沼气中一般含有55%左右的甲烷和45%左右的二氧化碳，还有极少量的硫化氢等杂质气体。为实现沼气与天然气能源的互通，研究中心开发了全套沼气提纯技术与撬装装备。

沼气脱硫：络合铁脱硫技术是一种以络合铁溶液为催化剂的湿式氧化还原脱除H2S的方法，它的特点是能一步将H2S转变成元素S，H2S的脱除率可达99%以上，H2S含量低至10ppm以下。络合铁脱硫技术是一种工艺简单、工作硫容高且环保无毒的新型脱硫技术，克服了传统脱硫工艺硫容量低、脱硫工艺复杂、副盐生成率高、环境污染严重等弊端。

沼气提纯技术与装备

络合铁脱硫

沼气脱碳：采用压力水洗技术对沼气进行脱碳，利用CO与 CH在水中溶解度差异显著，在加压条件下使 CO被水选择性吸收，实现甲烷高效富集；吸收水经减压解析再生，循环使用。该技术甲烷回收率＞98.5%，CO回收率＞70%，可在 40%–120% 的负荷区间稳定运行，该技术与撬装装备于2016年获得青岛市科技进步三等奖，完美适配养殖场、餐厨垃圾处理厂、垃圾填埋场等沼气产量波动场景，目前已成功推广了十余处千万方级生物天然气工程项目，是生物天然气制备领域的绿色高效核心技术。

压力水洗脱碳

2. 山东滨州无棣鸡粪制生物天然气产业化项目

建成时间：2018年

原料种类：鸡粪为主

发酵类型：多级仿生湿式厌氧发酵

运行规模：年处理鸡粪6万吨，年产生物天然气400万方

为进一步拓展沼气在能源体系中的应用并实现负碳利用，本中心还开展了：

（1）绿色甲醇和SAF等费托合成燃料是当前能源发展的热点，但其前体物质绿色合成气的生产受制于催化剂和气化工艺、气化炉等环节的不成熟，导致生物质直接气化制合成气难以实现产业化应用。基于此，中心开发了沼气干湿双重整制备合成气技术，实现了极具原子性价比的合成气制备，为生物甲醇、可持续航空燃油（SAF）和其他费托合成燃料的制备提供了新的绿色合成气制备途径。

沼气基绿色能源技术

（3）面向国际减碳以及航运业对绿色LNG的巨大需求，中心开发了沼气一步法联产LNG和LCO2技术，在实现低能耗沼气脱碳的同时，进一步提升产品附加值。制备的LNG便于运输，可为绿色海运提供能源；LCO2用于绿色化工或食品行业，实现了沼气的负碳利用。

（2）为避免可再生电力弃电并构建电能和化学能的互补能源系统，中心开发了沼气生物氢烷转化技术，将沼气中的CO2和绿电来源的H2通过产甲烷微生物的生物转化，转化为CH4，通过原位转化技术，厌氧反应器可直接产出CH4含量97%以上的沼气，既避免了沼气脱碳的成本，又可以与可再生电力形成互补，提供了多能互补的储能形式。

1. 黑龙江齐齐哈尔农业秸秆与牛粪制生物天然气产业集群项目

黑龙江齐齐哈尔生物天然气产业集群项目

项目由飞鹤乳业产业链公司投资于2019至2023年建设，以东北风干玉米秸秆和飞鹤牧场的牛粪为主要原料，目前已在克东县、克山县、甘南县、依安县建设4处生物天然气项目，每个项目年处理风干玉米秸秆4万吨、牛粪17万吨，年产生物天然气1080万Nm3，项目几乎无沼液排放。项目的厌氧发酵单元和沼气提纯单元全部采用中科聚能技术和装备，实现了高寒地区（最低至零下40℃）高效运行，得到了业主和行业的高度认可，克东项目成为《中国沼气行业双碳发展报告》封面工程。

