[发明专利]一种有机生物质垃圾三段式集成处理系统及方法

说明书

本发明公开了一种有机生物质垃圾三段式集成处理系统以及有机生物质垃圾的处理方法，所述处理系统包括：三段式发酵反应器、螺旋进出料装置、外部循环盘管和除臭装置。根据本发明的系统通过集成微好氧、厌氧和好氧过程，对厨余垃圾进行微好氧预处理，避免在厌氧过程酸化导致的运行不稳定问题；其次采用卧式推流和一体化慢搅拌的方式，提高厌氧过程的传质和传热效率；第三采用多级螺旋输送的方式将物料在微好氧、厌氧及好氧过程中实现在线传送，克服物流流动性差和堵塞的问题。该工艺实用性强，连续高效，很好地解决了城市厨余垃圾所带来的环境问题，并资源化综合利用这些废物，适用于对易生物降解有机废物的环保治理。

技术领域

本发明属于有机生物质废弃物资源化处理领域，具体而言，本发明涉及 一种针对有机生物质垃圾，特别是厨余垃圾的三段式集成处理系统及处理方 法。

背景技术

我国正面临环境和能源的双重压力，随着经济和城市化进展的加速，全 国能源消耗巨大，大城市中2/3面临垃圾围城的困境。通过技术手段将生活 垃圾变为可利用资源，在一定程度上可以缓解我国能源和环境的危机。城市 垃圾种类主要包括厨余物、废纸、废塑料、废织物、废金属、砖瓦渣土、粪 便及废旧电器和绿化废物等。在没有进行垃圾分类前，这些混合垃圾的主要 处理方式为：填埋法、焚烧法和堆肥法。

其中，填埋技术不能实现垃圾中有机生物质垃圾的资源化处理，浪费了 能源。目前，已被许多发达国家明令禁止，我国也逐渐减少该处理方法的使 用。焚烧技术是当前发达国家广泛采用的一种城市生活垃圾处理技术。但是 焚烧技术面临基建投资及运转费用较高，存在烟气污染问题，且设备投资巨 大。堆肥技术是在好氧条件下依靠自然界广泛分布的微生物将可生物降解的 有机物向稳定的腐殖质进行生化转化的微生物学过程，通过堆肥，控制发酵 过程的温度基本实现可腐烂垃圾的资源化、无害化处理。目前处理生活垃圾 的主流技术依然是填埋和焚烧，堆肥使用的较少。

随着垃圾分类在全国范围内的进行，城市垃圾中的厨余垃圾部分被单独 分离出来，这部分垃圾中的有机质含量高、易腐烂，如果按照传统的填埋、 焚烧和堆肥处理，将造成能源的浪费。

目前，针对厨余垃圾处理技术及设备主要分为两大类，一是好氧发酵技 术，在有氧条件下，厨余垃圾中的有机质大部分转化为二氧化碳，发酵过程 温度升高至50-60℃，虽然实现了有机质的稳定化和无害化处理，发酵产物 可以作为有机肥或者土壤改良剂，但在发酵过程中需要调节含水率，没有回 收其中的能源，大量的有机物被转化为二氧化碳，造成能源的浪费；二是厌 氧消化技术，厌氧消化可减少厨余垃圾的污染和二氧化碳排放量，同时产生 沼气，在能源匮乏的今天，受到了越来越多的关注。

厌氧消化工艺分为湿式和干式，湿式厌氧消化技术通常控制含固率在 10％以下，在厌氧状态下将厨余垃圾转化为沼气，为了发酵物料的充分混合 和搅拌，通常需要在发酵过程中添加水，发酵后的残渣需要排出后再进行脱 水然后好氧堆肥，最后形成有机肥产品。在整个过程中产生大量的高浓度沼 液废水，而高浓度有机废水的处理难度非常大且成本高，例如熟悉的垃圾渗 滤液。干式厌氧消化是指城市厨余垃圾(干物质浓度在15～40％)，通过厌氧 菌将其分解为CH₄、CO₂等气体的消化工艺。干式厌氧消化优点是原料的干物质浓度高、占地小、加热能耗低、预处理要求低、有机负荷高等优点，不 需要加水稀释，可避免传统方法不足，但会导致进出料困难、传热传质不均 匀等缺点。

虽然干式厌氧发酵作为一个有潜力的厨余垃圾处理方法，但由于其具有 一些工艺技术上的难点，限制了其大规模应用，主要是以下四方面的原因：

1、含固率提高后有机质浓度增加，发酵起始阶段体系容易酸化，而甲烷 菌的适宜环境为中性或者弱碱性，酸化导致产甲烷过程难以控制，甚至难以 启动；

2、干式厌氧发酵过程物料为固态，没有流动性，造成物料难以进出厌氧 反应器，缺乏高效的固态物料进出设备；

3、干式厌氧发酵后的物料还需要进行脱水及进一步好氧处理；