干式厌氧发酵原料为预处置后的厨余垃圾，，，物料性质见表 1！。

进料混料设备重要蕴含带双轴搅拌职能的混料箱和高压柱塞泵，，，能够实现厨余垃圾在进罐前混合均质、、、密闭供料！。混料箱内通过沼液回流、、、细沼渣接种、、、物料预热等措施实现急剧接种！。

罐体侧壁和顶部均选取钢筋混凝土结构，，，底部设置半圆弧形钢板承托物料，，，形成厌氧环境的密闭隧道窑！。罐体中心设置卧式推流单轴机械搅拌器，，，并在进料端和出料端增长搅拌强度，，，预防物料梗塞，，，搅拌器桨叶的特殊设置与罐关心合，，，实现罐体无死角搅拌！。干式厌氧发酵罐有效容积为 2150 m³，，，物料以推流方式，，，从罐体进料端向出料端缓慢移动！。其现场照片见图 3！。

图 3 干式厌氧进料端、、、出料端、、、罐体结构和搅拌轴现场照片

当物料推送至出料端时，，，由出料柱塞泵将物料输送至脱水单元，，，出料口位于罐底，，，可将大部门的下沉无机物排出罐体，，，预防下沉物在罐内累积梗塞！。物料回流可能起到为新鲜垃圾接种的作用！。

脱水单元设备蕴含振动筛、、、螺旋挤压机、、、离心脱水机等！。厌氧发酵残存物进入振动筛进行高频振动筛分，，，筛上物再进入螺旋挤压机进行挤压脱水！。振动筛和螺旋挤压机的液相进入离心脱水机，，，经助凝剂改性后在离心力的作用下实现固液分离，，，沼液的含固率小于 1%，，，排入污水处置系统！。螺旋挤压机的沼渣和离心脱水机的沼渣混合为发酵残渣，，，发酵残渣含固率大于 35%，，，一时外排点火措置，，，后期规划制备泥土改进剂或有机复岳阳！。

1） 厨余垃圾的供给！。生涯垃圾分类后的厨余垃圾选取破碎、、、筛分、、、磁选、、、风选等预处置工艺，，，在保留厨余垃圾中有机质组分的同时，，，减小了物料粒径、、、降低了杂质含量，，，预处置后厨余垃圾供给干式厌氧系统，，，干式厌氧系统不增长暂存>3 d的腐臭变质的物料！。

2） 罐内物料 TS 的节制！。进罐物料 TS 对有机物的发酵和降解有显著影响，，，罐内物料 TS 的节制领域是 15%~35%，，，现实运行节制要求不低于20%！。

3） 罐内物料 pH 和温度的节制！。中温干式厌氧发酵罐内物料必要节制在产甲烷菌合适成长的pH 范 围 （7.0~8.0） 内 ，，， 即 中性至微碱性环境下！。干式厌氧系统选取中温厌氧发酵，，，通过蒸汽减压供热的方式保障厌氧发酵物料温度在（42±1）℃！。

4） 罐内物料 α 的节制！。α 是 VFA 和总挥发性碱度（ALK）的比值（VFA/ALK），，，必要<0.3！。

5） 罐内物料性质的监测和节制！。物料发酵中存在混合不均匀的景象，，，搅拌器的翻抛保障了有机质的均匀性，，，预防部门酸化和物料分层！。在罐顶均匀散布 4 个取样点，，，用于取样分析，，，陆续监测罐内的物料个性！。

6） 辅料增长优化 C/N！。为了调节罐内物料的C/N，，，大无数情况下必要增长含碳量较高的辅料，，，保障干式厌氧发酵罐工艺参数不变！。

7） 发酵残渣含固率和沼液含固率的节制！。发酵残渣重要蕴含螺旋挤压机的沼渣和离心脱水机的沼渣，，，沼液是离心脱水后的上清液，，，通过工艺参数节制，，，实现发酵残渣含固率≥35%，，，发酵残渣量与进料量比值≤40%；；；沼液含固率≤1%！。

8） 干式厌氧机能关键节制指标！。通过综合性平衡和优化，，，不变工艺运行前提，，，提高干式厌氧系统的产气率，，，使发酵罐的进料挥发性固体负荷 （以 VS 计）≥7.5 kg/m³，，，有效地提高干式厌氧发酵工艺中的挥发性固体分化率≥70%，，，提高单元分化的挥发性固体产甲烷量 （以 VS 计）≥420 L/kg！。

