1.一种有机生物质垃圾三段式集成处理系统,包括以下部分:
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;
所述三段式发酵反应器分为第一微好氧区域、第二厌氧区域和第三好氧区域,彼此由隔板间隔分开;
其中,所述第一微好氧区域具有:第一进料口,用于接收有机生物质垃圾物料,第一气体出口,用于排出所述第一微好氧区域中的气体;
所述第二厌氧区域具有:第二进料口,用于接收来自所述第一微好氧区域的物料,第二气体出口,用于排出所述第二厌氧区域中的气体;
所述第三好氧区域具有:第三进料口,用于接收来自第二厌氧区域的物料,第三气体出口,用于排出所述第三好氧区域中的气体,第三出料口,用于排出所述第三好氧区域内的物料;
所述三段式发酵反应器还具有贯穿所述第一微好氧区域、第二厌氧区域和第三好氧区域的同轴中心搅拌轴,在水平方向上形成推流的结构,用于实现三个区域中物料的同时搅拌,促进物料的混合和移动。
2.根据权利要求1所述的处理系统,其特征在于,所述螺旋进出料装置包括第一螺旋进出料装置和第二螺旋进出料装置,所述第一螺旋进出料装置一端深入所述第一微好氧区域,另一端连接所述第二厌氧区域的所述第二进料口,用于将所述第一微好氧区域中的物料输送至所述第二厌氧区域中,所述第二螺旋进出料装置一端深入所述第二厌氧区域,另一端连接挤压脱水机,将物料首先进行脱水,所述挤压脱水机连接所述第三好氧区域的所述第三进料口,用于将所述第二厌氧区域中的物料输送至所述第三好氧区域中。
3.根据权利要求1所述的处理系统,其特征在于,所述外部循环盘管为水循环盘管,用于所述第一微好氧区域、第二厌氧区域和第三好氧区域之间的循环传热。
4.根据权利要求1所述的处理系统,其特征在于,所述除臭装置分别连接所述第一微好氧区域的所述第一气体出口和所述第三好氧区域的所述第三气体出口,用于去除气体臭味。
5.根据权利要求1所述的处理系统,其特征在于,所述同轴中心搅拌轴上垂直搅拌轴的不同位置设置有固定搅拌桨叶,在所述第一微好氧区域和所述第三好氧区域中桨叶间距设置在20-50cm之间,在所述第二厌氧区域中桨叶间距设置在0.5-2m之间,桨叶在搅拌轴上呈螺旋分布;
优选地,所述第一微好氧区域、第二厌氧区域和第三好氧区域均配置有压力表、温度计、氧气浓度传感器、溶解氧浓度传感器;
优选地,所述第一微好氧区域第三好氧区域均设置穿孔曝气管,用于向两个区域中鼓入空气或氧气;
优选地,所述三段式发酵反应器为长方体或圆柱形或u形,采用钢筋混凝土结构、碳钢或者不锈钢材质;
优选地,根据本发明的所述处理系统,包括沼气收集装置,用于收集产自所述第二厌氧区域的沼气。
6.一种有机生物质垃圾三段式集成处理方法,包括以下步骤:
1)有机生物质垃圾粉碎
不经历分拣过程,将含有杂质的有机生物质垃圾直接进行粉碎处理,至粒径小于100mm;
2)微好氧处理
将步骤1)中粉碎处理的粒径小于100mm加入上述有机生物质垃圾三段式集成处理系统中所述三段式发酵反应器中的所述第一微好氧区域中,鼓入空气或纯氧气,保持所述第一微好氧区域中氧气体积含量为1%-10%,微好氧处理3-5天,发酵温度30-60℃。通过氧气浓度传感器监控氧气浓度,并由此控制鼓风机的工作时间,从而控制氧气含量。
3)厌氧发酵处理
将步骤2)中经过微好氧处理的物料通过所述第一螺旋进出料装置输送至所述第二厌氧区域中,密闭第二厌氧区域并将温度保持在35-65℃之间,进行厌氧发酵处理,所述厌氧发酵处理中的物料的含水率约60-80%左右,产生的沼气由所述第二气体出口排出,经过所述除臭装置除臭后由所述沼气收集装置收集,经过厌氧发酵处理的物料经过所述第二螺旋进出料装置输送至挤压脱水机,将物料首先进行在线挤压脱水,将物料含水率降至40%-60%,滤液通过所述第二螺旋进出料装置回流至所述第二厌氧区域内部。
4)好氧发酵处理
将步骤3)中经过挤压脱水后的物料输送至所述第三好氧区域中,通过好氧微生物的作用,将物料进行进一步降解和降低含水率,该好氧发酵过程温度为50-65℃。
7.根据权利要求6所述的处理方法,其特征在于,其中所述微好氧处理、厌氧发酵处理和好氧发酵处理采用同轴中心搅拌轴搅拌,所述同轴中心搅拌轴上垂直搅拌轴的不同位置设置有固定搅拌桨叶,在所述第一微好氧区域和所述第三好氧区域中桨叶间距设置在20-50cm之间,在所述第二厌氧区域中桨叶间距设置在0.5-2m之间,桨叶在搅拌轴上呈螺旋分布。
8.根据权利要求6所述的处理方法,其特征在于,通过鼓风机向所述微好氧处理和好氧发酵处理提供氧气或空气,根据氧气浓度和温度向两个区域内鼓入氧气或空气。
9.根据权利要求6所述的处理方法,其特征在于,所述微好氧处理、厌氧发酵处理和好氧发酵处理产生的气体通过管道收集后进行除臭处理,更优选地,由厌氧发酵处理产生的沼气通过所述沼气收集装置进行收集。
10.根据权利要求6所述的处理方法,其特征在于,采用水循环盘管进行传热,将好氧发酵处理产生的热量传递到厌氧发酵处理区域,为厌氧发酵过程保温和升温,降低整个发酵过程的能耗。