中國車庫式厭氧干發酵技術的產業化現狀及分析

摘 要：當前國際主流的厭氧干發酵技術中，車庫式厭氧干發酵技術具有堆積態進出料、可最大限度減少沼液產生、發酵過程能耗較低的特點，因此在中國已經實現了產業化實踐。對幾種國際主流的厭氧干發酵技術進行了對比，對中國的車庫式厭氧干發酵產業化項目的具體生產建設情況進行了詳細闡述，并從發酵原料類型、產品利用方式、運營效果3個角度對中國車庫式厭氧干發酵產業化項目的運營影響要素進行了分析。分析結果表明：從各產業化項目的運營情況來看，以農業有機廢棄物作為發酵原料的產業化項目必須充分論證有機肥料或生物有機肥料的銷售市場；若有必要，可以適當延長產業鏈，打造下游綠色有機果蔬產品基地。以市政有機廢棄物作為發酵原料的產業化項目雖然可以正常運營，但由于其產生的沼渣無法進一步實現資源化，大幅增加了項目的運營成本，因此可以考慮將沼渣干化后生產綠化用有機基質，結合市政園林部門進行消納，這樣既可以提高廢棄物的資源化利用率，同時也可以減少市政綠化的用肥量，更有利于推動厭氧干發酵技術的發展。

關鍵詞：車庫式；厭氧干發酵；生物天燃氣；沼氣；沼渣；有機廢棄物；產業化

中圖分類號：TQ920.6 文獻標志碼：A

0" 引言

根據中國沼氣學會于2021年發布的《中國沼氣行業“雙碳”發展報告》[1]，截至2020年底，中國可用于沼氣生產的有機廢棄物資源總量約為111.7億t，其中，農業農村有機廢棄物約為42.7億t，城市有機廢棄物約為3.6億t，工業廢水約為65.4億t。有機廢棄物的總沼氣生產潛力可達5000億m3，碳減排潛力可達9.6億t。但大量的有機廢棄物若不進行有效處理，會對環境造成嚴重污染，目前廢棄物處理的主要方式包括好氧及厭氧處理，其中，厭氧干發酵技術已逐漸成為有機廢棄物處理的重要手段。

厭氧干發酵技術是源于歐洲的一種新技術，又稱為固體厭氧發酵技術，此技術發酵底物的干物質濃度（total solid concentration，TS）一般在20%以上[2-4]。厭氧干發酵技術主要分為連續式厭氧干發酵技術及非連續式厭氧干發酵（即車庫式厭氧干發酵）技術[5-6]。其中，連續式厭氧干發酵技術進料的TS通常小于20%，出料的TS約為10%；其主流技術包括比利時DRANCO技術（立式裝置）、德國STRABAG技術（臥式分軸裝置）、瑞士KOMPOGAS技術（臥式長軸裝置）。車庫式厭氧干發酵技術進料的TS小于40%，出料的TS約20%；其主流技術包括德國BEKON（單級單相）技術、德國BIOFERM（兩級單相）技術、德國GICON（兩級兩相）技術[7-10]。

由于車庫式厭氧干發酵技術的進、出料均為堆積態，可以最大限度減少沼液的產生，同時降低了生產過程的熱損耗，對于可堆積農業有機廢棄物（例如：農作物秸稈、畜禽糞便、廢棄果蔬等）、林業有機廢棄物（例如：剪枝、落葉、林下物）及市政有機廢棄物（例如：有機生活垃圾、廚余垃圾）等都具有較好的資源化利用效果；由于此類技術的發酵倉內部無機械攪拌裝置，因此其對于含砂量高的固體廢棄物也有較好的適應性；同時，厭氧干發酵過程中幾乎無外排沼液，出倉的沼渣無需固液分離即可生產固態有機肥，大幅降低了此類項目的生產運營成本。綜上所述，利用車庫式厭氧干發酵技術處理有機廢棄物，不僅可以減少有機廢棄物對環境造成的污染，同時可以生產清潔能源及生物有機肥料，因此，在中國開展車庫式厭氧干發酵技術對中國實現能源自主供應及碳減排目標均具有重要意義。

基于此，本文對幾種國際主流的厭氧干發酵技術進行對比，詳細闡述中國的車庫式厭氧干發酵產業化項目的具體生產建設情況，并從發酵原料類型、產品利用方式、運營效果3個角度對中國車庫式厭氧干發酵產業化項目的運營影響要素進行分析。