《中国沼气行业双碳发展报告》封面图片（克东项目）

克东项目生产运行数据及第三方检测报告

3. 潍坊诸城舜沃鸡粪制生物天然气产业化项目

建成时间：2019年

原材料：鸡粪为主

发酵类型：多级仿生湿式厌氧发酵

运行规模：年处理鸡粪7.5万吨，年产生物天然气500万方

4. 徐州空港开发区畜禽粪污制生物天然气项目

建成时间：2021年

原料种类：畜禽粪污、秸秆

发酵类型：多级仿生半干式厌氧发酵

运行规模：年处理玉米秸秆2.1万吨、小麦秸秆1.8万吨和部分畜禽粪污，年产生物天然气500万方

5. 德州夏津县畜禽粪污制沼气项目

建成时间2024年

原料种类：畜禽粪污

发酵类型：多级仿生湿式厌氧发酵运行规模：年处理畜禽粪污10万吨，年产沼气发电700万度

截至目前，中科聚能已在全国累计推广示范工程20余处，包括无棣新洁能、诸城舜沃、徐州卫蓝、德州齐河、江西鹰潭、苏州吴江、内蒙兴安盟以及黑龙江克东、克山、甘南、依安等大型生物天然气类项目，达到年处理生物质废弃物总量超200万吨、年产生物天然气总量超1亿立方米、年减排二氧化碳达100万吨，产业化项目在发酵规模、产气效率、容积产气率等核心指标均达到国际先进乃至领先水平，取得了显著的示范效益，在成功治理生物质有机废弃物的同时，实现城乡建设和环境保护协调发展。

       （二）沼气/填埋气净化提纯项目

              1. 山东齐河县奥亚牧场沼气提纯项目

              2. 江西鹰潭市中船沼气提纯项目

              3. 江苏吴江市光大环保沼气提纯项目

              4. 江苏盐城市沼气提纯项目

              5. 威海乳山市沼气提纯项目

       （三）多元物料多级仿生干式厌氧发酵项目

应用案例

       （一）生物质废弃物制备生物天然气工程项目

              1. 黑龙江齐齐哈尔农业秸秆与牛粪制生物天然气产业集群项目

              2. 山东滨州无棣鸡粪制生物天然气产业化项目

              3. 潍坊诸城舜沃鸡粪制生物天然气产业化项目

              4. 徐州空港开发区畜禽粪污制生物天然气项目

              5. 德州夏津县畜禽粪污制沼气项目

截至目前，中科聚能已在全国累计推广示范工程20余处，包括无棣新洁能、诸城舜沃、徐州卫蓝、德州齐河、江西鹰潭、苏州吴江、内蒙兴安盟以及黑龙江克东、克山、甘南、依安等大型生物天然气类项目，达到年处理生物质废弃物总量超200万吨、年产生物天然气总量超1亿立方米、年减排二氧化碳达100万吨，产业化项目在发酵规模、产气效率、容积产气率等核心指标均达到国际先进乃至领先水平，取得了显著的示范效益，在成功治理生物质有机废弃物的同时，实现城乡建设和环境保护协调发展。

       （二）沼气/填埋气净化提纯项目

              1. 山东齐河县奥亚牧场沼气提纯项目

              2. 江西鹰潭市中船沼气提纯项目

              3. 江苏吴江市光大环保沼气提纯项目

              4. 江苏盐城市沼气提纯项目

              5. 威海乳山市沼气提纯项目

       （三）多元物料多级仿生干式厌氧发酵项目

应用案例

       （一）生物质废弃物制备生物天然气工程项目

              1. 黑龙江齐齐哈尔农业秸秆与牛粪制生物天然气产业集群项目

              2. 山东滨州无棣鸡粪制生物天然气产业化项目

              3. 潍坊诸城舜沃鸡粪制生物天然气产业化项目

              4. 徐州空港开发区畜禽粪污制生物天然气项目

              5. 德州夏津县畜禽粪污制沼气项目

截至目前，中科聚能已在全国累计推广示范工程20余处，包括无棣新洁能、诸城舜沃、徐州卫蓝、德州齐河、江西鹰潭、苏州吴江、内蒙兴安盟以及黑龙江克东、克山、甘南、依安等大型生物天然气类项目，达到年处理生物质废弃物总量超200万吨、年产生物天然气总量超1亿立方米、年减排二氧化碳达100万吨，产业化项目在发酵规模、产气效率、容积产气率等核心指标均达到国际先进乃至领先水平，取得了显著的示范效益，在成功治理生物质有机废弃物的同时，实现城乡建设和环境保护协调发展。

