍，使木质素大量与

纤维素和半纤维素结晶，严重阻碍了后两者在生化转化过程中的降解。

其次，对于在中国被寄与很大希望、但又存在着致命性技术障碍的“非

粮”能源作物甜高粱而言，其收获后加工期过短（不到2个月）是当前

难以克服的制约因素。但如果变甜高粱直接加工酒精的技术路线为甜高

粱整株青贮再发酵加工成沼气，则由于青贮料易于保存,可常年随取随

用,问题即迎刃而解，而且能量净产出还可能增高。另外，严重萎缩的北

方甜菜可能会因改种能源甜菜而迎来重新振兴的好机遇。

产气植物的碳氮比,一般选用植物体的碳氮比为25～30.5/1；碳氮比过

高和过低都不利于沼气发酵细菌生长分裂，而某些有害菌则成优势菌群，

造成沼气池产气少甚至不产气。

农村的一些水生植物，如水葫芦、水花生、水草等，作为沼气原料的碳

氮比合适，

2、能源植物种植

重金属污染土地修复以能源植物种植为目标，将农艺措施、土壤重金属

钝化技术、耐重金属的麻类和生物质能源作物种植技术、超富集植物等

生物技术进行优化组合，在田间进行综合应用。

一是修复轻度污染土壤。采取控制土壤水分、改变耕作制度、调整部分

作物种类、合理施肥、灌溉等农艺措施和施用土壤改良剂等物理、化学

措施修复重金属轻度污染的土壤。

二是中度污染土壤改种。开展技术攻关，对中度污染的土壤，采用适宜

的治污模式和技术，以发展生物质能源作物、经济作物苎麻和薯类为主。

三是重度污染土壤变性。对于重度污染型土壤，采用重金属钝化技术和

植物修复技术相结合或变性改为绿化用地。

对于江河流域水污染治理，可以采用氧化塘和人工湿地结合处理的方法、

由于植物生长受季节控制，而且重金属累积过多，会对植物造成毒害，

采用氧化塘和人工湿地结合处理的方法可以利用多种植物，在不同季节

对污水进行净化，达到更好的净化效果。

3、种苗繁育

植物在种子成熟后，收获的秸杆碳氮比过高，不利于沼气的产生。因此

能源植物收获期不是在种子成熟后，而是在种子成熟前收割，因此种苗

繁育的问题必须解决，除了异地制种外，可以采用非试管快繁技术，利

用植物嫩鞘、叶片、茎杆进行无性繁殖的育苗。利用植物法修复污染土

地，需要建设种苗无性繁育基地。

4、能源植物收获

能源植物的收割要根据使用目的来确定，作为以沼气生产为目标的沼气

专用植物腊熟期是最佳收获期。

栽培沼气专用能源作物生产沼气这样一种新原料和生物能利用新的转化

技术路线，充分发挥了能源作物（特别是专用玉米等）能够高效转化太

阳能的优势，获得最大的单位土地面积生物量（biomass）和生物能产出

（而非传统育种追求的最大籽粒量产出）；

由于能源植物种植的目的是获得最大的单位土地面积生物量（biomass）

和生物能产出，而且积累在茎、叶中的碳水化合物，在作物完全成熟前，

仍以可溶态保留于青贮料中，易于高效转化为沼气或其他形式生物质能

源（如生物乙醇、沼气）。而一般情况下，随着作物完全成熟及秸秆变

干，碳水化合物转化为难以分解的成分。因此沼气专用能源作物不能在

作物完全成熟及秸秆变干后收割。

5、后续处理

如何处理富集植物是植物修复的难题。因为重金属的活性太强，如果处

理不当，富集植物就又可能再一次成为污染源”。目前还没有一种处理

这种“吸毒植物”的有效办法。植物成熟后，只有填埋或焚烧两种选择，

本方案采用利用污染土地或水面建设能源作物种植基地。种植沼气专用

能源作物，一方面通过植物修复治理重金属污染。另一方面对富集重金

属的生物量通过生物炼制技术生产生物能源和回收重金属。

首先对收获的沼气专用能源作物采用整株青贮，以备生产沼气使用。然

后采用生物拆解技术，将植物拆解分离，固态部分主要是纤维素和木质

素，及基本不含有可溶性重金属盐。固态部分可以加工成生物成型燃料，