干式厌氧发酵系统维持满负荷运行，，，进料和出料数据如图 4 所示！。厨余垃圾日均进料量为100.51 t、、、蕴含辅料的总日均进料量为106.5 t！。干式厌氧罐出料进入脱水单元，，，日均出料量为 74.09 t，，，经脱水系统处置后的日均脱水残渣量为 38.72 t、、、日均沼液量为 64.16 t，，，日均产气量为11965.83 m³！。

4.2.1 产沼气能力和沼气个性

容积产气率和单元垃圾产气量是评估干式厌氧发酵系统机能的重要指标！。干式厌氧发酵的容积产气率为罐体逐日沼气产量与罐体有效容积的比值，，，通常为 4~6 m³/m³；；；单元垃圾产气量会受到多种因素的影响，，，蕴含设备设计、、、操作前提、、、原料个性等，，，可通过推算罐体日产气量与罐体日进料量的比值得到！。干式厌氧发酵罐内单元垃圾产气量和容积产气率见图 5！。现实运行中，，，日均容积产气率为5.44 m³/m³，，，日均单元垃圾产气量为 119.06 m³/t！。

图 5 单元垃圾产气量和容积产气率 （2024 年）

干式厌氧发酵系统沼气组分含量见图 6！。沼气重要由甲烷和二氧化碳组成，，，干式厌氧发酵因物料的复杂性，，，也会产生少量氢气、、、硫化氢等物质！。现实运行中沼气的甲烷均匀含量为 59.98% （55%~65%）、、、二氧化碳均匀含量为 37.93%、、、氢气均匀含量为 1.35%、、、硫化氢均匀含量为 0.59%！。

4.2.2 干物质含量 TS 和可挥发性有机质含量 VS

干式厌氧发酵罐内 TS 的变动和 TS 的降解比例见图 7！。干式厌氧发酵罐内物料 TS 高，，，有效提高了发酵罐的容积负荷！。现实运行中，，，TS 随厨余垃圾物料性质变动有肯定水平颠簸！。进料TS通常在 20%~35%，，，均匀值为31.31%，，，而出料TS 则较低，，，通常在 15%~25%，，，均匀值为 22.04%，，，TS 降解比例均值为 29.54%！。

干式厌氧发酵罐内 VS 变动和 VS 的降解比例见图 8！。VS 是衡量有机质被厌氧微生物分化产生沼气的重要参数，，，较高的 VS 负荷对确保厌氧发酵过程的高效和不变至关重要！。进料 VS 由物料性质决定，，，现实运行监测数据通常在 70%~80%，，，均匀值为 75.09%，，，而出料 VS 则较低，，，通常在 30%~40%，，， 平 均 值 为 35.35%，，， VS 降 解 比 例 均 值 为52.93%！。

图 8 VS 和 VS 降解比例 （2024 年）

4.2.3 罐内物料个性分析（pH、、、氨氮浓度、、、酸碱度）

干式厌氧发酵罐中段的 pH 和氨氮 （NH3-N）指标变动情况见图 9！。

图 9 干式厌氧发酵罐中段的 pH 和 NH3-N 指标 （2024 年）

pH 是干式厌氧发酵的重要参数，，，对发酵成效有显著影响！。钻研批注，，，pH 领域在 7.0~8.0 时，，，能够获得最高的产气量，，，低于 6.5 或者高于 8.0 城市对产甲烷菌的活性产生克制作用！。现实运行中陆续监测 pH，，，并通过投加氢氧化钙等碱性制剂实时调控，，，保障厌氧发酵的不变和效能！。pH 的颠簸比力安稳，，，均匀值是 7.58！。

氨氮浓度受 pH 和运行温度影响显著，，，随着pH 和温度的升高而增长，，，高浓度的氨氮使厌氧发酵过程产生氨氮克制！。氨氮克制机制：一是通过铵离子直接克制甲烷合成酶；；；二是疏水氨 （NH3）分子被动地扩散进入细胞，，，导致质子失衡或缺钾！。现实运行中氨氮指标节制优良，，，通过优良的微生物环境和适当的操作前提，，，使罐内物料氨氮指标不变低于3500 mg/L 借鉴值，，，日均值是2 795 mg/L，，，未出现显著的氨氮克制！。干式厌氧发酵罐中段的 VFA 和 ALK 变动情况见图 10！。

