沼氣主成分除甲烷之外,還有二氧化碳、硫化氫、水、一氧化碳、氫氣、氮氣、氨氣、固體顆粒雜質,所以在利用之前必須進行凈化處理;根據沼氣的使用方法不同,其凈化工藝也會有所不同,一般情況下為方便運輸與安裝,除大型凈化系統外沼氣凈化系統均采用撬裝方式;沼氣凈化系統由諸氣罐、除塵器、汽水分離器、脫硫塔、粗過濾器、精過濾器、氣體運輸泵、阻火器等組成??紤]到產氣量和用氣量經常不平衡,所以必須設置儲氣罐進行調節;使用旋風除塵器先將沼氣中的較大的顆粒固體除去,以防對其他設備造成磨損;沼氣中含有的硫化氫,危害很大,當沼氣中硫化氫濃度超過50mg/m3時,對沼氣發電設備會有較強的腐蝕,按相關標準,必須把沼氣中的硫化氫含量控制在20mg/m3以下時,才可以使用。沼氣凈化中的脫硫塔通常采用常壓干法脫硫,將氧化鐵脫硫劑放在脫硫塔中進行脫硫;脫硫之前一般都會先脫水,所以脫硫塔前都會放置汽水分離器,沼氣先經過汽水分離器脫水后,再進入脫硫塔進行脫硫;設置精密過濾器,過濾器為微壓差、大過濾面積設計,有效攔截細微雜質,滿足使用要求,提高沼氣利用效率。為防止運行過程產生熱量,有時還需要凈化系統中設置冷水機組,氣體運輸泵與阻火器是系統中必不可少的輔助元件。
經過凈化后的沼氣可直接用于發電或做民用燃料。