CN114378105A - 一种餐厨垃圾与纤维素生物质协同的多级处理系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种餐厨垃圾与纤维素生物质协同的多级处理系统及方法，一种餐厨垃圾与纤维素生物质协同的多级处理系统，其特征在于：该系统包括：前处理系统，用于去除所述餐厨垃圾中的杂物和油脂，并与纤维素生物质混合破碎，获得合适碳氮比的混合原料；水热预处理系统，与所述前处理系统连接，以对所述混合原料进行水热水解，获得水解浆液；余热回收系统，与所述水热预处理系统连接，以回收所述水解浆液的余热，用于混合原料水解前的预热；暗发酵产氢系统，与所述水热预处理系统连接，以利用所述水解浆液进行暗发酵产氢；本发明可广泛应用于农业、环保、能源等领域。
Description
技术领域
本发明属于有机固体废弃物资源化处理领域，具体涉及一种餐厨垃圾与纤维素生物质协同的多级处理系统及方法。
背景技术
餐厨垃圾主要是指居民日常生活及食品加工过程中产生的食品类有机废弃物。除水外，其成分以碳水化合物、脂肪、蛋白质及少量无机盐为主。虽然餐厨垃圾的相对含水率高，易腐败变质，但丰富的有机物含量也使其具有相当的资源化利用潜力。
目前国内外针对餐厨垃圾废弃物的处理工艺主要有填埋、焚烧、好氧堆肥、直接烘干作饲料、厌氧发酵等。其中，填埋处理会占用大量土地，还存在渗滤液的地下浸出及填埋气的露天排放等问题。焚烧处理则因为餐厨垃圾中较高的水分含量而需消耗大量能源。况且，这两种处理方式均未实现餐厨垃圾的资源化利用，不符合节能减排和循环经济的要求。而在餐厨垃圾资源化处理技术中，好氧堆肥的堆肥周期长，又因为餐厨垃圾中的油脂和盐分含量较高，易产生污水和臭气等二次污染。直接烘干做饲料的过程不仅消耗大量热能，还因为存在饲料同源性污染的生态风险而逐渐被禁止。相比之下，作为一种利用厌氧微生物，将有机底物高效降解并生成清洁能源(生物氢气和生物甲烷)的技术，厌氧发酵能有效实现餐厨垃圾的“减量化、无害化、资源化”处理，符合国家鼓励的节能环保和新能源的战略发展要求，具有显著的环境增值效益。
常见的餐厨垃圾厌氧发酵技术一般以餐厨垃圾作为单一底物直接进行一步法产甲烷或产氢，发酵过程中往往存在原料水解与细菌消化速率不匹配、发酵环境营养元素比例不适宜、气相产物产出率低且其他副产物对环境造成二次污染等问题。因此，在保证餐厨垃圾得到快速高效的发酵转化的同时，实现对原料残余及副产物的有效处理，既提高能源产出，也增加环境效益，是餐厨垃圾高效处理及能源化利用中亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种餐厨垃圾与纤维素生物质协同的多级处理系统及方法。
本发明的技术方案是：一种餐厨垃圾与纤维素生物质协同的多级处理系统，其特征在于：该系统主要包括：
前处理系统，用于去除所述餐厨垃圾中的杂物和油脂，并将处理后的餐厨垃圾与纤维素生物质混合破碎，为后续转化提供合适碳氮比的原料。
水热预处理系统，与所述前处理系统连接，以对餐厨垃圾和纤维素生物质的混合原料进行水热水解，获得水解浆液，使后续发酵中的原料水解与细菌消化速率相匹配。
余热回收系统，与所述水热预处理系统连接，以回收所述水解浆液的余热，用于混合原料水解前的预热。
暗发酵产氢系统，与所述水热预处理系统连接，以利用所述水解浆液进行暗发酵产氢。