干式厌氧发酵过程中的 VFA 与 ALK 必要维持在合适的领域内，，，以保障厌氧发酵系统的高效不变！。VFA 的堆会议引发罐内物料 pH 降落，，，产酸菌对 pH 变动的敏感度低于产甲烷菌，，，因而必要监测并节制，，，以预防酸堆集克制产甲烷菌活性！。现实运行中 VFA 的均匀值是 2 862 mg/L，，，ALK 的均匀值是 12327 mg/L！。酸度的增长会导致 pH 降落，，，克制产甲烷菌的活性，，，而碱度的变动则与厌氧发酵过程中的生化反映亲昵有关！。酸碱比值（α） 是衡量厌氧发酵过程不变性的重要指标，，，通过监测 α 可能有效预警和调控干式厌氧发酵过程，，，使 α 不变节制在 0.3 的安全限值以下，，，维持系统的不变性和提高产气效能！。现实运行中 α 均匀值是 0.23，，，干式厌氧发酵系统未出现显著的酸克制！。

图 10 干式厌氧发酵罐中段 VFA 和 ALK （2024 年）

干式厌氧发酵系统通常出现生物性问题，，，是由于罐内物料性质导致的，，，如 C/N 不合适、、、含杂率较高、、、含有毒物质等！。常见的酸、、、氨氮、、、硫化氢等的克制问题，，，必要有针对性地增长辅料和制剂！。本项目投加辅料措施如下：若罐内产生酸克制，，，罐内 VFA 总量升高，，，丙酸占比高，，，必要投加硫酸盐药剂提高罐内物料碱度；；；若罐内产生氨氮克制，，，氨氮含量升高，，，产气率降落，，，必要投加牛粪、、、沸石等辅料；；；若罐内产生硫化氢克制，，，沼气的甲烷浓度会降低，，，必要增长聚铁制剂，，，降低硫化氢含量；；；若罐内 pH 低于 7.0，，，物料有酸化风险，，，必要增长氢氧化钙等碱性制剂，，，将 pH 调整至 7.0~8.0！。

为节制和优化罐内物料性质，，，运行中必要持续增长辅料！。辅料通过混料箱进行增长，，，实现辅料和原料接种调质，，，辅料投加配比见图 11！。增长含碳量较高的辅料 （绿植、、、牛粪等），，，不只提高 C/N、、、降低厌氧发酵负荷，，，并且能够较好地改善罐内物料的均匀性，，，提高发酵物料的黏滞力，，，有效预防发酵物料酸化分层！。同时，，，为了更有效实现进料接种，，，改善进料生物菌群种类，，，适量投加厂区内湿式厌氧的细沼渣！。在厨余垃圾进料量 100 t/d 的前提下，，，现实运行中辅料投加量通常不大于 8 t/d！。

图11 干式厌氧发酵罐辅料投加配比 （2024 年）

4.4.1 脱水残渣产生量和含固率

干式厌氧出料进入脱水单元，，，脱水单元选取振动筛-螺旋挤压机-离心脱水机工艺，，，实现了沼渣和沼液的有效分离！。螺旋挤压机和离心脱水机沼渣产生量和含固率数据见图 12！。螺旋挤压机沼渣的日均产生量为 26.54t，，，离心脱水机沼渣的日均产生量为12.19t，，，干式厌氧发酵系统脱水残渣日均产生总量为 38.72t！。螺旋挤压机沼渣的均匀含固率为 38.05%，，，离心脱水机沼渣的均匀含固率为 35.93%！。

图 12 脱水沼渣产生量和含固率 （2024 年）

螺旋挤压机出渣和离心脱水机出渣混合外运，，，凭据图 12 数据核算总体脱水残渣的含固率 （图13）！。由图 13 可知，，，脱水残渣含固率绝大部门工况下大于35%，，，现实运行均匀值为37.38%，，，保障了罐内有机质的有效降解！。

图13 总体脱水残渣的含固率 （2024 年）

4.4.2 脱水残渣量与进料量比值

为了提高干式厌氧系统的处置效能，，，在各项指标达到设计要求的前提下，，，有效节制脱水残渣的产生量，，，脱水残渣量与进料量比值变动见图 14！。脱水残渣量/进料量始终节制在 40% 以下，，，均匀值为 36.87%！。

