期刊名：Methane

期刊主页：https://www.mdpi.com/journal/methane

厌氧消化（Anaerobic Digestion，AD）技术在有机废弃物转化领域发挥着关键作用，其消化过程最终产物为沼气。目前，该技术已广泛应用于各类有机废弃物的处理，包括畜禽粪便、市政垃圾以及农业残留物、杂草、果蔬废弃物等植物生物质。作为最主流的废弃物能源化技术之一，全球范围内已建成数千个大型厌氧消化系统和数百万个小型装置。该技术不仅是处理有机废弃物的首选方案，更是获取清洁可再生能源的重要途径。

厌氧消化技术具有多重优势：既能生产可再生能源，又能实现废弃物资源化，同时通过减少温室气体排放改善公共卫生状况并提升社会经济水平。面对不可再生能源快速枯竭带来的诸多不可逆后果——包括制约经济发展、威胁国家安全、破坏生态环境、加剧气候变化等问题，沼气技术通过利用能源作物、农林残余物、有机废弃物、高浓度有机废水等可再生生物资源中的生化组分，为我们提供了可持续、经济且环境友好的能源解决方案。

近年来，随着能源回收技术的突破性进展，厌氧消化技术取得了显著进步。此次主要分享“厌氧消化工艺在废弃物能源化转化的应用，旨在集中展示该领域的最新研究成果。

1. Biogas and Syngas Production from Sewage Sludge: A Sustainable Source of Energy Generation

污泥转化为沼气与合成气：可持续能源生产新途径

Methane 2023, 2(2), 192–217; https://doi.org/10.3390/methane2020014

文章亮点：

（1）本研究系统探讨了厌氧消化与气化技术在污水污泥能源化转化中的应用，论证了这两种技术作为可持续废弃物处理方案的显著优势与发展潜力。

（2）针对污水污泥厌氧消化与气化过程中的关键技术瓶颈，研究提出了具有工程实践价值的解决方案与优化策略。

（3）研究重点揭示了污泥特性（如高灰分、高含水量等）对气化与厌氧消化效率的影响机制，指出这些因素可能引发烧结、团聚及焦油生成等工艺问题。

（4）研究表明，预处理技术虽需额外能耗与运营成本，但能有效促进有机物分解，显著提升沼气与合成气产率。研究进一步量化分析了不同预处理技术的能效平衡点。

2. Anaerobic Digestion Remediation in Three Full-Scale Biogas Plants through Supplement Additions

添加剂强化厌氧消化工艺在规模化沼气工程中的修复应用研究

Methane 2023, 2(3), 265-278; https://doi.org/10.3390/methane2030018

文章亮点：

本研究基于希腊北部三座规模化沼气厂的工程实践，系统探究了添加剂对厌氧消化工艺的优化效果，主要发现如下：

（1）添加剂通过三重作用提升系统性能：促进沼气产量提升；降低大气污染物排放；有效缓解氨抑制效应，从而显著提高工程经济效益。

（2）在BG01和BG03厂区开展为期两个月的沸石投加试验，累计投加8.4吨，结果显示总氨氮浓度得到显著控制。

（3）针对BG02厂区微量元素缺乏问题，实施为期60天的周投加方案（5 kg微量元素混合物/周），结果表明添加剂可以稳定厌氧消化性能，并且抑制现象得到有效缓解。

3. Technical–Economic Analyses of Electric Energy Generation by Biogas from Anaerobic Digestion of Sewage Sludge from an Aerobic Reactor with the Addition of Charcoal

污泥厌氧消化-生物炭强化产沼及发电系统的技术经济分析

Methane 2024, 3(4), 595-616; https://doi.org/10.3390/methane3040034

文章亮点：

（1）本研究创新性地采用生物炭作为共消化基质与产沼气催化剂，系统评估了污水污泥厌氧消化过程的能源回收潜力。研究证实，生物炭的添加可显著提升厌氧消化体系的甲烷产率与能源转化效率。

（2）经济评估显示：对于发电容量为2000 kW的污水处理厂，在95.28美元/MWh的电价政策下，项目内部收益率（IRR）可达15%甚至更高，具有显著的经济可行性。

（3）环境效益分析指出，该技术路线在2000 kW发电规模下，每年可减少2307.97吨CO₂当量的温室气体排放，环境经济效益突出。

4. Anaerobic Co-Digestion of Vinasse and Pentose Liquor and the Role of Micronutrients in Methane Production within Sugarcane Biorefineries

甘蔗生物炼制废液厌氧共消化及微量元素对产甲烷作用的影响研究

Methane 2023, 2(4), 426-439; https://doi.org/10.3390/methane2040029

文章亮点：

（1）本研究系统考察了甘蔗生物炼制过程中产生的一代酒糟（1G）、二代酒糟（2G）与戊糖液的厌氧共消化特性，揭示了其在生物质能源回收方面的可持续应用潜力。

（2）实验数据显示，共消化体系使底物降解率提升至95%，其中2G酒糟表现出最优的生化产甲烷潜力（BMP），达到631 ± 6 NmL CH₄/gTVS。

（3）微量元素分析发现，高浓度铁（Fe：285 ± 15 mg/L）和高浓度镍（Ni：32 ± 4 mg/L）会抑制甲烷生成，而共消化策略可有效改善单一底物消化性能较差的物料。

（4）动力学研究表明，共消化系统具有最高的比产甲烷速率（20±1 NmL CH₄/gTVS·d），且较单一1G酒糟消化的延滞期缩短19%，显著提升了系统运行效率。

5. Long-Term Anaerobic Structured Fixed-Bed Reactor Operation for Domestic Sewage Treatment: Performance and Metal Dynamics

生活污水厌氧固定床结构化反应器的长期运行：效能与金属迁移特性研究

Methane 2024, 3(3), 421-436; https://doi.org/10.3390/methane3030024

文章亮点：

（1）本研究通过长达614天的连续运行实验，系统考察了厌氧固定床结构化反应器（ASTBR）在不同水力停留时间（HRT：12、8、6和5小时）下处理生活污水的长期运行特性。

（2）研究结果表明：平均化学需氧量（COD）平均去除率达70%，即使在HRT降低的情况下仍保持稳定处理效能，证明了其在生活污水处理中的可行性。

（3）出水挥发性脂肪酸（VFA）浓度稳定在20.4 ± 3.3 mg/L，系统pH值始终维持在7.2 ± 0.1的适宜范围。

（3）在HRT为12 h时，流出物中的微量金属（TM）浓度出现暂时性富集现象，随着运行时间延长，各金属浓度逐渐降低并稳定达标，最终出水所有检测金属（Ba、Cr、Fe、Mn、Ni、Pb、Se、Zn等）均满足巴西排放标准。