1" 國際主流的厭氧干發酵技術對比

不同連續式厭氧干發酵技術的核心工藝對比如圖1所示。

從圖1可以看出：比利時DRANCO技術采用立式發酵罐，整套系統的占地面積較小；發酵罐采用頂部進料、錐底出料的方式；利用罐外混料裝置實現回流混料；發酵罐外接種混合均勻、

罐內無機械攪拌器，且罐體不設加溫設施。此技術對保溫設施的要求嚴格，對發酵體系的流動性、回流比等參數的要求較高[11-13]。德國STRABAG技術采用一端機械進料的方式，發酵罐內設置多座機械攪拌器，且機械攪拌器可設置不同的攪拌方向，以實現最大的物料混合程度；發酵罐另一端出料后，采用固液分離的方式進行后續處理。瑞士KOMPOGAS技術與德國STRABAG技術的核心工藝基本類似，區別只是其機械攪拌器采用了通軸機械攪拌器。

不同車庫式厭氧干發酵技術的核心工藝對比如圖2所示。

從圖2可以看出：德國BEKON技術、德國BIOFERM技術、德國GICON技術的核心發酵裝置均為車庫式發酵倉，發酵原料采用鏟車進料，反應過程中無機械攪拌，進、出料設施和厭氧反應設施簡單，通用性強；整體設施的占地面積相對較大，且工作環境較為惡劣；生產的沼氣質量較高，含硫量低；采用模塊化結構，易擴展；發酵剩余物不用進行脫水處理，后處理成本低，且幾乎無污水排放[14-16]。

厭氧發酵產生沼氣的方式分為單級發酵方式和兩級發酵方式；厭氧發酵的階段分為兩相，分別為水解酸化相和產甲烷相。其中：德國BEKON技術為單級單相技術，其采用車庫式發酵倉的單級發酵方式，水解酸化相和產甲烷相都處于獨立的車庫式發酵倉內；德國BIOFERM技術為兩級單相技術，其采用車庫式發酵倉及滲濾液發酵罐的兩級發酵方式，水解酸化相及產甲烷相未分離（即同時進行）；德國GICON技術則是兩級兩相技術，其是將水解酸化相及產甲烷相分開，車庫式發酵倉為單級發酵方式，產甲烷反應罐為兩級發酵方式。

2" 中國車庫式厭氧干發酵產業化項目的具體情況

車庫式厭氧干發酵技術已經在中國的黑龍江省、河北省、重慶市、甘肅省等地區實現了產業化實踐，因此該技術在中國具有較為廣泛的適應性。中國的車庫式厭氧干發酵產業化項目主要分為兩大類，其中一類產業化項目的主要發酵原料為市政有機廢棄物，另一類產業化項目的主要發酵原料為農業有機廢棄物。筆者按照中國地理位置，根據從北到南的分布順序，對中國車庫式厭氧干發酵產業化項目的主要生產建設情況進行逐一闡述。

2.1" 哈爾濱市賓縣垃圾處理綜合利用示范項目

哈爾濱市賓縣垃圾處理綜合利用示范項目（即“賓縣車庫式厭氧干發酵項目”）位于黑龍江省哈爾濱市賓縣，是中國首例產業化車庫式厭氧干發酵實踐項目。該項目的主要發酵原料為城鎮生活垃圾，經過廠區機械分選后的有機物進入車庫式發酵倉進行厭氧發酵，生產的沼氣經提純后用于生產車用天然氣，沼渣則回填至垃圾填埋場。

賓縣車庫式厭氧干發酵項目的生活垃圾日處理量為160 t，提純天然氣的日生產量為9278 m3；采用的車庫式厭氧干發酵單元由德國GIZ公司提供技術支持。該項目已于2013年10月正式運行，現場照片如圖3所示。

2.2" 河北華電豐寧生物質沼氣綜合利用項目

河北華電豐寧生物質沼氣綜合利用項目（即“豐寧縣車庫式厭氧干發酵項目”）位于河北省豐寧滿族自治縣，是中國首次采用干濕耦合厭氧發酵技術處理農業有機廢棄物。該項目生產的沼氣經脫硫后直接發電并網；干濕發酵產生的沼渣經過生物處理后用于生產生物有機肥，并銷售給經濟作物種植戶。

