【编者按】10月24-25日，由中国沼气学会、同济大学、中国科学技术大学主办的2024年中国沼气学会学术年会于安徽阜阳顺利召开。年会期间，同期举办了大会主旨论坛，厌氧发酵技术、后处理及资源化利用、双碳战略下的沼气工程、沼气工程技术典型案例、青年论坛、先进技术与装备分论坛，企业展览、项目参观等系列活动。在主旨论坛中，电堆科技（合肥）有限公司创始人、首席科学家占忠亮应邀出席，并作“新方向，生物天然气制绿氢——电解水耦合天然气制氢”主题报告。
厌氧发酵有两阶段、三阶段和四阶段理论，其中，四阶段理论把厌氧发酵过程分为水解、发酵、产氢产乙酸和产甲烷四个阶段，更为详尽地展现了整个厌氧生物反应过程。尽管将其细分为四个阶段，但这些阶段通常是同步进行的，难以进行独立的分析研究，我们仅能观测到起始与终止阶段，中间过程中物质是如何转化的、转化途径如何、多种微生物的特性及其相互作用关系难以进行准确、科学的研究。因此，在科学理论上，厌氧发酵还没有什么重大突破，这是该领域面临的科学难题。相应地，厌氧发酵技术也就没有什么重大的突破。
厌氧发酵有很多种方法，有中温、低温、超高温，有低浓度、中浓度、高浓度，有批式、半连续、连续式等，还有干法、半干法和湿法等。如果从发酵物料固含量来说，目前，湿式厌氧发酵技术使用较多。湿式厌氧发酵传热、传质比较好，不易酸化，进出料和搅拌等都比较容易，总体发酵效率比较高。但是它也有问题，一是大量沼渣沼液处理问题，二是反应器体积大，加热能耗很高。尤其是东北地区，我在佳木斯做过一个工程，冬天零下30多度，产的那点沼气都不够加热的。因此，近年来，干法厌氧发酵技术得到了越来越多的重视和工程应用。
1、干法厌氧发酵优点 1 反应器体积小、容积产气率高、加热保温能耗低； 2 基本没有沼液的产生，解决了湿式厌氧消化大量沼液的排放和可能的二次污染问题。 3 适合于含固率比较高的有机废物的处理，如厨余垃圾、各类糟渣、养殖场的干清粪等。或者，对含固率低的物料，可以采用与含固率高的物料混合的方法，也可以进行干发酵。
2、干法厌氧发酵缺点 1 物料中无流动的自由水，物料呈堆积、非流动状态，传质传热性能差、容易产生酸化抑制； 2 进出料和输送比较困难，搅拌难度大、能耗高、故障多； 3 为了防止酸化现象的产生，常通过大量循环已发酵物料（熟料）来中和有机酸，增加了接种量，降低了干发酵系统的实际处理能力和生产效率。
我们进行了相关研究，其关键技术聚焦于高效干发酵厌氧菌群的筛选与培养、发酵参数的优化、工艺的改进等，旨在降低接种比例，并尽可能提升进料中的TS（总固体）含量。同时，我们采用了新型搅拌技术以降低能耗，并优化传热传质效果。此外，装备在干发酵过程中同样占据着举足轻重的地位，包括进出料装置、搅拌装备、反应器结构的优化设计以及过程的智能化控制，均显得尤为重要。
国外干法厌氧发酵技术与应用
我于2006年前往德国与比利时，首次目睹了干发酵工艺的应用。德国、瑞典及比利时均在实践这些工艺，此处不再赘述。以下重点介绍几个在欧洲应用较为广泛的干发酵技术。
该反应器内部包含若干叶片，结构相对简单且体积较小。若需将其放大，则面临较大挑战，因为搅拌轴若制作得过长，极易发生弯曲。
这是我于2006年在比利时看到的首个厌氧干发酵工程项目。它采用的是径向推流式技术。搅拌轴位于内部，难以从外部直接观察到。这些垃圾并未如我们预期般分类得十分精细，而是通过筛分进行比较简单的预处理后，就可以投料了。其垃圾来自距离此地一公里外的一个小镇。该城镇产生的所有垃圾均被运送至此进行干发酵处理，所产生的沼气则通过管道输送回镇上，主要用于居民供暖和热水加热。真正实现了家庭能源的自给自足，即家庭产生的垃圾在当地进行发酵处理，产生的沼气又直接为家庭所用。
这是我参观的德国一处大型车库式干发酵设施，该设施采用车库式设计。一排设有十几个分隔格，每个门格相当于一个小“车库”。垃圾由车辆运来时状态杂乱，经过筛分、破碎等简单的预处理后，有铲车送入车库内进行批式发酵。从流程的末端观察，其发酵效果非常地好。德国作为一个高度发达的国家，在厌氧发酵技术方面展现出了卓越的能力，而令人惊讶的是，他们采用了极为简便的方法，避免了沼液的产生，处理规模可以很大，且能处理种类复杂的原料，其实际应用效果是非常好的。
这个发酵工艺的特点是，干发酵反应器是一个大型的立式桶仓。厌氧消化包括原料预处理、配料进料、厌氧消化、好氧堆肥四个部分。
特点：AD反应器为立式筒仓，物料从顶部靠自身重力向下迁移，规模大、处理能力大，可以实现连续进出料和产气；但进出料难度大，没有搅拌、传热传质效果差，接种比大（最高可达1：6）。
针对我国小村、小镇垃圾和其它废物处理问题，开发了小型撬装式集装箱干发酵。例如，若某村庄每日产生200公斤垃圾，或某养殖场每日产生200公斤粪便，要求其进行湿式厌氧处理，显然不切实际。同样，若要求其开展大规模的干式厌氧处理，亦无法实现。因此，我们设计了一款集装箱式干发酵设备，仅需将其放置于村头，即可迅速投入使用，无需进行施工或建设房屋。我们预先制作完成四个集装箱反应器，运输至现场后，仅需连接管道、打开舱门，即可启动发酵过程。
该设备主要针对村镇的小型废弃物处理。我们已对秸秆、牛粪、尾菜等废弃物进行了现场试验，过程虽艰辛，但成效显著。VS去除率接近50%，发酵后的产物质量优良，且操作流程极为简便。安装时无需打地基，现场安排非常简单，之后接通电源即可运行。具有设备简单、安装方便、运行管理容易、建设和运行成本低等优点。
针对干发厌氧发酵过程中搅拌困难的挑战，设计采用了行走式翻搅的方式。发酵反应器为发酵槽，其上设置了行走式翻堆机，可以对干发酵料进行反复翻搅和输送，解决了干发酵传热传质难和酸化问题。目前，已做到中试，并进行了秸秆、污泥与粪便的干发酵中试研究。
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