氢气净化提纯系统，与所述暗发酵产氢系统连接，以对发酵所得氢气进行提纯并储存。
发酵产甲烷系统，与所述暗发酵产氢系统连接，以利用产氢发酵尾液进行发酵产甲烷，使原料充分转化，并提高发酵气相产物得率。
热电联产系统，与所述发酵产甲烷系统和水热预处理系统连接，以利用发酵所得甲烷进行热、电联产，并将产生的热量供给发酵产甲烷系统和水热预处理系统，增加经济效益的同时实现系统能量的自给自足。
甲烷净化提纯系统，与所述发酵产甲烷系统连接，以对发酵所得甲烷进行提纯和储存。
尾液处理系统，与所述发酵产甲烷系统连接，以对残余的产甲烷发酵尾液进行资源化处理。
除臭系统，与所述尾液处理系统连接，以对尾液处理阶段产生的副产物臭气进行除臭。
本发明的第二个技术方案是：一种餐厨垃圾与纤维素生物质协同的多级处理方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：
A、前处理：将餐厨垃圾经过分拣除杂和油水分离处理后，按一定比例与纤维素生物质混合后进行破碎处理，为后续发酵提供具有合适的碳氮比，获得餐厨垃圾和纤维素生物质的混合原料；
B、水热预处理：将破碎后的餐厨垃圾和纤维素生物质混合原料进行水热预处理，获得水解浆液；
C、暗发酵产氢及氢气提纯：将水热预处理得到的水解浆液进行发酵产氢，所得氢气送入氢气净化提纯系统进行提纯并储存，产氢尾液送入发酵产甲烷系统进行下一步发酵；
D、发酵产甲烷及甲烷利用：产氢尾液经过固液分离后，进行厌氧发酵产甲烷，所得甲烷一部分送入甲烷净化提纯系统进行提纯和储存，另一部分则送入热电联产系统进行发电和余热利用；
E、尾液处理及除臭：将产甲烷尾液经固液分离后，分别进行资源化和净化处理，过程中产生的臭气则通过除臭系统进行除臭。
根据本发明所述的一种餐厨垃圾与纤维素生物质协同的多级处理方法的优选方案，发酵产甲烷具体包括将产氢尾液经固液分离装置实现固液相分离后，分别进入湿式发酵产甲烷装置和干式发酵产甲烷装置中，与厌氧污泥混合后进行厌氧发酵，发酵产生的甲烷通过管道分别输送至甲烷净化提纯系统和热电联产系统，对于湿式发酵产甲烷尾液，一部分通过循环泵和管道回流至所述暗发酵产氢装置，剩余的则和干式发酵产甲烷尾液一起送入尾液处理系统。
根据本发明所述的一种餐厨垃圾与纤维素生物质协同的多级处理方法的优选方案，尾液处理具体包括产甲烷尾液经固液分离装置实现固液相分离后，所得沼渣制成有机肥用于农田施肥，沼液则送入微藻高效处理池利用微藻进行净化，然后达标排放，而净化用的微藻采收后制成动物饲料或生产燃料。
本发明所述的一种餐厨垃圾与纤维素生物质协同的多级处理系统及方法的有益效果是：
餐厨垃圾和纤维素生物质进行共发酵，提供了合理科学的底物碳氮比，有利于发酵菌种高效降解底物；水热预处理破坏生物质成分的顽固结构并水解大分子有机物，为后续发酵过程原料水解速率匹配细菌消化速率提供前提；暗发酵产氢联合发酵产甲烷，产甲烷环节又分为湿式发酵和干式发酵，通过对有机底物的分级分相降解产气，实现最大的气相产物得率；除制备高品质氢烷燃气，部分甲烷用于热电联产，获得经济效益的同时实现系统能量自供给；沼渣可制成有机肥，沼液则用于培养微藻以制得动物饲料或生产燃料，体现对生物质原料的全组分精细化利用，减少能源耗散，也避免环境污染；水解浆液热回收及产甲烷尾液回流的设置，既增加了过程能源利用率，也有助于维持系统运行稳定性，本发明可广泛应用在农业、环保、能源等领域。
