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「厌氧消化」真的能从生活垃圾产生气体吗？我无法想象…
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完全可以。实际上这种现象在自然界一直在发生——沼泽、稻田、牛胃中都在进行。把食品残渣或下水污泥放在隔绝空气的密闭罐中，在 35°C 左右保温，厌氧微生物群（特别是产甲烷古菌）会分解有机物，产生甲烷（CH₄）约 60% + 二氧化碳（CO₂）约 40% 的「沼气」。工艺分 4 个阶段：水解→产酸→乙酸化→产甲烷。最容易成为反应瓶颈的是初期的水解阶段。
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看起来只需加热投入物就行。那放入越多物质，产气就越多吗？
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这是最大的陷阱。试试左边的「投入生物质」滑块，增加数值。沼气量确实增加，但右边「OLR」也同步上升，对吧？这就是「有机物负荷率」——消化槽每立方米每天进入的 VS 量。OLR 超过 4～5 时，产甲烷古菌来不及分解乙酸，槽内就会积累挥发性脂肪酸（VFA）。pH 下降→古菌失活→气泡增多→停止运行，这是「酸化」故障，现场最害怕的事。
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那 HRT（停留时间）怎么确定？25 天似乎很长啊…
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因为产甲烷古菌繁殖慢。大肠杆菌 20 分钟就翻倍，但产甲烷菌要几天。如果液体在槽里停留太短，菌还没增殖就被冲出去了——这叫「冲洗效应」。中温发酵需要 HRT 20～30 天，高温（55°C）快一些，12～20 天就够。大型污水处理厂容积够大，容易维持 30 天，但小型农场装置就会因 HRT 不足导致产气效率达不到理想。
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主要用途有三种。最普遍的是「CHP（热电联产）」——用沼气引擎发电，同时利用废热给消化槽加温至 37°C。电力效率 35% 左右，热效率 50% 左右，总能回收率达 85%，非常高效。电可以卖给电网，热用于槽体保温。第二种是「生物甲烷」——精制沼气（除去 CO₂ 和 H₂S）达到天然气品质，注入城市燃气网。德国和丹麦的做法很成熟。第三种是「压缩生物气（Bio-CNG）」作为汽车燃料，瑞典市公交大多用这种。日本现在主要还是 CHP，最近才开始推进天然气注入。
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效果双重。第一重是替代化石天然气（CO₂ 排放系数 ≈ 2.0 kg-CO₂/Nm³）。更关键的第二重是防止有机废物腐烂直接散出甲烷。甲烷的 GWP（全球变暖潜势）是 CO₂ 的 28～34 倍，只要「抓住」它然后燃烧转化成 CO₂」就能大幅降低温室气体影响。这就是欧盟为什么积极补助 AD 装置做「填埋甲烷对策」。今后日本的甲烷化战略也会把这个纳入来。
投入生物质 m [t/day] 中揮发性固形物（VS）率乘以该值为 VS 负荷量。再乘以比沼气收率 Y_biogas [m³/kg-VS] 即得沼气生成量 V_biogas [m³/day]。计算公式为 V_biogas = m·1000·(VS/100)·Y_biogas。例如 m=10 t/day、VS=80%、Y=0.6 时，VS 负荷 8,000 kg/day，沼气 4,800 m³/day。实际 Y 的参考值：食品残渣 0.6～0.8，下水污泥 0.3～0.4，家畜粪便 0.2～0.3。