豐寧縣車庫式厭氧干發酵項目的年處理畜禽糞污及農作物秸稈量為5萬t，發電并網的總裝機容量為1.2 MW；采用干濕耦合厭氧發酵技術，其中車庫式厭氧干發酵單元由法國SPI公司提供技術支持。該項目已于2022年10月正式運行，現場照片如圖4所示。

2.3" 甘肅方正節能科技服務有限公司天然氣工程項目

甘肅方正節能科技服務有限公司天然氣工程項目（即“高臺縣車庫式厭氧干發酵項目”）位于甘肅省張掖市高臺縣，是中國首例民營企業自主研發投資建設的車庫式厭氧干發酵產業化項目。

該項目的濕式發酵罐容量為干式發酵倉容量的3倍；產生的沼氣采用水洗工藝提純，然后用于生產車用天然氣；沼渣和少量沼液的一部分直接用于自有農田的綠色種植，其余部分用于生產固態及液態有機肥料。

高臺縣車庫式厭氧干發酵項目的畜禽糞便、秸稈、尾菜的年處理量為10萬t；各類有機廢棄物混合后，利用甘肅方正節能科技服務有限公司自主研發的由鏟車進料的車庫式厭氧干發酵單元進行厭氧發酵。該項目已于2020年5月正式運行，現場照片如圖5所示。除高臺縣車庫式厭氧干發酵項目外，甘肅方正節能科技服務有限公司還投產了甘肅省酒泉市肅州區、張掖市甘州區的車庫式厭氧干發酵項目。

2.4" 上海崇明農業廢棄物資源化綜合利用項目

上海崇明農業廢棄物資源化綜合利用項目（即“崇明區車庫式厭氧干發酵項目”）位于上海市崇明區，主要由上海電氣集團股份有限公司投資建設，屬于國內首座由上市公司投資建設的車庫式厭氧干發酵產業化項目。該項目的主要發酵原料為秸稈與糞污的混合物，通過厭氧干發酵系統生產沼氣，并全部用于發電并網。

崇明區車庫式厭氧干發酵項目的畜禽糞污及農作物秸稈的年處理量為10萬t，發電并網的總裝機容量為0.74 MW；采用的車庫式厭氧干發酵技術由瑞士Renergon公司提供技術支持。該項目已于2022年9月正式運行，現場照片如圖6所示。

2.5" 重慶洛磧餐廚垃圾處理廠干式厭氧淋濾系統

重慶洛磧餐廚垃圾處理廠干式厭氧淋濾系統（即“洛磧鎮車庫式厭氧干發酵項目”）位于重慶市洛磧鎮，屬于重慶市環衛集團有限公司投資建設的洛磧環保產業園的一部分，整個產業園的餐廚垃圾日處理量為4000 t，涵蓋了全球最先進的各類厭氧干、濕發酵技術。洛磧鎮車庫式厭氧干發酵項目的主要發酵原料為分類后廚余垃圾，利用鏟車直接送入淋濾倉，通過厭氧發酵生產沼氣，然后并入園區的沼氣主管道。

洛磧鎮車庫式厭氧干發酵項目的分類后廚余垃圾日處理量為50 t，車庫式厭氧干發酵技術采用德國GICON技術。該項目已于2022年8月正式運行，現場照片如圖7所示。

2.6" 慶元縣生活垃圾綜合處理處置項目

慶元縣生活垃圾綜合處理處置項目（即“慶元縣車庫式厭氧干發酵項目”）位于浙江省麗水市慶元縣，是中國首座由地方政府投資建設的車庫式厭氧干發酵產業化項目。該項目的主要發酵原料為生活垃圾，經過機械分選后分為可降解的有機生活垃圾和可燃垃圾兩部分，其中，可降解

的有機生活垃圾通過鏟車送入車庫式厭氧發酵倉，可燃垃圾則進入氣化焚燒單元。可降解的有機生活垃圾通過厭氧發酵生產沼氣，生產的沼氣可用于沼氣鍋爐及發電并網。

慶元縣車庫式厭氧干發酵項目的生活垃圾日處理量為200 t、餐廚垃圾和糞便的日處理量為20 t、工廠廢棄物（非危廢）的日處理量為15 t；沼氣發電并網的裝機容量為1 MW；分選后的有機生活垃圾進入車庫式厭氧干發酵單元，該發酵單元由浙江省環境工程有限公司提供技術支持。該項目已于2022年6月正式運行，現場照片如圖8所示。

