隨著全球氣候變暖，環境惡化，限制和減低溫室氣體的排放是壹條“必由之路”，而甲烷是主要的“溫室氣體”之壹，目前的垃圾填埋場也是釋放溫室氣體——甲烷數量較大的壹個場所，任其無控制的自由排放，壹來會增加地球大氣的溫室氣體總量，二來也散發臭氣，汙染當地的環境並且影響人體健康。
本人提出的將垃圾填埋場變為“人工沼氣礦”的開發利用是利用沼氣“幹發酵”技術又叫“厭氧固體發酵”技術從“化害為利、變廢為寶”的角度，對其進行加以改造和利用，不但減少有害氣體的無控制排放，還能夠產生相當好的經濟效益和環保效益。
本人曾從事多年沼氣推廣工作，比較熟悉沼氣的產生和利用，沼氣技術在國際上稱之為“厭氧發酵或厭氧消化”技術，大致上又分為“液體發酵”和“固體發酵”兩大類技術，液體發酵技術應用較多，比如農村目前大量使用的“三位壹體”“四位壹體”“水壓壹體式沼氣池”，就是液體發酵方式。
而固體發酵方式使用較少，壹般也對其不太了解，其實垃圾填埋場就是壹個沼氣固體發酵的實用範例，垃圾填埋場封閉壹段時間後就有大量的沼氣產生，可以用壹個竿子插壹個洞（必須通過封閉層）就會有氣體冒出，壹點就著，可以感受到有大量的沼氣產生（做這個試驗時最好在太陽落山後，在陽光下沼氣燃燒時呈淡藍色，不容易看清楚，觀察完後應該填埋處理好，防止失火）。
我認為利用沼氣的固體幹發酵技術對目前的垃圾填埋場進行“綠色改造”，意義重大，首先將其變為壹個“人工沼氣礦”產生大量的沼氣並且加以利用，其次在沼氣利用終結後，再對發酵充分，同時也經過厭氧菌消毒滅菌後的有機垃圾（這時有機垃圾也已經高度分解，壹般叫沼渣）進行大規模的食用菌栽培（種蘑菇），最後在充分生產食用菌後再將其作為有機肥料投入到農業或者是其它種植業上，提高土壤的肥力，同時也清空了這個垃圾填埋場，又可以進行下壹輪的填埋處理，循環利用土地面積，不再擴大占地，
改變傳統的只填埋不利用的方式，應該是“解決汙染、變廢為寶、節約土地、增加效益、良性循環、有利環保”的壹件有大意義的事。
從壹個試驗點開始，取得壹定的經驗，然後進行地毯式推廣，將來達到全部的生活垃圾，無論是大、中、小城市或者是農村的固體垃圾，都進入壹個能源的良性循環圈，大範圍的使用這些“綠色能源”，減少傳統的“化石能源”的使用量，用生物及綠色能源逐步的替代它們，從根本上保護地球的大氣環境，同時可以產生大量的食用菌，增加食品的總量，應該是必由之路。
據有關資料表明石油能源可能在21世紀中期將達到生產的最高點，然後就進入逐漸枯竭的狀態，預期的產量最高點時間是2030左右，煤炭的前景也不容樂觀，大概也就是200年左右，其它如天然氣、可燃冰——甲烷的水合物等大約可以使用200—300年，目前還未見商用報道。
更重要的是，由於燃燒石油、煤炭等所造成的大氣和環境的嚴重汙染，這類能源燃料也是不能長期大量使用的，所以大力開發新的，不汙染或者是少汙染環境又可以長期循環產生的綠色能源，是極有意義的事，本人認為開發生活垃圾能源是極有戰略意義的事情，應該盡快進行探索和試驗。
下面就根據本人掌握的壹些資料，從幾個方面試論證和膚淺的分析“將垃圾填埋場改造成人工沼氣礦”的可能性、預期效益和方法。
壹、生活有機垃圾中的能源數量分析
生活垃圾的主要成分或者是較大的成分是有機物（包括食品垃圾、蔬菜垃圾、排泄垃圾等），這些有機物通過集中填埋在厭氧的條件下，經過壹段時間就會被大量的厭氧細菌分解，自然發酵而產生出大量的氣體，有甲烷、二氧化碳及少量的氮、氧、氫、硫化氫等，將這些氣體收集起來並且加以處理和利用將得到大量的可燃氣體和大量的剩余物質（我們壹般稱其為沼渣）。