生物成型燃料是一种清洁燃料。

液态部分主要是半纤维素和各种糖类以及可溶性重金属盐。对于液态部

分通过发酵技术进行处理。生产生物燃料沼气，在发酵过程中可溶性重

金属盐转化为重金属硫酸盐沉淀被分离。

能源植物生产沼气，沼气提纯后就是生物天然气，可以替代汽车用天然

气。也可以直接用来发电。

德国利用沼气专用植物生产沼气采用2个厌氧反应罐容积各1500m3，

采用高温（49.5℃）发酵工艺。年耗青贮原料5940t，每天沼气产量5150

m3/d。

沼气直接发电，发电产能500kW（热电联产）。年发电和供热量分别为

415万kW*h和4220MW*h；电全部售给电网（14.5欧分/KW*h）；热

量出售1/3。

6、植物修复后续处理为什么选择生产沼气

（1）沼气是最有效的生物燃料

英国国立农业合约联盟（NAAC）2007年度会上提出生物燃料占据重要地

位此会大会上，TimEvans所作的报告给大家留下了深刻印象，介绍了他

经营的RenewableZukunft公司进行的一个“小测试”（MiniTest），其

中使用了生物燃料的对比试验，以展示由1公顷能源作物制成的各生物

燃料可使汽车行驶的距离，而沼气是当之无愧的胜者。

在测试中生物柴油表现最差，车辆仅行使2万公里（5,030英里/英亩）；

生物乙醇使车辆行使3万公里/公顷（7,540英里/英亩）；人造生物柴

油（一种由生物质气化制成的新一代生物燃料，可通过费—托法

（Fisher-TropschProcess）转变为液体燃料）则有显著提高，车辆可行

使7万公里（13,960英里/英亩）；但由厌氧发酵的农作物、泥浆、有

机废物产生的沼气——生物沼气可使车辆行使将近9.7万公里/公顷

（24,390英里/英亩），几乎是生物柴油的5倍。

（2）技术成熟，生产稳定

沼气生产与第二代生物燃料（如纤维素乙醇、液体生物燃料）相比，沼

气是一种成熟的技术。

首先在原料预处理技术上———它是在秸秆发酵前的预处理过程中引入

畜牧业的青贮技术，既解决了秸秆的保存及消化问题，又能促进其后期

发酵；

在进料方式上，该技术通过优化设计饲料行业敞开式的气动输送设备，

实现了大粒径物料的密闭输送；

（3）规模可大，可小，便于发展分布式能源系统

由于生物量收集半径可以控制，降低原料收集成本，加工后的产品方便

长途运输，可以满足下游产业大规模生产需求。

（4）市场无限，产品没有市场准入的限制

天然气是最重要的理想洁净燃料，但我国天然气的储量较为不足，而且

工业用（发电，合成氨等）需求量非常大。截止到2006年1月，探明的

天然气储量只占全世界总量的0.9%。天然气贡献的能量只占能源总消费

量的2.5%（而世界平均是25%）。据《中国可持续发展油气资源战略研

究》报告预测，到2020年我国天然气的年需求量达2500亿m3，缺口将

达到900亿m3。需要强调指出的是，这个预测还是在完全排除8亿农村

人口使用天然气的情况下作出的。否则，届时我国天然气的缺口将会是

极为惊人的数量。

沼气可以直接向用户出售，如果加工生产天然气，可以直接作为汽车燃

料销售，不需要与其他燃油混合

（5）经济效益好，产业链长。。

可以深加工，生产甲烷和二氧化碳气，残渣可以综合利用。沼气夜可以

做液态肥料/由于产业链长综合经济效益高

7、沼气利用及安全

厌氧消化产生的沼气中含有水分（H2O）和硫化氢（H2S），H2S气体不

仅对人的身体健康有很大的危害，对管道、仪表及设备还具有很强的腐

蚀性。脱水通常利用脱水装置进行，一般采用重力法进行分离。

对污泥厌氧消化最主要的问题涉及沼气脱硫和尾气有效控制。脱硫的目

的也在于减少对大气环境的污染物的排放。