2.7" 懷集縣農村生活垃圾終端分類處理PPP項目

懷集縣農村生活垃圾終端分類處理PPP項目（即“懷集縣車庫式厭氧干發酵項目”）位于廣東省肇慶市懷集縣，為中國甚至是全球最大的生活垃圾厭氧干發酵處理項目。該項目的主要發

酵原料為生活垃圾，經分選后直接送入發酵倉，厭氧發酵產生的沼氣用于熱電聯產。

懷集縣車庫式厭氧干發酵項目的現場照片如圖9所示。該項目的生活垃圾日處理量為500 t；沼氣發電并網的裝機容量為2 MW；分選后的有

機生活垃圾進入車庫式厭氧干發酵單元，該發酵單元由德國BEB柏林生物質能有限公司提供技術支持。該項目已于2023年5月正式運行。

3" 中國車庫式厭氧干發酵產業化項目的運營影響要素分析

從發酵原料類型、產品利用方式、運營效果3個方面對中國車庫式厭氧干發酵產業化項目的運營影響要素進行分析。

3.1" 發酵原料類型分析

中國車庫式厭氧干發酵產業化項目的主要發酵原料為可堆積農業有機廢棄物及市政有機廢棄物，其中：農業有機廢棄物以干牛糞、尾菜、秸稈為主，市政有機廢棄物則以有機生活垃圾和廚余垃圾為主。

農業有機廢棄物及分類后的廚余垃圾，通常可直接或經過混拌后，利用鏟車送入發酵倉；生活垃圾則需要經過機械分類裝置分選出塑料、橡膠、磚石等不可降解廢棄物后，再送入發酵倉。

對發酵原料類型進行分析后可以發現，具有堆積態的農業有機廢棄物或市政有機廢棄物，可以利用鏟車或移動進料裝置直接送入發酵倉；當以有機生活垃圾為發酵原料時，由于原生垃圾含雜率較高，需進行簡易分選方可進料。但與連續式厭氧干發酵技術工藝相比，車庫式厭氧干發酵技術工藝無需進行過于復雜的精細預處理。

3.2" 產品利用方式分析

車庫式厭氧干發酵產業化項目的主要產品為沼氣和沼渣。沼氣的利用方式分為發電并網和提純制生物天然氣兩類。不同發酵原料得到的沼渣的利用方式不同，以農業有機廢棄物作為發酵原料時，沼渣出倉后經過好氧堆肥發酵腐熟等工序可直接生產農用有機肥料；以市政有機廢棄物作為發酵原料時，沼渣出倉后進入垃圾填埋場填埋。

對產品利用方式進行分析后可以發現，車庫式厭氧干發酵工藝可最大限度地減少沼液產生，生產的沼氣以發電并網和提純制生物天然氣為主，鑒于生物質發電上網電價逐漸取消補貼，目前沼氣提純制生物天然氣是主流利用方向；同時，部分沼氣生產項目也開始探索沼氣制氫、沼氣制綠甲醇等新技術。

3.3" 運營效果分析

以農業有機廢棄物為發酵原料的車庫式厭氧干發酵產業化項目，其主要盈利來源為沼氣及沼渣有機肥料的銷售收入。由于生產時農業有機廢棄物需要添加部分秸稈作為發酵支撐物，且秸稈的購入成本相對較高，因此在有機肥料或生物有機肥料銷售較好的區域，此類車庫式厭氧干發酵產業化項目的運營效果較好。應在產品利用方面做好市場把控，有必要時可以適當延長產業鏈，打造下游綠色有機果蔬產品基地。

以市政有機廢棄物為發酵原料的車庫式厭氧干發酵產業化項目，其主要盈利來源為垃圾處理費及沼氣的銷售費用。由于此類項目都是通過項目運營核算生產成本后再取較低利潤點來確定垃圾處理費，雖然存在發酵完畢后的沼渣無法形成產品銷售，比以農業有機廢棄物為發酵原料的車庫式厭氧干發酵產業化項目的生產成本更高的問題，但此類車庫式厭氧干發酵產業化項目仍可以保持穩定運營。可以考慮將沼渣干化后生產綠化用有機基質，并結合市政園林部門進行消納。這樣既可以提高廢棄物的資源化利用率，同時也可以減少市政綠化的用肥量。