图14 脱水残渣量与进料量比值 （2024 年）

4.4.3 沼液产生量和沼液含固率

干式厌氧发酵削减了对新鲜水的需要，，，从而有效降低了沼液的产生量！。干式厌氧发酵技术不仅降低了沼液处置的复杂性及有机废水处置系统的投资和运行成本，，，并且提高了能源利用效能和处置成效！。现实运行中，，，日均沼液产生量为 64.16 t，，，在离心脱水工艺中投加适量的助凝剂 PAM，，，有效降低沼液的含固率，，，日均沼液含固率为 0.74% （图15）！。沼液物料性质最关键的指标是悬浮物，，，会影响污水处置系统的正常运行，，，故其他各项指标并未陆续监测，，，第三方检测的沼液物料性质如下：pH 为 7.54，，，悬浮物含量为 7 522 mg/L，，，COD 为 35 382mg/L，，，总溶化性固体含量为 12 385 mg/L！。

图 15 沼液产生量和沼液含固率 （2024 年）

4.5.1 发酵罐进料挥发性固体负荷 （a）

挥发性固体负荷是决定反映池容积的重要参数，，，其推算见式 （1）！。a 过低会必要较大的发酵罐容积，，，从而增长建设和运行用度！。相反，，，a 过高则可能引发氨克制景象，，，影响发酵效能和系统不变性！。

进料 TS 直接影响进料物料可利用性和微生物的活性，，，中温干式厌氧在较高 TS 的前提下加快了水解阶段的速度，，，提高了干式厌氧发酵整体的消化速度，，，可能显著提高 a，，，提高甲烷产量！。菌种的造就极度关键，，，中温干式厌氧产甲烷菌的代谢能力强，，，在高 NH₃-N 和高 VFA 环境下阐发出较高的不变性和适应性，，，使得系统可能维持较高的 a，，，有效提升了系统的挥发性固体去除效能！。

在本项目前提下，，，挥发性固体负荷变动情况见图 16！。由图 16 可知，，，其能够显著高于通例厌氧消化的尺度值，，，均匀挥发性固体负荷 （以 VS 计）为 10.50 kg/（m³·d），，，达到国在行业当先水平！。

图 16 干式厌氧发酵系统进料挥发性固体负荷 （2024 年）

4.5.2 挥发性固体分化率 （η1）

挥发性固体分化率是指可降解的有机质在发酵罐转换成沼气的能力，，，是反映发酵罐内菌种活性及厌氧发酵工艺能力的重要指标，，，其推算见式 （2）！。

维持较高的挥发性固体负荷，，，能够实现有机质的高效降解！。干式厌氧发酵过程中，，，罐内发酵物料的温度、、、pH、、、ALK、、、VFA、、、有毒物质、、、罐内物料停顿功夫、、、辅料投配比、、、C/N 等成分城市影响挥发性固体分化率！。

在不变的运行前提下，，，驯化的微生物可能较好地适应物料性质的变动，，，有效保障微生物群落的活性和多样性，，，提供更丰硕的微生物种类和更高的代谢能力，，，从而更有效地降解挥发性固体，，，提高 η1！。凭据统计数据推算的日均挥发性固体分化率为 77.39%（图 17）！。

图 17 干式厌氧发酵罐挥发性固体分化率 （2024 年）

4.5.3 单元分化的挥发性固体产甲烷量 （M1）

单元分化的挥发性固体产甲烷量是指单元质量的挥发性固体可能产生的甲烷量，，，其推算见式（3）！。M1因进料种类和处置前提的分歧会有显著差异！。例如，，，脂肪类物质通常拥有较高的甲烷产量，，，而碳水化合物相对较低！。此外，，，适当的处置前提也会影响甲烷的产出效能，，，如增长木屑等辅料和调节回混比例能够优化 C/N 和罐内发酵物料成分，，，提高甲烷产量！。

M1会受到进料 TS、、、进料 VS、、、发酵温度、、、微生物活性等运行前提的影响，，，在现实运行中，，，必要凭据运行参数进行调整和优化，，，以推进微生物的传质传热，，，加快有机质的分化速度，，，提高产气量！。凭据统计数据推算的日均 M1（以 VS 计） 为472.58 L/kg （图 18）！。

