利用AO法对污水净化是目前世界上普遍采用的污水净化方法之一。对于城市污水处理厂而言，由于每天处理的水量巨大，每天都产生大量的残留物—污泥。为了避免二次污染，对污水处理过程中产生的污泥进行厌氧消化，去除其有机成份是通常使用的方法。对厌氧消化过程中产生的沼气如何处理就成了人们关注的焦点。
在污水处理厂中产生的沼气，作为一种再生能源，其主要成份为甲烷(CH4)。其典型的组成为：
CH4 60%
CO2 30%
N2 8.0%
CO 0.3%
H2S 0.1%
其它 1.2%
LHV 5000 kcal/Nm3
经科学认定，作为温室气体的甲烷CH4对大气的危害是CO2的24.5倍。如对沼气处理不当，排放到大气中，其对局部环境和整个地球的环境危害极大。国际环保组织经常性开展国际会议，对各个国家的温室气体排放量都有一定的限制。与此同时，以甲烷为主要成分的沼气是非常理想的再生能源。
随着人们环保意识的不断增强，人们对作为再生能源的沼气的利用越来越重视。人们一直在寻求一种技术，在不产生二次污染的前提下，将沼气的化学能充分高效地利用。燃气内燃机在完全满足人们对环保严格要求的同时，利用四冲程、高压点火、涡轮增压、中冷器、稀释燃烧等技术，通过沼气在气缸内燃烧做功，将沼气的化学能转换成机械能。
与此同时，利用热回收技术，将燃气内燃机中润滑油、中冷器、缸套水和尾气排放中的热量充分回收利用，组成热动机组。一般从内燃机热回收系统中吸收的热量以90℃的热水形式供给热交换中心使用。内燃机正常回水温度为70℃。在污水处理厂中，可利用这一热量给消化池进行加热。
燃气内燃机机械效率通常达40%，热效率可达50%，总效率高达90%。通常在O2为5%的情况下，燃烧后的排放NOx≤500mg/Nm3，完全满足环保的要求。因此，燃气内燃机对沼气的利用是一种非常理想的途径。
目前国外技术先进、开发成熟的燃气内燃机机组，通常配有a.全自动电脑控制系统，b.紧急冷却系统，c.润滑油自动补给系统，d.尾气消音器等。
a.全自动电脑控制系统。该系统可根据设定的程序，实现自动启动、停车。在运行过程中，可将运行的状况，如内燃机缸内工作压力、温度，排气温度，转速，输出功率等主要参数显示在控制面板上。控制系统还有记忆功能，在机组停机后，可调出一段时间的记忆信息，帮助判断故障原因。该系统还可利用电话线，实现远程监控，方便判断机组的运行状况，便于维修。
b.紧急冷却系统是为在回水温度过高时，为防止内燃机机组过热而设的散热装置。在热回收系统正常工作，回水温度低于设定值时，紧急冷却系统不工作，处于待机状态。由于某种原因，回水温度超过设定值时，该系统会紧急启动，将多余热量散掉，使回水温度降到设定值以下，保护内燃机组的正常运行。
由于紧急冷却系统的散热器通常放置于室外，在室外温度低于0℃的情况下，为防止散热器被冻裂，起热交换作用的循环水一定要采用防冻液。
c.润滑油自动补给系统。随着内燃机机组的运行，起为机组润滑作用的润滑油都有不同程度的消耗，润滑油自动补给系统可以在不停车的情况下，自动补充所需的润滑油。也可以在停车时实现自动/手动更换润滑油。
d.尾气消音器。内燃机组产生的噪音主要体现在尾气排放上，在尾气排放末端如尾气消音器是减少噪音的最好办法。一般燃气内燃机组的整体噪音可控制在95dB(A)以下。
根据污水处理厂的特点，人们通常利用燃气内燃机的机械输出直接驱动鼓风机，组成沼气内燃机鼓风机组，给曝气池供氧；也可利用燃气内燃机带动发电机，组成发电机组进行发电。我们称带热回收的沼气内燃机鼓风机组为热动联供机组；带热回收的沼气发电机组为热电联供机组。
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