4" 結論

車庫式厭氧干發酵技術具有原料適應性強、處理負荷大、發酵過程能耗較低、產物后處理簡單且基本無廢水排放等特點。該技術尤其適用于農作物秸稈、廚余垃圾、畜禽糞便、尾菜等堆積態可降解廢棄物的處理，這些廢棄物經過資源化無害化處置后可以產生清潔燃氣，減少了對化石能源的消耗；農業有機廢棄物作為發酵原料時產生的沼渣無需固液分離即可生產有機肥料，應用于土壤中可實現固碳功能。本文對幾種國際主流的厭氧干發酵技術進行了對比，對中國的車庫式厭氧干發酵產業化項目的具體生產建設情況進行了詳細闡述，并對中國車庫式厭氧干發酵產業化項目的運營影響要素進行了分析，主要得出以下結論：

1）車庫式厭氧干發酵技術已經在中國的黑龍江省、河北省、重慶市、甘肅省、浙江省、上海市、廣東省等地區實現了產業化實踐，因此該技術在中國具有較為廣泛的適應性。

2）從各產業化項目的運營情況來看，以農業有機廢棄物為發酵原料的車庫式厭氧干發酵產業化項目需要在利用沼渣生產有機肥料或生物有機肥料的產品利用方面做好市場把控，若有必要，可以適當延長產業鏈，打造下游綠色有機果蔬產品基地。

3）以市政有機廢棄物作為發酵原料的車庫式厭氧干發酵產業化項目雖然可以正常運營，但是由于其產生的沼渣無法進一步實現資源化，大幅增加了項目的運營成本。因此可以考慮將沼渣干化后生產綠化用有機基質，結合市政園林部門進行消納，這樣既可以提高廢棄物的資源化利用率，同時也可以減少市政綠化的用肥量，更有利于推動厭氧干發酵技術的發展。

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CURRENT SITUATION AND ANALYSIS OF INDUSTRIALIZATION OF GARAGE TYPE ANAEROBIC DRY FERMENTATION"TECHNOLOGY IN CHINA

Li Jian1，Ma Zonghu1，Chen Guanying1，Dai Yarui2

（1. China Huadian Engineering Co.，Ltd.，Beijing 100160，China；

2. ZeRong Group Engineering Design Consulting Co.，Ltd.，Langfang 065000，China）

Abstract：Among the current mainstream anaerobic dry fermentation technologies internationally，garage type anaerobic dry fermentation technology has the characteristics of stacked feed in and out，maximum reduction of biogas slurry production，and low energy consumption during the fermentation process. Therefore，it has been industrialized in China. This paper compares several mainstream anaerobic dry fermentation technologies internationally and elaborates in detail on the specific production and construction of China's garage type anaerobic dry fermentation industrialization project，and analyzed the operational impact factors of China's garage type anaerobic dry fermentation industrialization project from three perspectives：fermentation raw material types，product utilization methods，and operational effects. The analysis results show that，from the perspective of the operation of various industrialization projects，industrialization projects that use agricultural organic waste as fermentation raw materials must fully demonstrate the sales market of organic fertilizers or bio organic fertilizers. If necessary，the industrial chain can be appropriately extended to create a downstream green organic fruit and vegetable product base. The industrialization project using municipal organic waste as fermentation raw material can operate normally，but due to the inability of the generated biogas residue to further achieve resource utilization，it significantly increases the operating costs of the project. Therefore，it is possible to consider drying the biogas residue to produce organic substrates for greening，which can be combined with the municipal landscaping department for consumption. This can not only improve the resource utilization rate of waste，but also reduce the amount of fertilizer used for municipal greening，which is more conducive to promoting the development of anaerobic dry fermentation technology.

Keywords：garage type；anaerobic dry fermentation；bio methane；biogas；biogas residue；organic waste material；industrialization

基金項目：干濕耦合厭氧發酵沼氣工程設計導則（CHDKJ23-01-52）

通信作者：戴雅瑞（1991—），女，本科、工程師，主要從事環境管理方面的工作。378854531@qq.com