       （二）沼气/填埋气净化提纯项目

              1. 山东齐河县奥亚牧场沼气提纯项目

              2. 江西鹰潭市中船沼气提纯项目

              3. 江苏吴江市光大环保沼气提纯项目

              4. 江苏盐城市沼气提纯项目

              5. 威海乳山市沼气提纯项目

       （三）多元物料多级仿生干式厌氧发酵项目

应用案例

       （一）生物质废弃物制备生物天然气工程项目

              1. 黑龙江齐齐哈尔农业秸秆与牛粪制生物天然气产业集群项目

              2. 山东滨州无棣鸡粪制生物天然气产业化项目

              3. 潍坊诸城舜沃鸡粪制生物天然气产业化项目

              4. 徐州空港开发区畜禽粪污制生物天然气项目

              5. 德州夏津县畜禽粪污制沼气项目

截至目前，中科聚能已在全国累计推广示范工程20余处，包括无棣新洁能、诸城舜沃、徐州卫蓝、德州齐河、江西鹰潭、苏州吴江、内蒙兴安盟以及黑龙江克东、克山、甘南、依安等大型生物天然气类项目，达到年处理生物质废弃物总量超200万吨、年产生物天然气总量超1亿立方米、年减排二氧化碳达100万吨，产业化项目在发酵规模、产气效率、容积产气率等核心指标均达到国际先进乃至领先水平，取得了显著的示范效益，在成功治理生物质有机废弃物的同时，实现城乡建设和环境保护协调发展。

       （二）沼气/填埋气净化提纯项目

              1. 山东齐河县奥亚牧场沼气提纯项目

              2. 江西鹰潭市中船沼气提纯项目

              3. 江苏吴江市光大环保沼气提纯项目

              4. 江苏盐城市沼气提纯项目

              5. 威海乳山市沼气提纯项目

       （三）多元物料多级仿生干式厌氧发酵项目

应用案例

       （一）生物质废弃物制备生物天然气工程项目

              1. 黑龙江齐齐哈尔农业秸秆与牛粪制生物天然气产业集群项目

              2. 山东滨州无棣鸡粪制生物天然气产业化项目

              3. 潍坊诸城舜沃鸡粪制生物天然气产业化项目

              4. 徐州空港开发区畜禽粪污制生物天然气项目

              5. 德州夏津县畜禽粪污制沼气项目

截至目前，中科聚能已在全国累计推广示范工程20余处，包括无棣新洁能、诸城舜沃、徐州卫蓝、德州齐河、江西鹰潭、苏州吴江、内蒙兴安盟以及黑龙江克东、克山、甘南、依安等大型生物天然气类项目，达到年处理生物质废弃物总量超200万吨、年产生物天然气总量超1亿立方米、年减排二氧化碳达100万吨，产业化项目在发酵规模、产气效率、容积产气率等核心指标均达到国际先进乃至领先水平，取得了显著的示范效益，在成功治理生物质有机废弃物的同时，实现城乡建设和环境保护协调发展。

       （二）沼气/填埋气净化提纯项目

              1. 山东齐河县奥亚牧场沼气提纯项目

              2. 江西鹰潭市中船沼气提纯项目

              3. 江苏吴江市光大环保沼气提纯项目

              4. 江苏盐城市沼气提纯项目

              5. 威海乳山市沼气提纯项目

       （三）多元物料多级仿生干式厌氧发酵项目

应用案例

       （一）生物质废弃物制备生物天然气工程项目

              1. 黑龙江齐齐哈尔农业秸秆与牛粪制生物天然气产业集群项目

              2. 山东滨州无棣鸡粪制生物天然气产业化项目

              3. 潍坊诸城舜沃鸡粪制生物天然气产业化项目

              4. 徐州空港开发区畜禽粪污制生物天然气项目

              5. 德州夏津县畜禽粪污制沼气项目

截至目前，中科聚能已在全国累计推广示范工程20余处，包括无棣新洁能、诸城舜沃、徐州卫蓝、德州齐河、江西鹰潭、苏州吴江、内蒙兴安盟以及黑龙江克东、克山、甘南、依安等大型生物天然气类项目，达到年处理生物质废弃物总量超200万吨、年产生物天然气总量超1亿立方米、年减排二氧化碳达100万吨，产业化项目在发酵规模、产气效率、容积产气率等核心指标均达到国际先进乃至领先水平，取得了显著的示范效益，在成功治理生物质有机废弃物的同时，实现城乡建设和环境保护协调发展。

