本技术利用烟气余热和极端嗜热菌群协同作用，对城市有机垃圾进行超高温生物干化处理。通过高温烟气作为外热源，结合驯化得到的富含极端嗜热菌群的接种物料，实现垃圾生物干化的高效处理。
背景技术
随着我国城镇化建设推进，城市有机垃圾(如餐厨垃圾，城市污泥等)产量逐年递增，给我国的生态环境造成了极大压力。针对城市有机垃圾特性，挖掘其资源化潜力，推动垃圾能源回收利用，实现其无害化处置，成为我国垃圾处理行业的迫切需求。然而，高含水率是制约城市有机垃圾能源化利用的瓶颈问题。传统热干化技术主要依赖不可再生能源，能耗较高，且能量效率较低。因此，为应对城市有机垃圾减量化、能源化利用的迫切需求，亟需寻求一种节能、高效、环保的干燥预处理技术。
生物干化以内源生物代谢产热驱动水分蒸发，借助通风促进水蒸气脱除，被认为是一种零二次污染、利于清洁技术，具有良好的环境效益和应用前景。如专利202010584395.X公开了一种通过分段式曝气加速生物干化的方法，根据不同阶段制定不同曝气量，最大化发挥微生物产热去除水分的作用。然而，由于传统生物干化体系温度相对较低，处理周期仍相对较长(12-15d)，产物含水率仍较高(30％-35％)，不能满足燃烧利用需求。
嗜热菌群是生物干化体系代谢产热的核心，常规发酵体系嗜热菌群多以兼性或专性嗜热菌为主，存在一定的温度局限性(＆lt;70℃)。作为一类特殊的嗜热菌，极端嗜热菌具有高代谢活性和强产热性能，在垃圾超高温发酵领域引起广泛关注。如专利201710786427.2公开了一种处理蔬菜废弃物的超高温堆肥方法，通过接种堆肥复合菌剂实现最高堆温70℃以上，灭活潜在病原菌，同时完成蔬菜废弃物腐殖质转化。然而，超高温发酵体系微生物自发热调节，发酵过程菌群结构不断演替，不能维持体系产热的稳定供给，致使处理过程高温期间较短。
发明人前期研究发现外热源辅助可以有效强化生物干化体系碳源代谢产热(Chemosphere,2021,272:129875；Waste Management,2018,80:327-338)。外热源可以稳固功能菌群结构，激发生物降解潜能，强化体系菌群协同代谢，实现碳源降解产热增效，维持体系稳定高温运行，保持生物热主导促进体系水分蒸发，显著缩短生物干化周期。然而，外源热辅助通过电加热方式能耗较高，换热器可进行废热回收，通过反应器热传导方式进行加热，物料间传热效率较低。因此，为实现生物干化系统快速启动，仍需寻求一种节能、高效的热辅助方式。
垃圾焚烧厂、燃煤电厂等焚烧炉或锅炉燃烧过程会排出大量的高温烟气，换热除尘后烟气温度仍可达到150-200℃，具有一定的热量回收潜能。同时，此时烟气中含有大量SO2
、NOX
等污染物，后续需脱硫脱硝处理，烟气净化成本较高。研究发现烟气中污染物可通过生物好氧发酵体系进行有效脱除(陈峰，生活垃圾高温好氧生物干化技术研究及应用，华南理工大学)，去除垃圾中的恶臭污染物，不会对周围环境造成危害。由此可见，高温烟气余热不仅可以为生物干化过程嗜热菌群提供了适宜的生存温度，原位驱动水分蒸发，同时可以通过生物代谢实现烟气中污染物进一步净化。
鉴于极端嗜热菌在生物干化体系良好的代谢潜力，以及高温烟气余热利用的节能优势，发明人提出利用高温烟气辅助升温，激发嗜热菌群代谢产热，延长生物干化高温期，通过生物超高温促进垃圾干燥处理，充分发挥生物干化和热风干化技术的各自优点，为城市有机垃圾高效、节能干燥提供新的策略。
实现思路