附图说明
图1是本发明所述的一种餐厨垃圾与纤维素生物质协同的多级处理系统的结构示意图。
图2是本发明所述的一种餐厨垃圾与纤维素生物质协同的多级处理方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1，一种餐厨垃圾与纤维素生物质协同的多级处理系统，该系统包括：
前处理系统10，用于去除所述餐厨垃圾中的杂物和油脂，并将处理后的餐厨垃圾与纤维素生物质混合破碎，为后续转化提供合适碳氮比的原料；
水热预处理系统11，与所述前处理系统连接，以对餐厨垃圾和纤维素生物质的混合原料进行水热水解，获得水解浆液，使后续发酵中的原料水解与细菌消化速率相匹配；
余热回收系统12，与所述水热预处理系统连接，以回收所述水解浆液的余热，用于混合原料水解前的预热；
暗发酵产氢系统13，与所述水热预处理系统连接，以利用所述水解浆液进行暗发酵产氢；
氢气净化提纯系统14，与所述暗发酵产氢系统连接，以对发酵所得氢气进行提纯并储存；
发酵产甲烷系统15，与所述暗发酵产氢系统连接，以利用产氢发酵尾液进行发酵产甲烷，使原料充分转化，并提高发酵气相产物得率；
热电联产系统16，与所述发酵产甲烷系统和水热预处理系统连接，以利用发酵所得甲烷进行热、电联产，并将产生的热量供给发酵产甲烷系统和水热预处理系统，增加经济效益的同时实现系统能量的自给自足；
甲烷净化提纯系统17，与所述发酵产甲烷系统连接，以对发酵所得甲烷进行提纯和储存；
尾液处理系统18，与所述发酵产甲烷系统连接，以对残余的产甲烷发酵尾液进行资源化处理；
除臭系统19，与所述尾液处理系统连接，以对尾液处理阶段产生的副产物臭气进行除臭。
在具体实施例中，所述前处理系统包括接料仓、输送机、分拣机、卧式离心机、破碎机、碟片式离心机、输送泵和油脂暂存箱。所述餐厨垃圾接料仓通过输送机依次与分拣机、卧式离心机、破碎机连通，所述纤维素生物质接料仓的出口通过输送机与破碎机连通，纤维素生物质在破碎机处与餐厨垃圾按照一定比例混合并破碎。所述卧式离心机的液相出口与碟片式离心机的入口连通，所述碟片式离心机的油相出口通过输送泵和油脂暂存箱连通，水相出口则通过管道与破碎机出口连通。经卧式离心机分离后的餐厨垃圾固相被送入破碎机，液相油相和水相在碟片式离心机中进一步实现油水分离，然后油相在输送泵作用下送入油脂暂存箱，后期作为工业油脂生产生物柴油，水相则加入餐厨垃圾和纤维素生物质破碎后的混合原料中。
所述水热预处理系统的主要设备为水热反应釜。水热反应釜物料入口与破碎机的出口连通。利用水热反应釜将破碎的餐厨垃圾和纤维素生物质的混合原料在100～160℃环境下水热处理10～120分钟，获得后续发酵所需的有机物水解浆液。
所述余热回收系统的主要设备为换热器。通过换热器从水热反应釜出口浆液中获取余热，用于餐厨垃圾和纤维素生物质混合原料的预热，增加水热预处理系统的能量效益。