城市生活垃圾，來自於千家萬戶的日常生活，並且是隨時不斷的在產生，沒有枯竭的情況發生，其總量是很大的，比如壹個三口之家，每年可產生壹噸左右的生活垃圾，如果這壹噸垃圾全部發酵後，經研究表明，它所產生的沼氣氣體量約為 300立方米，而每立方米的沼氣能夠發壹度半電，這就是說，每壹噸生活垃圾實際上可以給我們提供 400多度的電能，這個數量，基本上相當於壹個三口之家半年的生活用電量。
中國每年產生上億噸的生活垃圾，如果把其發酵氣體都轉為電能，那麽就相當於幾個葛州壩電廠的發電總量。
我們蘭州市城市人口有247萬人，按上面介紹的方法計算，每人每年的生活垃圾可以產生100立方米沼氣，那麽蘭州市的生活有機垃圾如果完全轉化為沼氣時就有24700萬立方米，可以發電37050萬度電能。
從沼氣所含熱值（每立方米為5000-5700大卡）計算，相當於24700萬公斤普通煤炭，普通煤炭的熱值也是5000大卡/公斤，與1立方米沼氣熱值相當，即折標煤系數相當。
註：折標準煤系數：是指某種能源的實際熱值與標準燃料的熱值之比。國際上通常采用的標準燃料有：油當量、電當量，熱功當量和煤當量，我國采用煤當量，即規定每公斤標準煤的熱值為29.3076兆焦（7000大卡），用29.3076兆焦（7000大卡）除各種能源的每公斤熱值，將各種能源的熱值折成標準煤的熱值進行計算，比如我們日常使用的普通煤炭的熱值在5000大
卡/公斤，與1立方米沼氣熱值相當。
所以從上述的分析計算可知垃圾填埋場中蘊藏著巨大的可利用能源。
二、有機生活垃圾在厭氧環境中的變化
厭氧轉化產生甲烷的過程描述和簡介：
當生活垃圾食物剩余物和壹切城市有機垃圾包括樹葉、下水道汙泥、汙水處理場產生的汙泥、旱廁的固體糞便等被填埋到地下時，在隔絕氧氣的條件下就會產生“厭氧發酵”的過程，下面就簡單的將這壹過程進行描述：
在自然界中綠色植物經光合作用合成碳水化合物，主要形成糖、澱粉、纖維素等。纖維素合成的數量最大，貯量也最多，是地球上很難被微生物分解的物質。在好氧條件下，纖維素可被少數微生物氧化分解，最終產生CO2和H2O。目前所知綠色木黴是分解纖維素最強的微生物。
（C6H10O5）n+nO2→nCO2+nH2O
在厭氧條件下，纖維素經厭氧微生物發酵作用最終產生CH4。
在自然界形成甲烷的地方主要有沼澤地、水稻田、下水道、河湖淤泥及反芻動物瘤胃。反芻動物瘤胃具有產甲烷的良好條件，所以瘤胃被稱為產甲烷的天然高效能的連續發酵罐。
1．甲烷形成的微生物學過程：從有機物質厭氧發酵到形成甲烷
是非常復雜的過程，不是壹種細菌所能完成的，是由很多細菌參與聯合作用
的結果。
（1） 聯合作用 從有機物到甲烷形成，是由很多細菌聯合作
的結果。甲烷細菌在合成的最後階段起作用。它利用伴生菌所提供的代
謝產物H2、CO2等合成甲烷。整個過程可分以下幾個階段：
以上幾個階段不是截然分開的，沒有明顯的界限，也不是孤立進行的，而是
密切聯系在壹起互相交叉進行的。
（2）種間H2的轉移作用在沼氣發酵過程中，產酸菌、伴生菌發
酵有機物產生H2，又被甲烷細菌用於還原CO2合成CH4。
伴生菌和甲烷細菌在發酵過程中形成了***生關系，S-菌系分解乙醇產H2，H2對它繼續分解乙醇有阻抑作用，而MOH-菌系可利用H2，這樣又為S-菌系清除了阻抑，兩者在壹起生活互惠互利，單獨存在都生活不了。
（3）由乙酸產生甲烷乙酸是有機物在厭氧發酵過程中主要的
代謝產物，也是生成甲烷的重要中間產物。
實驗證明，有機物發酵分解產生乙酸形成甲烷，約占甲烷總生成量的72％，由其他產物形成甲烷約占28％。由乙酸形成甲烷過程也是很復雜的，用14C示蹤原子試驗表明，由乙酸形成甲烷有兩種途徑：
