2023年10月23-25日,2023中国沼气学会学术年会在江苏连云港举行。作为系列论坛之一,10月25日,2023中国沼气学会学术年会厌氧发酵与后处理技术论坛同期拉开帷幕。本论坛由同济大学承办,同济大学教授戴晓虎和副教授宫徽共同召集。
厌氧发酵与后处理技术论坛召集人戴晓虎(左)和宫徽(右)
本论坛设置上下半场,分别为厌氧发酵技术前沿发展主题(7个报告)和厌氧后处理技术前沿发展主题(5个报告),厌氧发酵技术领域的权威专家、优秀企业代表和行业众学者齐聚一堂,分享厌氧技术前沿、探讨后处理技术进展。
上半场 厌氧发酵技术前沿发展
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中国科学院青岛生物能源与过程研究所工业生物燃气研究中心主任郭荣波以“厌氧发酵全产业链创新技术与装备简介”为题进行报告。中国科学院青岛生物能源与过程研究所的产业化推广公司历经17年,开发了各类厌氧单元创新技术与装备、沼气利用单元创新技术与装备和沼渣沼液利用单元创新技术与装备。郭荣波在报告中介绍了其在青岛、山东和黑龙江的沼气工程案例并表示,厌氧发酵需从生物质厌氧发酵和沼气低碳利用、沼渣沼液生产利用进行全产业链创新工作,进行技术和装备研究突破,不断推动技术走向产业化应用。
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中国科学院上海高等研究院研究员刘莉以“微生物强化餐厨垃圾多组分协同厌氧发酵产甲烷技术”为题进行报告。厌氧发酵产甲烷是目前餐厨垃圾处理的主流技术,但目前产气率低、有机物转化率低、厌氧发酵周期长、系统稳定性差等问题仍待解决,这些问题主要归结于原料单一结构失衡影响生物菌群正常生长代谢,以及厌氧生物转化过程所含功能微生物种类少、浓度低、活性差。餐厨垃圾与厨余或园林垃圾协同发酵、外源功能微生物的添加、不同功能的多菌种协同强化均可有效提高甲烷产量和效能。
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华东师范大学教授甄广印做了“易腐有机固废厌氧生物处理与碳减排新技术与理论”主题报告。报告指出,有机固废处理碳减排潜力巨大,但处置形式依旧严峻,其多介质、多组分、赋存形态复杂的特性,导致有价组分资源能源转化面临技术难题。以污泥为对象,秉承污染控制与能源化宗旨,从技术研发和理论研究双重入手开展生物催化转化与碳减排研究,对厌氧消化反应器和后续生物质提纯进行优化改进,达成深度减容-能源转化-碳减排成效,服务有机固废污染控制与厌氧甲烷转化、双碳战略实施。
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西安建筑科技大学教授李倩以“餐厨垃圾共发酵过程VFAs过量积累控制技术”为题进行分享报告。双碳目标下,需求驱动技术变革,甲烷发酵已成为有机废弃物能源回收主流技术,VFAs积累是制约高效能源回收瓶颈。VFAs调控思路有两种,一是通过内部调理,优化进料方式促进代谢平衡,二是通过外源介导,生物质介导加速产甲烷速率。VFAs代谢平衡是促进系统高效能源回收的关键,但目前相关技术就绪度仍较低,有待规模化工程应用的突破。
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重庆大学副教授古励以“微氧对厌氧消化过程的调控手段与机制”为题进行分享报告。厌氧消化是实现有机质向甲烷转化的重要手段,通过研究基于微氧的厌氧消化调控策略与机制发现,微氧通过引入氧电子受体,驱动细菌的呼吸作用,强化细菌的能量代谢,筛选了耐氧古菌;外源导电材料可在微氧的基础上,构建细菌-古菌的电子桥梁,增强古菌的代谢活力,从细菌/古菌两方面实现系统的调控;填料促使生物团聚体的形成,可实现严格厌氧微生物耐氧能力的有效提升,导电填料进一步强化了该作用。
下半场 厌氧后处理技术前沿发展
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华东师范大学谢冰教授团队苏应龙博士以“多物料协同和铁-沼渣碳强化餐厨垃圾厌氧消化产甲烷性能及应用研究”为题进行报告。餐厨垃圾的低碳生物处理对“无废城市”建设具有重要意义,厌氧消化产甲烷是目前餐厨垃圾处理的主流技术,但系统运行效率低、易失稳及沼渣资源化利用率低限制了厌氧消化技术运行推广。物料内源调配和铁、碳材料外源强化是解决厌氧消化高效运行的主要途径:内源调配如多物料共消化,强化了厌氧消化产甲烷的性能;外源强化,如沼渣生物炭和零价纳米碳协同、铁碳材料,可提高厌氧消化的性能及沼渣的资源化。
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中国科学院成都生物研究所科技处李东研究员以“沼液生产微生物蛋白及元素回收”为题进行分享报告。基于我国蛋白饲料资源依赖进口现状及微生物蛋白技术研究困境,研究采用“氨氮-蛋白氮”一步法转化高氨氮沼液生产微生物蛋白饲料,是保障了生物安全性、政策符合性、经济可行性的新型技术路线,可有效破解蛋白质困境。此外,沼液中N、P、K回收技术也在同步研究发展,推动沼渣沼液的资源回收与利用。
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ACME集团中国区总裁、兼任首席技术官赵英朋以“ACME的绿氨工程实践和氢能储输技术路线”为主题进行了报告分享。报告内容包括氢能和沼气行业的对比以及相互之间关系、氢能的基本概况与发展前景,以及ACME集团在此领域研究成果介绍。目前,中国已经成为全球燃料电池商用车推广最多国家,对燃料电池和具备成本竞争力的绿氢需求迫切。全球来看大量能源企业和气体公司正在全面转向氢能,目前氢能利用的瓶颈在于氢能储存和运输,从成本和技术成熟性看,承压容器和氨储氢最为成熟;管道输氢适合大容量输氢、亟待建设。再对比各类储存运输方式,我国采用绿氨工程在产量、产业链方面都具备优势,对我国清洁能源使用和降碳都极具意义。
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西安建筑科技大学副教授王高骏以“基于生物炭强化的甲烷发酵技术:机遇与调整”为主题进行报告。双碳目标推动了甲烷发酵技术革新,生物炭强化甲烷发酵具有加速酸化系统产甲烷能力恢复、缓解高浓度氨氮对甲烷发酵的抑制等优势,同时也存在工程应用视角下的一系列技术问题,把生物炭强化甲烷发酵技术囊括到热解技术以及更大领域范围的技术发展框架下、应用场景下,生物炭相对其他材料的优势可以得到更好地体现。
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同济大学环境科学与工程学院副教授宫徽以“高含固污泥厌氧沼液厌氧氨氧化技术示范过程的启示”为主题进行分享。报告指出,污水厂传统活性污泥法作为高能耗工艺,面临低碳资源化需求,“资源回收-能量自给-近零碳排放”变革工艺亟需创新,研究采用能量自给的新型污水处理工艺:碳源浓缩回收+主/侧流自养脱氮。其中针对高含固污泥厌氧消化体系产生沼液的水质特征,经过从小试中试研究,实现400吨/日厌氧氨氧化工程示范,分享了研发路线选择、工程启动快慢以及不停产工艺改造设计等方面的经验。
会议现场精彩图