所述暗发酵产氢系统的主要设备为暗发酵产氢装置和产氢污泥仓。暗发酵产氢装置装置体上设有物料入口、产氢污泥入口、湿式发酵产甲烷尾液回流入口、氢气出口和产氢尾液出口。物料入口通过管道与水热反应釜连通，产氢污泥入口与产氢污泥仓的供给口连通，湿式发酵产甲烷尾液回流入口与湿式发酵产甲烷装置尾液回流出口连通。氢气出口与氢气净化提纯系统连通，产氢尾液出口则与发酵产甲烷系统中的固液分离装置连通。所述有机物水解液在暗发酵产氢装置中与产氢污泥充分混合以进行暗发酵产氢，发酵温度为45～65℃，水力停留时间为0.5～5天。产气结束后，所得氢气进入所述氢气净化提纯系统进行提纯并储存，产氢尾液则流入固液分离装置进行固液相的分离，以待后续发酵产甲烷过程使用。
所述氢气净化提纯系统的主要设备包括分离膜、压缩机和储气瓶，采用膜分离法对氢气进行净化提纯。所得氢气在分离膜处得到净化后，用压缩机送入储气瓶储存，留待后期运输和使用。
所述发酵产甲烷系统的主要设备为固液分离装置、循环泵、厌氧污泥仓、湿式发酵产甲烷装置和干式发酵产甲烷装置。所述固液分离装置入口与暗发酵产氢装置的尾液出口连通，固液分离装置的液相出口与湿式发酵产甲烷装置的物料入口连通，固相出口则与干式发酵产甲烷装置的物料入口连通。除物料入口外，湿式发酵产甲烷装置和干式发酵产甲烷装置各自还设有厌氧污泥入口、甲烷出口和产甲烷尾液出口。厌氧污泥入口与厌氧污泥仓的供给口连通。甲烷出口通过管道分别与甲烷净化提纯系统和热电联产系统连通，产甲烷尾液出口与污水处理系统连通。特别地，湿式发酵产甲烷装置设有尾液回流出口，尾液回流出口通过管道与暗发酵产氢装置上对应的湿式发酵产甲烷尾液回流入口连通。产氢尾液经固液分离装置实现固液相分离后，分别进入湿式和干式发酵产甲烷装置中，与厌氧污泥仓输入的污泥混合后进行厌氧发酵。湿式发酵的温度为30～37℃，水力停留时间为1～7天。干式发酵的温度为30～37℃，水力停留时间为20～30天。发酵产生的甲烷通过管道分别输送至甲烷净化提纯系统和热电联产系统。对于湿式发酵产甲烷尾液，一部分通过循环泵和管道回流至所述暗发酵产氢装置，剩余的则和干式发酵产甲烷尾液一起被送入污水处理系统。
所述甲烷净化提纯系统的主要设备包括分离膜、压缩机、储气装置，采用膜分离法对甲烷进行净化提纯。所得甲烷在分离膜处得到净化后，用压缩机送入储气装置储存。
所述热电联产系统的主要设备包括甲烷预处理装置、燃气轮机发电装置和余热回收设备。发酵所得甲烷经预处理后，在燃气轮机发电装置中进行热电联产，获取电能的同时，回收余热用于发酵产甲烷系统的保温和水热预处理系统的加热。
所述尾液处理系统的主要设备包括固液分离装置、沼渣暂存池和微藻高效处理池。产甲烷尾液经固液分离后，可得沼渣和沼液。其中，沼渣进入沼渣暂存池，后期可制成有机肥，沼液则在微藻高效处理池中用于微藻培养，去除总氮、总磷和化学需氧量等污染物，使其达到排放标准，同时，微藻采收后可制成动物饲料或生产燃料。
所述除臭系统的主要设备包括排气风机、臭气收集管道、生物除臭滤池等，采用生物除臭法去除臭气。优选负压引风方式收集尾液处理过程中产生的臭气，并借助臭气收集管道通入生物除臭滤池。生物除臭滤池内填充无机滤料，滤料上有微生物附着形成的生物膜，通过微生物代谢作用去除恶臭气体中的氨气、硫化氢等有害物质。
实施例2，一种餐厨垃圾与纤维素生物质协同的多级处理方法，该方法包括如下步骤：
A、前处理：将餐厨垃圾经过分拣除杂和油水分离处理后，按一定比例与纤维素生物质混合后进行破碎处理，以为后续发酵提供合适的碳氮比，获得颗粒粒径为5～10mm的餐厨垃圾和纤维素生物质混合原料；