沼气中的硫化氢对于管道和设备具有很强的腐蚀作用，同时其在燃烧时

将产生二氧化硫等有害气体污染环境。因此，规范中规定硫化氢含量必

须低于20mg/m3。污泥厌氧消化池中沼气的硫化氢含量为沼气中H2S浓

度为0.1％～2％，超过规范规定的质量指标，必须进行脱硫处理。用

于沼气脱硫的方法有两种，即生物法和物化法。生物法主要分为生物洗

涤和生物过滤两种方式。20世纪80年代在德国、日本、荷兰等国家有

相当数量工业规模的各类生物净化装置投入使用。目前，许多发达国家

如日本、德国、美国、荷兰等对生物脱硫技术和设备的开发已经商品化。

2004年5月，宜兴协联热电有限公司引进了帕克公司的生物脱硫技术并

率先用于沼气脱硫，将沼气的硫化氢含量从14g/Nm3降到200μg/ｍ3。

我国这方面的研究才刚起步。

干法脱硫：沼气经过水封和脱水装置后，常温下经过干式脱硫塔，沼气

通过喷嘴或扩散板进入脱硫塔底部，通过脱硫剂床层，然后从顶部排出。

固体脱硫剂使用一定的时间需要进行再生或更换，所以至少要2个脱硫

塔轮流使用。干式脱硫剂一般为氧化铁，来源于经过活化处理的炼钢赤

泥或硫化铁矿灰，配以一定比例的助催化剂、碱、粘结剂、烧失剂，制

成球形、环形等；也有颗粒直径为0.6～2.4mm的铸铁屑。

湿法脱硫：沼气通过喷嘴或扩散板进入脱硫塔底部，与吸收剂逆流接触，

然后从顶部排出，经过湿法脱硫的沼气需要再次冷凝去除水分。湿法吸

收剂主要为NaOH或Na2CO3溶液，沼气中的H2S与NaOH或Na2CO3反应，

由于反应消耗，需要定期投加碱性溶液。

物化法是我国目前普遍使用的方法。物化法脱硫主要有干法和湿法两种，

根据H2S含量可以设计成单级和多级脱硫。沼气中H2S含量高，且气体

量较大时，适用湿式脱硫；如果用地面积小，则可用干式脱硫。也可以

采用干式、湿式串联形式，增加脱硫效果，湿式脱硫塔可以作为粗脱，

干式脱硫塔可以作为细脱。

贮气柜对整个系统具有气量调蓄和稳压的作用。沼气的主要用途还是在

处理厂内进行综合利用，利用的方式主要有沼气发电或沼气锅炉等。

沼气发电

沼气发电适用于建立污泥厌氧消化的污水处理厂，沼气发电是目前我国

污泥厌氧消化沼气的主要利用方式。减少了污水处理厂电能的消耗，并

能对污泥消化池提供热源。投资成本随各厂不同，但是沼气发电会节省

运行成本，对于厌氧消化产气量较大的污水处理厂经济性更加明显。沼

气发动机沼气中的能量20%～30%转化为了机械能，还有60%～70%转化

成了热能（冷却水、烟气中的热能，这部分热量一般被回收作为消化池

加热的热源），冷却水中热量的90%以上，烟气中热量的60%～70%可被

回收，可见沼气中能量的实际总效率为67%～85%。

国产沼气发电机电效率30%～36%，总效率70%～80%，1方沼气可以发

电1.5～1.6千瓦时；进口沼气发电机电效率30%～40%，总效率可以到

90%，1方沼气可以发电2千瓦时。我们根据国内沼气发电机的电效率和

热效率平均水平，制定出沼气发电机的效率指标要求。捷克Tedom公

司生产的燃气内燃发电机目前已遍布欧洲地区。其产品的显著特点是将

发电、供热于一体，机体内部包含了发动机、发电机、余热回收换热装

置，及自控系统。它的显著特点是:系统简单，且节省许多配套设备，可

相应降低工程造价；机体采用了隔音罩等措施，距机体1m噪声小于70

dB；在烟道上安装了烟气催化净化装置，NOx及CO排放均符合欧洲标准。

发电效率可达到40%，热效率50%，综合效率可达到90%。国产发电机没

加隔声罩时，1m范围噪声值110dB（A），所以在工作时需要专门的工

作间，并进行墙体隔声。另外可以生产生物天然气。每个燃料加工中心

生产天然气需要增加的设备（按1000万方/年）。