OLR = VS 负荷量 / 消化槽容积 [kg-VS/m³/day]，HRT = 消化槽容积 / 进流量 [day]。提高 OLR（高负荷运转）可增加单位容积产出，但产甲烷古菌分解乙酸速度跟不上，导致挥发性脂肪酸（VFA）积累，pH 下降→消化阻碍→泡沫产生→运行停止等典型故障。中温发酵的标准设计范围为 OLR 2～4 kg-VS/m³/day，HRT 20～30 天。
甲烷的低位发热量（LHV）约 35.8 MJ/Nm³，沼气（CH₄ 60%）约 21 MJ/Nm³。投入 CHP（热电联产）时，电力效率 30～40%，热效率 45～55%（总计 80～90%）为常见值。本工具采用电力 35%、热量 50% 假设。例如甲烷 2,880 m³/day，总能量约 103,000 MJ/day（28,640 kWh/day），电力输出约 418 kWe，热输出约 597 kWth。电力用于售电，热量用于消化槽保温。
以生物质来源甲烷替代化石天然气时，每 1 m³ 甲烷可回避约 2 kg-CO₂ 的化石燃料排放（天然气 CO₂ 排放系数 ≈ 2.0 kg-CO₂/Nm³）。此外，不进行消化处理的有机废弃物会直接释放甲烷（甲烷的 GWP 是 CO₂ 的 28～34 倍），避免这种排放的效果也很显著。本工具仅显示前者的替代效果。
污水处理厂污泥消化：污水处理厂的剩余污泥是典型的 AD 原料，通过消化可减少污泥体积 30～50%，同时产生的沼气用于风机动力和场内供暖。日本东京、大阪等主要污水处理厂已投运此类装置，消化产气作为「可再生能源电源」。典型参数：VS 率 65～75%，Y_biogas 0.3～0.4 m³/kg-VS，HRT 25～30 天为标准设计。
食品工厂、超市的食品残渣处理：食品残渣属高效原料，VS 率 85～90%，Y_biogas 0.6～0.8 m³/kg-VS。横滨食品循环工厂、札幌啤酒厂等年处理数万吨食品残渣的 AD 装置，通过 CHP 产电。FIT 制度（生物质区间 39 元/kWh）曾支撑经济性，近年转向 FIP / 自消费模式。
畜产粪尿甲烷发酵：欧洲特别是德国、丹麦的农场普遍装有 AD 装置，共消化牛粪、猪粪、青贮料等，产电和热。日本北海道、鹿儿岛等畜牧密集区逐步推广。家畜粪 VS 率较低（10～20%），Y 也只有 0.2～0.3，但同时解决粪污处理（恶臭、水污染）和再能源问题。消化液可作为液肥还田。
天然气注入、Bio-CNG：沼气经 CO₂ 和 H₂S 除去（PSA、膜分离、水洗涤）精制至甲烷 95%+ 的「生物甲烷」可注入城市燃气管网。欧洲年注入量超 30 TWh。瑞典将 Bio-CNG 作为市公交、垃圾车燃料。日本计划到 2030 年，天然气事业者将生物甲烷导入作为甲烷化战略一部分，本工具的试算对事业性评估很有价值。
最大陷阱是「混淆 VS（揮发性固形物）与 TS（全固形物）」。原料分析报告中 TS 是干燥后全部固形分，VS 仅是其中燃烧挥发的有机分。本工具的收率 Y_biogas 基于 VS，与基于 TS 的数值可相差 2～3 倍。食品残渣 TS 20%、VS/TS 90% 时，湿重 1 t 的 VS = 1000·0.2·0.9 = 180 kg。务必通过原料取样和 VDI 4630 等 BMP（生化甲烷势）试验确认实测值后再做设计。
其次，「简单认为升温就加快反应」。确实高温（55°C 好热性）比中温（37°C）反应快 2～3 倍，可缩短 HRT。但高温发酵对氨阻碍敏感，温度波动 ±1°C 就会阻碍消化，极度脆弱。加热能耗也大，CHP 废热不够补，反而正能量下降。中温稳定易控，农场、小规模装置绝对主流。温度选择要综合考虑反应速率、原料 C/N 比、氨浓度、加热能耗、运维体制等多方面。
最后，「沼气开箱即用」的误区。生沼气含硫化氢 H₂S 100～3,000 ppm，会腐蚀 CHP 缸体、轴承。脱硫（生物脱硫、干式脱硫剂）必须在 CHP 上游。沼气还含饱和水蒸气，导致结露、管路堵塞、冻结。除湿（冷却+干燥器）也是标配。生物甲烷精制还要除 CO₂（PSA、膜分离、化学吸收）、硅氧烷除去（活性炭）。这些前处理成本直接影响事业性，初期规划就要估算脱硫、除湿、精制的方案和运维费用。