B、水热预处理：将破碎后的餐厨垃圾和纤维素生物质混合原料送入水热反应釜内进行水热预处理，获得水解浆液；水热预处理条件优选为100～160℃下水热10～120分钟，以打破生物质致密的组成结构，促进大分子有机物的降解，使后续发酵中的原料水解速率与细菌消化速率相匹配；物料的预热热量来自余热回收系统，水热过程所需的热量则由热电联产系统提供，基本实现系统能量的自给自足；
C、暗发酵产氢及氢气提纯：将水热预处理得到的水解浆液在暗发酵产氢装置进行发酵产氢；暗发酵产氢装置的反应条件优选为高温45～65℃，水力停留时间优选为0.5～5天，发酵产出的氢气送入氢气净化提纯系统进行膜分离提纯并储存，产氢尾液送入发酵产甲烷系统进行下一步发酵；首次运行时，需将内有高活性产氢菌的产氢污泥通过输送泵送入装置中与水解浆液混合。运行成功后，湿式发酵产甲烷装置的一部分尾液会回流至暗发酵产氢装置，为暗发酵提供高活性产氢菌。
D、发酵产甲烷及甲烷利用：产氢尾液经过固液分离后，进行厌氧发酵产甲烷，可将产氢尾液经过固液分离后分别流入湿式发酵产甲烷装置和干式发酵产甲烷装置，再将厌氧污泥仓的厌氧污泥通过输送泵分别送入两类发酵装置中进行混合后发酵。其中，两类发酵装置的反应温度均优选为中温30～37℃，湿式发酵产甲烷装置内混合物料的含固率优选为0～5％，水力停留时间优选为1～7天，干式发酵产甲烷装置内混合物料的含固率优选为10％～20％，水力停留时间优选为20～30天。发酵产出的甲烷一部分送入甲烷净化提纯系统进行提纯和储存，另一部分则送入热电联产系统进行发电和余热利用；对于产甲烷尾液，湿式发酵产甲烷装置中的一部分尾液会回流至暗发酵产氢装置用于产氢发酵，其余部分尾液则和干式发酵产甲烷尾液一起进入尾液处理系统。
E、尾液处理及除臭：将产甲烷尾液经固液分离后，所得沼渣制成有机肥用于农田施肥，沼液则送入微藻高效处理池利用微藻进行净化，然后达标排放，而净化用的微藻在进一步采收后制成动物饲料或生产燃料，增加经济效益。该过程中产生的臭气则通过除臭系统生物除臭滤池除去；
F、整个处理过程都是利用自控系统可编程逻辑控制器进行相应的热工检测和流程控制。
以餐厨垃圾日处理100t为例，一种餐厨垃圾与纤维素生物质协同的多级处理工艺系统，系统详细包括：接料仓、输送机、分拣机、卧式离心机、碟片式离心机、油脂输送泵、油脂暂存箱、破碎机、5m3反应釜、输送泵、换热器、300m3产氢发酵装置(连续搅拌反应器)、1000m3产甲烷发酵装置(升流式厌氧污泥床)、2300m3产甲烷发酵装置(连续搅拌反应器)、搅拌机、循环泵、沼气预处理系统、200kW发电机组、余热回收设备、1000m3储气柜、升压设施、臭气收集管道系统、排气风机、生物除臭滤池、预洗段水泵、生物段水泵、变频器、固液分离机、600t微藻高效处理池、氢气前处理单元、氢气分离膜组件、氢气储气瓶组、甲烷前处理单元、甲烷分离膜组件、压缩天然气压缩机、压缩天然气储气瓶组和自控系统(可编程逻辑控制系统)等。
前处理过程：餐厨垃圾100t/d经过第一步自动分选除杂-11t/d,第二步油水分离-2t/d之后，再与纤维素生物质(废弃的稻草、秸秆)按照总固体含量为2.5:1的比例一起混合调节碳氮比，得到进料量为90t/d,总固体含量占10.6％的生物质原料。
水热预处理过程：预热后的生物质原料进入高温高压反应釜，在终温140℃，反应20min的条件下进行水热水解。水解完成后，输出质量流量为90t/d，总固体含量占9.2％，并对浆液进行热回收。