①由乙酸的甲基形成甲烷
②由乙酸轉化為CO2和H2形成甲烷
2．沼氣發酵微生物之間的生態關系
沼氣發酵是壹個極其復雜的生物化學過程，包括各種不同類型微生物所完成的各種代謝途徑。這些微生物及其所進行的代謝都不是在孤立的環境中單獨進行，而是在壹個混雜的環境中相互影響。它們之間的互相作用包括有不產甲烷細菌和產甲烷細菌之間的作用；不產甲烷細菌之間的作用和甲烷細菌之間的作用。
在沼氣發酵過程中，不產甲烷細菌和產甲烷細菌之間，相互依賴，互為對方創造與維持生命活動所需要的良好環境條件，但它們之間又互相制約，在發酵過程中總處於平衡狀態。它們之間的主要關系表現在下列幾方面：
①不產甲烷細菌為產甲烷細菌提供生長和產甲烷所需要的基質
不產甲烷細菌可把各種復雜的有機物，如碳水化合物、脂肪、蛋白質等厭氧分解生成H2、CO2、NH3、VFA、甲醇、丙酸、丁酸等，丙酸、丁酸還可被氫細菌和乙酸細菌分解轉化成H2、CO2和乙酸，為甲烷細菌提供了合成細胞質和形成甲烷的碳前體，電子供體——氫供體和氮源，使甲烷細菌利用這些物質最終形成甲烷。
②不產甲烷細菌為產甲烷細菌創造了適宜的氧化還原電位條件
在沼氣發酵初期，由於加料過程中使空氣帶入發酵裝置，液體原料裏也有溶解氧，這顯然對甲烷細菌是很有害的。氧的去除需要依賴不產甲烷細菌的氧化能力把氧用掉。因此，降低了氧化還原電位。在發酵裝置中，各種厭氧性微生物如纖維素分解菌、硫酸鹽還原細菌、硝酸鹽還原細菌、產氨細菌、產乙酸細菌等，對氧化還原電位的適應性也各不相同，通過這些細菌有順序地交替生長活動，使發酵液料中氧化還原電位不斷下降，逐步為甲烷細菌的生長創造了適宜的氧化還原電位條件，使甲烷細菌能很好的生長。
③不產甲烷細菌為產甲烷細菌清除了有害物質
以工業廢水或廢棄物為發酵原料時，原料裏可能含酚類、氰化物、苯甲酸、長鏈脂肪酸和壹些重金屬離子等。這些物質對甲烷細菌是有毒害作用的，但不產甲烷細菌中有許多種能裂解苯環，有些細菌還能以氰化物作碳源和能源，也有的細菌能分解長鏈脂肪酸生成乙酸。這些作用不僅解除了對甲烷細菌的毒害，而且又給甲烷細菌提供了養料。此外有些不產甲烷細菌的代謝產物硫化氫，可以和壹些重金屬離子作用，生成不溶性的金屬硫化物，從而解除了壹些重金屬離子的毒害作用。
H2S＋Cu2+→CuS↓＋2H+
H2S＋pH2+→PbS↓＋2H+
H2S濃度也不能過高，當H2S大於150×10-6，對甲烷細菌也有毒害。
④產甲烷細菌又為不產甲烷細菌的生化反應解除了反饋抑制
不產甲烷細菌的發酵產物可以抑制產氫細菌的繼續產氫，酸的積累可以抑制產酸細菌的繼續產酸。當厭氧消化器中乙酸濃度超過3×10-3時，就會產生酸化，使厭氧消化不能很好的進行下去，會使沼氣發酵失敗。要維持良好的厭氧消化效果，乙酸濃度在0.3×10-3左右較好。在正常沼氣發酵工程系統中，產甲烷細菌能連續不斷地利用不產甲烷細菌產生的氫、乙酸、CO2等合成甲烷，不致有氫和酸的積累，因此解除了不產甲烷細菌產生的反饋抑制，使不產甲烷細菌就能繼續正常生活，又為甲烷細菌提供了合成甲烷的碳前體。
⑤不產甲烷細菌和產甲烷細菌***同維持環境中適宜的pH值
量的有機酸、CO2，CO2又能部分溶於水形成碳酸，使發酵液料中pH值明顯下降。但是不產甲烷細菌類群中還有壹類細菌叫氨化細菌，能迅速分解蛋白質產生氨，氨可中和部分酸使正常的發酵繼續下去，直到將原料分解幹凈為止。