       （二）沼气/填埋气净化提纯项目

              1. 山东齐河县奥亚牧场沼气提纯项目

              2. 江西鹰潭市中船沼气提纯项目

              3. 江苏吴江市光大环保沼气提纯项目

              4. 江苏盐城市沼气提纯项目

              5. 威海乳山市沼气提纯项目

       （三）多元物料多级仿生干式厌氧发酵项目

应用案例

       （一）生物质废弃物制备生物天然气工程项目

              1. 黑龙江齐齐哈尔农业秸秆与牛粪制生物天然气产业集群项目

              2. 山东滨州无棣鸡粪制生物天然气产业化项目

              3. 潍坊诸城舜沃鸡粪制生物天然气产业化项目

              4. 徐州空港开发区畜禽粪污制生物天然气项目

              5. 德州夏津县畜禽粪污制沼气项目

1. 山东齐河县奥亚牧场沼气提纯项目

建成时间：2025年

技术与装备应用：沼气提纯单元全套设备（沼气络合铁脱硫、压力水洗脱碳、分子筛脱水）

处理规模：日提纯5万方沼气

2. 江西鹰潭市中船沼气提纯项目

建成时间：2025年

技术与装备应用：沼气提纯单元全套设备（沼气络合铁脱硫、压力水洗脱碳、分子筛脱水）

处理规模：日提纯3.5万方沼气

3. 江苏吴江市光大环保沼气提纯项目

建成时间：2025年

技术与装备应用：沼气提纯单元全套设备（沼气络合铁脱硫、压力水洗脱碳、分子筛脱水）

处理规模：日提纯2.5万方沼气

该项目为国内首套垃圾渗滤液沼气水洗提纯装置

4. 江苏盐城市沼气提纯项目

建成时间：2025年

技术与装备应用：沼气提纯单元全套设备（沼气络合铁脱硫、压力水洗脱碳、分子筛脱水）

处理规模：日提纯5万方沼气

5. 威海乳山市沼气提纯项目

建成时间：2026年

技术与装备应用：沼气提纯单元全套设备（沼气络合铁脱硫、压力水洗脱碳、分子筛脱水）

处理规模：日产3万方生物天然气

内蒙古兴安盟多元物料多级仿生干式厌氧发酵项目

项目位于内蒙古兴安盟，针对多元物料处理及资源化利用场景，采用高温多级仿生厌氧发酵装置，装置物料处理量30吨/天；产气能力2000立方米/天。反应器容积产气率≥3，发酵浓度超过18%，冬季可稳定产气。该项目是我国*多级仿生干式厌氧发酵的产业化项目，于2025年成功实现产业化运行验证。

技术原理：从厌氧发酵的基本原理出发，厌氧发酵过程可分为水解、酸化、产乙酸、产甲烷等阶段，涉及的微生物种类多种多样。各阶段的主要代谢过程不同，参与的主要微生物功能类群不同，最适反应条件也不同，甚至存在中间产物对整个厌氧消化进程的抑制作用。同时，由于理化特性的差异，不同物料也具有不同的限速步骤，这决定了组成复杂的多元物料的发酵必然是多步多级过程。传统的单级发酵模式只能为厌氧消化提供一个混沌的空间，限制了不同微生物功能类群的分布及活性，进而影响了多元复杂物料的产能效率。根据厌氧发酵的多阶段多种群理论，多级厌氧发酵可以为厌氧发酵的各个阶段提供必要的空间间隔，使不同发酵阶段的功能菌群在各自分区内富集驯化，提升各分区的发酵效率，从而大副降低发酵物料的降解周期、提升整体发酵效率。同时，多级发酵还可以将不同原料的限速步骤分割在不同的反应器模块中，有针对性的优化各反应单元中的反应条件，以提高该反应阶段功能类群的丰度及活性，从而更高效的突破限速步骤。综上，多级仿生发酵不仅有望大幅提升发酵效率，而且可以广泛适用于多种类和复杂原料的多元化处理。

多级仿生厌氧发酵技术及反应器

技术先进性：通过仿生牛胃消化系统，创新性的开发出多级仿生厌氧发酵技术，并开发出了多级仿生湿式、半干式、干式等系列高效厌氧发酵反应器，充分提升厌氧发酵各阶段效率和稳定性。该技术的开发在2016年即被院士领衔的专家组鉴定为“技术水平国内领先、国际先进”。近年来持续创新，核心技术指标继续有效提升，目前已达到秸秆产气率500m3/tVS，多级仿生半干式厌氧发酵容积产气率达1.5，多级仿生干式厌氧发酵容积产气率达3.5，达到国际领先水平。该技术突破现有厌氧发酵技术的效率限制、原料限制和场景限制，为各种生物质废弃物物料、各种应用场景提供普适性、革命性的技术与国产化装备方案，可有力推动产业快速发展。

开发的多级仿生厌氧发酵系列反应器