暗发酵产氢过程：水热水解所得生物质浆液与高活性产氢菌混合后进入产氢发酵装置进行高温暗发酵产氢。发酵温度为55℃，pH为5.5±0.1，水力停留时间为2天，高活性产氢菌由产甲烷发酵尾液+45t/d提供，故进入产氢发酵装置的总物质量为135t/d，对应发酵装置容积约为300m3。此时，产氢发酵装置中的有机负载率为22.0g VS/L/d。取氢气产率为164.0mL/g VS，该暗发酵产氢过程预计可得氢气1080.3m3/d或96.2kg/d。由于产氢发酵装置的总固体移除率为61.0％，且产氢过程会消耗一定底物，故输出的浆液质量流量为132.8t/d，总固体含量占2.4％。
发酵产甲烷过程：对产氢尾液进行固液分离，得液相126t/d，总固体含量占0.4％，对应进入升流式厌氧污泥床中湿式发酵产甲烷，得固相6.8t/d，总固体含量占40.0％，则在连续搅拌反应器中干式发酵产甲烷。湿式发酵设置温度为35℃，水力停留时间为5天。考虑每126t底物所需污泥量为65.3t，总固体含量占12.1％，挥发性固体含量占6.0％，故对应升流式厌氧污泥床容积为1000m3。此时，湿式发酵的有机负载率为11.6g COD/L/d。取甲烷产率为169.8mL/g COD，该液态发酵产甲烷过程可得甲烷1968.5m3/d或1409.4kg/d。由于回流45t尾液进入产氢发酵装置，且产甲烷过程会消耗一定底物，故输出的尾液质量流量为77.9t/d，总固体含量占0.21％；干式发酵温度同样设为35℃，水力停留时间为30天。考虑每6.8t底物所需污泥量为70.1t，总固体含量占12.1％，挥发性固体含量占6.0％，故对应连续搅拌反应器容积为2300m3。此时，干式发酵的有机负载率为0.9g VS/L/d。取甲烷产率为217.7mL/g VS，该干式发酵产甲烷过程可得甲烷460.1m3/d或329.4kg/d。故输出的尾液质量为6.0t/d，总固体含量占14.29％。
甲烷净化利用过程：沼气含甲烷1738.8kg/d经脱水、脱硫等净化操作，其中50％用于热电联产，50％进行净化提纯。此时，热电联产消耗甲烷量869.4kg/d，对应发电量为4808.27kW·h/d，产热功率为286.21kW。将所产热量主要用于预处理加热及干式厌氧发酵保温，则夏季自身热利用率为82.94％，冬季自身热利用率为98.34％。
尾液处理及除臭过程：经发酵产甲烷过程后，可得发酵尾液共89.3t/d，其中沼渣近1.0t/d，沼液为88.3t/d。所得沼渣会被制成有机肥用于农田施肥，沼液则送入600t微藻光合反应器进行高效处理，然后达标排放，而净化用的微藻在进一步采收后也能制成动物饲料或提油产气，增加经济效益。该过程中产生的臭气则通过除臭系统中的生物除臭滤池去除。
综上，本发明立足于城乡发展中出现的餐厨垃圾和农业废弃物处置问题，提供了一种能在高效降解此类环境污染物的同时，带来相当的能源和经济价值的科学途径，有助于“碳中和新乡村”加快走向能源变革阶段，进而推动“碳中和”和“乡村振兴”两大国家战略的高质量发展，最终实现国家的绿色能源经济目标。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行详细的说明，对于本领域的技术人员依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种餐厨垃圾与纤维素生物质协同的多级处理系统，其特征在于：该系统包括：