這時我們就會發現原來的生活垃圾和有機廢物已經從根本改變了性質，從有毒、有害、存在大量的各種傳染病菌的狀態，分解和變化為無毒、無害、各種傳染病菌已經被全部消滅了的狀態，也就是達到了我們利用上述的由厭氧細菌進行環保化處理的效果，在處理過程中我們首先可以得到大量的“取之不盡、用之不竭”的“綠色能源——沼氣”，然後再將處理完用盡沼氣後的剩余物（我們通常叫“沼渣”）進行再開發利用，將在下面介紹。
三、 垃圾沼氣的綜合利用
1、沼氣發電：
沼氣發電是最優先考慮的壹種能源利用方式，原因是整個系統比較簡單，技術難度不高，都是很成熟的技術，也沒有高壓設備，同時成本是最低的，其實就是將沼氣通入普通柴油發電機組中柴油機的進氣管裏，在進氣管裏面沼氣和空氣預先混合，然後在汽缸裏混合氣體被壓縮時噴入的柴油起點燃作用，使柴油機工作，在柴油機運轉時就可以明顯的看到耗油量會大幅度下降，而動力輸出不變，這就是所謂的“沼氣和柴油的混和燃燒方式”我們叫“混燒”，是在柴油機上實現的，混燒最高節油率在50-85%左右國外有節油率達到90%的報道，沼氣如果供應不足時柴油機會自動調節增大柴油比例，這種方式比較穩定，這樣就大大的節省了柴油使發電的成本大大降低。
如果將所發的電並入大電網，就可以售電方式獲得大的經濟效益，至少可以沖抵自己的電費支出，也就是實際意義上的“實現電表反轉”。
如果將沼氣作為汽油機的氣體燃料，不再使用其它的燃料，就是“純燒”方式，純燒可以做到100%的節油率，即只用沼氣即可，但是對沼氣的燃燒熱值（質量）要求很高，否則不能夠穩定工作。
無論那種方式，在利用沼氣時都應該將沼氣中所含的30-55%的二氧化碳去掉，否則在混燒時柴油機會因為燃燒點的滯後，而造成“機組過熱”的現象，會將柴油機的排氣管燒紅，排氣閥燒壞，不能正常工作。
在純燒時由於沼氣中二氧化碳的含量不穩定，同時總氣體的熱值偏低，也不能使汽油機正常、平穩的運轉，所以在沼氣發電時壹定要將這種不能參加燃燒的“多余”的二氧化碳去掉，本人就有《可脫二氧化碳的沼氣儲氣罐》專利，更詳細的情況請直接聯系。
2、沼氣CNG方式：
將沼氣脫去二氧化碳後，就是純甲烷了，從石油礦開采的氣體就是厭氧菌在千百萬年中產生的沼氣，壹般叫天然氣指是從地下開采的，和垃圾中產生的沼氣成分是壹樣的都是甲烷，將這些純甲烷通過高壓壓縮機，壓縮到專用鋼瓶裏面（壓力在200公斤/平方厘米左右），就可以放到汽車上作為燃料使用了，我們蘭州市的公交車、出租車大部分都是這種方式，簡稱CNG方式，由於是可以完全替代汽油的方式，所以其意義是“不言而喻”的。
3、沼氣LNG：
在將沼氣壓縮到162公斤/平方厘米的過程中再用深度低溫將其冷卻，當溫度達到-160℃時，甲烷就會變為液體，這就是LNG方式，這種方式極大的縮小了甲烷的體積，當這種高壓、低溫的液體變回到氣體時體積可以增大600倍，同時會吸收大量的熱量，這種燃料可以用做各種航空器的燃料和需要低溫場合的“冷源”。
4、沼氣保鮮：
沼氣還可以用來進行糧食、蔬菜、水果等食品的保鮮，有很好的效果。
5、替代和減少“焚燒垃圾方式”的能源使用量：
垃圾處理方面有利用可燃垃圾，進行焚燒方式進行垃圾發電的方法，但是壹定要使用傳統的能源進行焚燒爐的預熱、升溫、保溫，沼氣可以用做焚燒法的燃料，替代或者是大幅度的減少傳統的其他燃料的使用量，
四、沼渣的綜合利用
當我們介紹的“人工沼氣礦”中的可燃氣體用盡後，也是垃圾原料充分發酵的時候，這些剩余物，我們叫沼渣，它富含多種的氮、磷、鉀和微量單質元素，是栽培食用菌的最好的原料，在厭氧發酵時原料中的各種喜氧菌和有毒、有害的細菌都被分解、消滅，這時如果我們在這些沼渣上種上食用菌的菌種，就會長出大量的食用菌來，多年的實驗證明，1公斤沼渣可以生產出1公斤大平菇或鳳尾菇，種植香菇、草菇、蘭花菇也都獲得大的成功。
