中国沼气学会学术年会暨中德沼气合作论坛
2024年10月北京（待定）
编者按：2022年12月15日，由中国沼气学会、哈尔滨工业大学共同主办的2022中国沼气学会学术年会暨第十二届中德沼气合作论坛开幕并于12月15、16、20、21、22日分别举行了主旨论坛、农业农村沼气工程技术创新论坛、城市有机固废降碳减污厌氧创新技术论坛、青年论坛、德国沼气技术专场以及“博能杯”2022沼气+创新科技挑战赛总决赛等系列主题论坛。年会以“减污降碳，清洁生产”为主题，邀请关部委领导、权威专家、优秀企业家和学者通过腾讯会议和视频直播的方式齐聚，共同探讨沼气产业发展。
北京中持绿色能源环境技术有限公司董事长兼总经理李彩斌参加年会并在农业农村沼气工程技术创新论坛上做了《DANAS®干式厌氧消化技术实践》主题发言，本文根据其发言整理。
在本届沼气年会上，我将为大家介绍中持的干式厌氧消化技术以及这些年我们在这方面的实践。2015年，第一次介绍干式厌氧消化技术的时候，有很多人不理解或者说有质疑。我很高兴地看到，从昨天到今天这个会，很多专家团队、企业在这方面进行了很好的研究和实践，可见干式厌氧已经逐步得到了推广和应用。
01# 技术背景
中持从2013年就开始做干式厌氧技术的研发，经历了小试、中试、示范工程等过程，该项技术终于完成研发历程。首先，先介绍一下干式厌氧技术的背景。众所周知，有机废弃物的特点是量大、质杂、低值化，面对畜禽粪便、秸秆、厨余垃圾等这样的固态物料，想让它们直接进入反应器，这对于传统的湿法厌氧消化而言是具有一定限制和难度的。
上图是干式厌氧与湿式厌氧对比图，在预处理要求、传质效果、容积产气率、占地面积、热量需求、沼液产量等方面，干式厌氧具有天然的优势。在厨余垃圾规模化集中处理、市政污泥与其他有机废弃物协同处理等场景，我们的干式厌氧技术进行了许多尝试，也有一些成熟的案例和实践。从分类上来讲，干式厌氧反应器分为立式和卧式，还可以分为直通式、单轴直通式、流体搅拌型、沼气搅拌型，中持绿色选择了单轴直通式的方式，它的优势在于，内部不容易产生重物质的集聚和轻物质的浮壳，传热传质效率会比较高。
02# DANAS干式厌氧消化技术
谈到中持绿色DANAS干式厌氧消化技术，首先要介绍一下我们的研发历程。2013年，中持承担了国家水专项课题，经过了小试、中试、示范工程的建设及应用，到现在已有12个反应器投产运行，在这个研发过程中，我们探索了不同物料以及多种物料协同干式厌氧机理，突破了异质性高含固基质传质传热问题，探明了氨氮和VFA积累对发酵过程的影响，还有大型反应器和长轴搅拌器设计加工技术。
该项技术的特点是：“大胃王，不挑食”，面对复杂、含固率高、杂质含量高的物料都可以直接进来；“超大型的反应器”，单座反应器日处理规模大于100吨；“装备化、系列化”，我们实现了系列化的装备，降低了加工、安装难度。归纳来说，从降解率、容积负荷、产气率、含固率几个方面就可以体现出干式厌氧消化的特点。
核心设备是一个大型反应器，能够快速组装、加工起来，我们采用的是钢结构，工厂预制，现场拼装、内部配备加热、保温系统，可以适应中温和高温工艺。另外，长轴搅拌器近四十米长，中间不需要支撑，这样就做到免维护，完全混合、传质传热效果比较好。
上图是调试期清水试车的搅拌器，实际运行中的物料浓度是非常高的。我们形成了系列化的产品，包括3100方和1600方的反应器，也取得了一系列的国家发明专利，获得了国家及行业认可，包括工信部重大环保装备记录，还有中国环保装备科学技术奖等。
03# 工程实践
