[发明专利]一种生物质垃圾批式微生物发酵处理系统及处理方法

说明书

本发明公开了一种微生物发酵处理系统及使用该系统进行微生物发酵处理有机生物质垃圾的方法。所述处理系统包括：微生物发酵反应器、渗滤液存储及回用装置、沼气焚烧装置、沼气净化装置和除臭装置。根据本发明的微生物发酵处理系统将好氧‑厌氧‑好氧集成在一个设备内，整体设备结构紧凑，节约设备投资和运行成本，最大化的利用了垃圾中的有机物，实现有机生物质垃圾高浓度厌氧发酵产沼气和有机肥。有机生物质垃圾经过初步粉碎，直接进入发酵罐，发酵过程不需要补充水分，生物质垃圾在反应器内连续实现发酵工艺的转化。

技术领域

本发明属于固体生物质废弃物资源化处理领域，具体而言，本发明涉及有机生物质垃圾处理的系统和方法。

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，随着垃圾分类的开展，生活垃圾中的有机生物质垃圾被分离出来，亟需配套的处理方法及设备。同时，在广泛的农业农村区域，农业秸秆、禽畜粪污等生物质垃圾资源量巨大，通过技术手段将生物质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。

生物质垃圾主要包括厨余物、餐厨垃圾、农业秸秆、禽畜粪便、农产品加工废弃物等。目前我国生物质垃圾主要处理方式有：填埋法、焚烧法、堆肥法和厌氧发酵法。

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。

堆肥技术是依靠自然界广泛分布的微生物在好氧条件下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。好氧堆肥过程中，有机质消耗产生热量，发酵温度在50-60℃，实现有机物的无害化处理。但好氧过程中有机物转变为二氧化碳和水，也造成了资源的浪费。现有的好氧发酵设备包括槽式、条垛式、立式和滚筒式等。好氧发酵过程为了调节含水率和防止酸化，在发酵过程中添加大量的辅料(稻壳、花生壳和秸秆等)

厌氧消化可减少有机生物质垃圾的污染和二氧化碳排放量，同时产生可以利用的沼气。厌氧消化工艺分为湿式和干式，湿式厌氧消化含固率通常在10％以下，为了调整含固率，通常要加入大量水，发酵结束后产生大量的沼液，而沼液的处理费用非常高。干式厌氧消化是指城市有机生物质垃圾、秸秆、畜禽粪便等原料(干物质浓度在20％左右)，通过厌氧菌将其分解为CH₄、CO₂、H₂S等气体的消化工艺，干式厌氧发酵含固率很难再提高，主要原因是高浓度发酵过程容易酸化，导致系统的产甲烷效率低。干式厌氧消化具有占地小、加热能耗低、有机负荷高等优点，可避免湿式发酵的不足，污染环境小。

在固体生物质有机垃圾干式厌氧发酵方面，我国仍处于起步探索阶段，主要难题在于过程的低效和不稳定性，启动速度慢，产气效率低，含固率低，特别是发酵过程容易酸化，且由于我国生活垃圾分类收集技术不成熟，导致有机生物质垃圾成分非常复杂。在发酵过程中为了控制含固率，还需要补加水分，在发酵过程中产生大量的沼液，而沼液如果得不到有效利用，则可能成为一种高浓度有机废水。

目前，对于有机生物质垃圾干式发酵处理设备大部分采用单一的好氧或者厌氧处理过程，有机垃圾处理不彻底或者造成资源的浪费，处理设备复杂，造成运行能耗高和管理复杂。例如，专利“城市生活垃圾处理方法CN103272829A”、“一种生物处理城市有机垃圾及农业有机废物的工艺及装置CN 104384170 A”都采用单一的厌氧发酵过程，直接将有机生物质垃圾进行厌氧固体发酵，在发酵过程中容易酸化，导致产甲烷失败，而且厌氧后的残渣还需要进行固液分离，分离后的残渣再进行好氧处理，整个操作过程复杂，需要的设备多。为了物料传送过程中避免堵塞，还需要对垃圾进行分类，增加了操作的复杂性；为了提高甲烷的产率，还需要进行发酵过程中对发酵设备进行加热处理。