图 18 干式厌氧发酵罐单元分化的挥发性固体产甲烷量（2024 年）

目前我国在运行的干式厌氧系统运行成本约为 55~75 元/t，，，本项目干式厌氧系统的运行成本为46.52 元/t，，，拥有显著的成本优势！。

5.1.1 重要亏损品用度

干式厌氧和脱水系统运行的亏损品重要蕴含新鲜水、、、电能、、、蒸汽、、、絮凝剂和辅料等，，，其亏损量见图 19，，，凭据运行数据统计的处置单元垃圾消耗品用度为 32.82 元/t （表 2）！。辅料是指运行中投加的木屑和牛粪，，，细沼渣为厂区内湿式厌氧系统的发酵拔除物，，，未计入运行成本！。

图 19 处置单元垃圾的新鲜水、、、电能、、、蒸汽、、、絮凝剂的亏损量 （2024 年）

表 2 干式厌氧厨余垃圾处置设施的直接运行成本

5.1.2 运行守护用度守护复原出产，，，系统治理和机修人员共配置 3 人！。干式厌氧单元的人力用度约 8.5 元/t！。

设备维修守护用度很低，，，绝大部门设备实现免守护！。关键设备必要定期更换易磨损件和设备备件，，，如螺旋挤压机筛网、、、水泵机封等！。易磨损件和备件的用度约 5.2 元/t！。

干式厌氧发酵系统能够产生大量沼气，，，处置规模 100 t/d 的干式厌氧系统年产沼气约 4.346×106m³，，，沼气净化后用于发电和供热，，，为居民和工业企业提供清洁能源，，，可增长企业收入！。干式厌氧发酵产生的残渣富含有机质、、、氮、、、磷、、、钾等营养元素，，，可制作优质的有机肥料和泥土改进剂，，，销售给农业种植户、、、园艺场等，，，实现资源的循环利用和附加值提升！。

干式厌氧发酵技术在处置有机拔除物的同时，，，削减了传染物的排放！。相对于湿式厌氧发酵，，，干式厌氧发酵产生的沼液较少，，，可减轻沼液处置成本！。并且，，，处所当局会赐与项目肯定水平的环保嘉奖或税收优惠等，，，降低了企业的运营成本！。

重庆某厨余垃圾处置项目是我国干式厌氧发酵技术的优良示范，，，高效的卧式推流单轴搅拌干式厌氧发酵技术得到成功利用，，，通过 2024 年陆续稳定运行，，，得出干式厌氧发酵关键技术参数：日均容积产气率为 5.44 m³/m³，，，日均单元垃圾产气量为119.06 m³/t，，，沼气中甲烷含量不变在 55%~65%；；；罐内 pH 应节制在 7.0~8.0；；；发酵罐物料的 NH3-N 指标不变低于3500 mg/L 借鉴值，，，日均值为2795mg/L，，，未出现显著的氨氮克制；；；监测并节制 α 在0.3 的安全限值以下，，，其现实运行均匀值为 0.23；；；通过陆续增长辅料提高 C/N，，，保障了干式厌氧系统的不变运行；；；有效节制脱水残渣的产生量和含固率，，，脱水残渣量与进料量比值始终节制在 40% 以下；；；沼液量少，，，沼液的含固率不变低于 1.0%！。

同时，，，对数据进行分析，，，得到干式厌氧发酵在厨余垃圾处置中的关键节制指标：进料挥发性固体负荷 （以 VS 计） 均匀值为 10.50 kg/（m?·d）；；；挥发性固体分化率均匀值为 77.39%；；；单元分化的挥发性固体产甲烷量 （以 VS 计） 均匀值为 472.58L/kg，，，干式厌氧发酵技术的关键技术参数节制优良，，，保障了厨余垃圾干式厌氧发酵处置系统的不变和高效！。干式厌氧系统运行成本为 32.82 元/t，，，拥有显著的成本优势和经济效益！。

目前国内外对高含固率多物料混合的干式厌氧发酵理论钻研尚不完整，，，技术设备、、、工艺适应性等方面也存在诸多问题，，，必要通过科学钻研进一步索求干式厌氧发酵技术在垃圾物料性质地域性差距中的适应性和利用步骤！。

起源：环境卫生工程

作者：刘彬、、、张森、、、王立彤