接下来介绍几个项目的工程实践。我们将把实践运行的数据分享给各位，大家看一看运行的效果。到目前为止，该项技术及设备已应用于4个项目，共计12个反应器，总处理能力达到了1150吨/天。下面我将分别介绍肥城、睢县、宜兴和灌云项目。
1、肥城市畜禽污染物治理与综合利用项目
肥城项目是DANAS干式厌氧消化技术的第一个示范项目，于2017年开工，2018年投产运行，每天处理200吨各类有机废弃物，每年生产天然气182.5万方。
下图为该项目采用的工艺流程，餐厨垃圾、畜禽粪便、农作物秸秆进入混合料仓进行处理，然后进入天然气管网供生产生活使用。
依赖于这个项目，我们在周边流转了近三百亩地，进行水果、蔬菜的种植，并结合不同作物的营养需求研发了专用肥料，初步形成了一个良性循环的示范基地。有机产品包括西红柿、甜瓜等。这一系列的举措带动了周边三万亩农田土壤肥力的提升。从2018年到现在已经稳定运行四年多。随着进料量、产气量的变化，也由于疫情的影响、非洲猪瘟的影响等，原料波动还是比较大的。综合下来吨物料产气可以做到50到100方，氨氮稳定在5000到6000之间，酸碱比一直在0.1到0.2，可见该系统是非常稳定健康的。
2、灌云县畜禽污染物治理与综合利用项目
灌云县畜禽污染物治理与综合利用项目每年可处理三十万吨畜禽粪污，同时协同处理1.8万吨餐厨垃圾，年产生物天然气876万方，产有机肥及沼肥4万吨。
该项目采用PPP模式，是农业部2017年第一批畜禽粪污资源化利用重点县试点项目。
该项目有八座干式厌氧反应器，它的工艺流程也是基本类似的，经过预处理，沼渣一部分发酵制成有机肥，还有一部分沼渣进行土壤改良。项目与周边一万多亩的农田结合起来，通过管道进行还田利用高值化利用。由于灌云项目刚刚进入投产调试，在后续的会议上再给大家分享我们实际运行的情况。
3、宜兴城市污水资源概念厂
宜兴城市污水资源概念厂的污水处理规模为 2万吨/天、有机质处理中心100吨/天，占地面积为 120 亩，能源自给率达80%以上。在这里有前瞻性的示范污水处理厂的未来技术，打造生物质处理的资源工厂。
下图为现场的照片，包括干式厌氧反应器、好氧发酵反应器等。从调试开始到逐步运行稳定的情况，吨物料产气在50到120立方，酸碱比在0.1左右，系统运行非常稳定。
4、睢县城市污水资源概念厂
睢县城市污水资源概念厂项目，污水处理规模为2万吨每天，生物质处理中心，每天可处理污泥、畜禽粪便50吨。很好的实现了污水厂是资源工厂的理念，在这里能源自给率达到了将近60%。
稳定运行四年来，达到类 Ⅳ类出水标准的全流程，吨水处理耗电量降至0. 184kW·h/m³，达到了国际领先水平，在国内同行中也是非常低的能耗水平。
04# 设计与运行
最后一部分将分享一下干式厌氧反应系统设计和运行方面的实践以及注意事项。
首先是进出料系统，我们建议要考虑不同物料的兼容性，像秸秆、粪便等，出料要有强制出料辅助装置，防止管口堵塞。还要进行系统加热，更合理的加热盘管设计可以带来更好的换热效果，以便降低能耗。仓体保温要全面覆盖，防止翅片效应。也要根据物料的情况，合理考虑相应的工序，包括过程中的弹性和冗余也在考量之列。最后是运行要点的控制，包括含固率、有机质负荷等。
还有在线仪表控制、自控系统、云平台、智能终端等。通过云平台和智能终端可以在手机上直接看到投产的干式厌氧系统实时数据，非常便捷高效。
以上是关于DANAS®干式厌氧消化技术实践的整体报告，感谢各位的聆听！
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