前处理系统，用于去除所述餐厨垃圾中的杂物和油脂，并与纤维素生物质混合破碎，获得合适碳氮比的混合原料；
水热预处理系统，与所述前处理系统连接，以对所述混合原料进行水热水解，获得水解浆液；
余热回收系统，与所述水热预处理系统连接，以回收所述水解浆液的余热，用于混合原料水解前的预热；
暗发酵产氢系统，与所述水热预处理系统连接，以利用所述水解浆液进行暗发酵产氢；
氢气净化提纯系统，与所述暗发酵产氢系统连接，以对发酵所得氢气进行提纯并储存；
发酵产甲烷系统，与所述暗发酵产氢系统连接，以利用产氢发酵尾液进行发酵产甲烷；
热电联产系统，与所述发酵产甲烷系统和水热预处理系统连接，以利用发酵所得甲烷进行热、电联产，并将产生的热量供给发酵产甲烷系统和水热预处理系统；
甲烷净化提纯系统，与所述发酵产甲烷系统连接，以对发酵所得甲烷进行提纯并储存；
尾液处理系统，与所述发酵产甲烷系统连接，以对产甲烷发酵尾液进行资源化处理；
除臭系统，与所述尾液处理系统连接，以对尾液处理阶段产生的副产物臭气进行除臭。
2.根据权利要求1所述的一种餐厨垃圾与纤维素生物质协同的多级处理系统进行协同处理的方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：
A、前处理：将餐厨垃圾经过分拣除杂和油水分离处理后，按一定比例与纤维素生物质混合后进行破碎处理，为后续发酵提供合适的碳氮比，获得餐厨垃圾和纤维素生物质混合原料；
B、水热预处理：将破碎后的餐厨垃圾和纤维素生物质混合原料进行水热预处理，获得水解浆液；
C、暗发酵产氢及氢气提纯：将水热预处理得到的水解浆液进行发酵产氢；发酵产出的氢气送入氢气净化提纯系统进行提纯并储存，产氢尾液送入发酵产甲烷系统；
D、发酵产甲烷：将产氢尾液经过固液分离后，进行厌氧发酵产甲烷，发酵产出的甲烷一部分送入甲烷净化提纯系统进行提纯和储存，另一部分则送入热电联产系统进行发电和余热利用；
E、尾液处理及除臭：将产甲烷尾液经固液分离后，分别进行资源化处理和净化，该过程中产生的臭气则通过除臭系统进行除臭。
3.根据权利要求2所述的一种餐厨垃圾与纤维素生物质协同的多级处理系统进行协同处理的方法，其特征在于：所述发酵产甲烷及甲烷利用具体包括将产氢尾液经固液分离装置实现固液相分离后，分别进入湿式发酵产甲烷装置和干式发酵产甲烷装置中，与厌氧污泥混合后进行厌氧发酵，发酵产生的甲烷通过管道分别输送至甲烷净化提纯系统和热电联产系统，对于湿式发酵产甲烷尾液，一部分通过循环泵和管道回流至所述暗发酵产氢装置，剩余的则和干式发酵产甲烷尾液一起被送入尾液处理系统。
4.根据权利要求2所述的一种餐厨垃圾与纤维素生物质协同的多级处理系统进行协同处理的方法，其特征在于：所述将产甲烷尾液经固液分离后，分别进行资源化处理和净化具体包括产甲烷尾液经固液分离装置实现固液相分离后，所得沼渣制成有机肥用于农田施肥，沼液则送入微藻高效处理池利用微藻进行净化，然后达标排放，而净化用的微藻采收后制成动物饲料或生产燃料。
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