用現在市場經濟的觀點看，它的經濟效益是提供了大量的食用菌栽培原料，最普通的是用棉子殼種植蘑菇，每公斤的市價是0.5-0.8元人民幣，由於棉子殼的總產量有限，所以要大力發展食用菌，大幅度增加總產量必須解決大量的原料來源問題，這種“人工沼氣礦”最有經濟效益的方面就是利用產生過沼氣後的沼渣，作為大量栽培生產食用菌的數量巨大的原料，而食用菌曬幹後又可以長期儲存，從國家的食品戰略方面看有巨大的戰略意義。
更可貴的是可以減少傳統垃圾填埋場的占用土地面積，這在我國是有很大意義的事，應該大力推廣。
五、應用該項目的壹點建議
1、現有垃圾填埋場的開發利用：
現有的垃圾填埋場，如果有較好的覆蓋層時，壹般會有很多沼氣產生，我們可以用打鉆抽氣的方法，在上面打不同深度的氣井，並且用抽氣機抽出沼氣，儲存在沼氣罐中進行利用，根據沼氣的產生機理人為的註入未處理的生活汙水，促使原料中的有機物充分分解產生更多沼氣，在抽氣時可以產生壹定的真空，而真空狀態能夠使產氣量提高，本人的《真空發酵沼氣生產裝置》；（2006年2月15日獲得專利證書；專利號：ZL200420086521.5）就是在多年研究沼氣的經驗上總結出的可以大幅度提高沼氣的專利技術，有興趣者可以與我聯系。
2、新垃圾填埋場的設計：
新的垃圾填埋場的標準還沒有，但是起碼應該做到，有壹個防滲漏的底層和可以排出滲漏液體的管道系統，因為沼氣的發酵會產生壹部分液體，我們叫滲出液，也就是沼液，富含大量甲烷菌，可以用來回灌到被填埋的垃圾中，加速發酵過程，圓明園的鋪塑料防滲層的做方法在這裏就是好方法了；另外也需要做壹個方便覆蓋和打開的隔氧覆蓋層，以方便產完沼氣後的原料的取出，當然還應該有專門的管理部門進行管理。
3、、原料的前期處理：
既然這種填埋方式可以產生大的經濟效益，那麽就可以采用較昂貴的設備進行原料的精加工，比如將垃圾中的塑料、金屬等不參加發酵的部分去掉。
以前在進行垃圾利用方面國內、外就有全自動的分檢處理設備，但是由於沒有任何後期的、較大的經濟產出，這些昂貴的設備在僅僅處理垃圾時往往由於財力的不足使用不起，在我們改變思路，將傳統的垃圾填埋場變成有巨大經濟效益的“人工沼氣礦”時就可以大膽的使用了。
使用這些高級設備時不但使我們產生沼氣的原料更加理想，同時還可以有回收有用物資的附帶效應，同時可以分檢出很多如金屬、塑料、玻璃、紙張等可以循環利用的物資，這就解決了垃圾分檢難題，另外根據沼氣生產中的最佳配方（氮、碳比為25-30：1）應該加入大量的農作物或者是植物稭桿，使其能夠最大量的產生沼氣，而且產完沼氣後作為生產食用菌的原料使用時特別的方便。
4、人工沼氣礦產業的模式鏈：
（1） 沼氣發電：利用沼氣（必須脫去二氧化碳）開動發電機組進行發電，然後並入大電網。
（2） 沼氣經過壓縮後裝入高壓綱瓶供汽車使用（當然要進行脫二氧化碳處理），替代部分汽油。
（3） 其它的可以利用沼氣的場合，都應該進行科學探索，以產生更大的經濟和社會效益。
（4） 沼渣的利用方面可以成立大型的食用菌生產公司，利用高科技手段，進行多種食用菌的栽培，如：普通的大平菇、鳳尾菇、香菇、草菇、木耳甚至靈芝的栽培，還要將利用完的原料進壹步進行加工利用，作為改良中、低產田的有機肥料，投入到農村，改良農田以減少化肥的使用，改善農產品品質。更可以出售給蘑菇種植戶做原料。
（5） 在將垃圾填埋場變成“人工沼氣礦”的同時可以安排大量的勞動力，也是解決就業難的壹種有效手段，在大規模開發中將產生大量的工作崗位。