CN102985392A - 有机垃圾的处理 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及处理有机垃圾的方法，所述方法包括将有机垃圾与来自以下微生物种的至少三个种类中的一种或多种微生物接触的步骤：芽孢杆菌(Bacillus sp.)微生物、假单胞菌(Pseudomonas sp.)微生物、双歧杆菌(Bifidobacterium sp.)微生物和乳杆菌(Lactobacillus sp.)微生物，接触在一定条件下进行，从而将有机垃圾至少部分地转化为有机肥料。

Description

有机垃圾的处理
技术领域
本发明通常涉及处理有机垃圾的方法。本发明还涉及处理有机垃圾的组合物、系统和试剂盒。
发明背景
每年从农业种植、动物农场、制造厂、食品加工厂和工业工厂产生大量的有机垃圾。由于农产物产业扩张，产生的大量有机垃圾逐年增加。因此，这些垃圾的处理是近年来一个主要关心的问题。
有机垃圾处理的传统方法是填埋和焚烧。填埋需要广阔的地域，并且既不卫生又不雅观。此外，填埋产生如下问题，例如向土壤中浸出有害的化学试剂，污染地下水，并且导致土壤中必需营养素的丢失。焚烧昂贵且能量消耗大，并产生环境问题。例如，马来群岛，具有超过265万公顷的油棕榈种植园，每年全部收割材料的垃圾中能够产生90%的总生物量，马来群岛已经禁止露天焚烧有机垃圾，从而阻止空气污染。2005年欧盟也规定全面禁止填埋有机垃圾。
有机垃圾的生物处理已经被用于尝试解决有机垃圾处理的问题。有机垃圾的生物处理能够将有机垃圾转化成为无害且增值的产物。生物处理方法使用天然存在的微生物，通过发酵作用将复杂的碳氢污染垃圾降解成为更简单的、低碳的、无毒的残渣。令人满意的是，生物处理方法的产物残渣通常是无害的，因此通常不需要进行任何后加工处理、储存或排放。然而，有机垃圾如农业垃圾和动物粪便的天然堆肥，需要6个月的时间来成熟并达到适合作为肥料使用的碳氮比(C:N比)，并且通常产生具有相对较低NPK值(通常低于2)的产物，因此作为有机肥料用处不大、价值不高。
有提供能克服或者至少改善一个或多个上述不利条件的处理有机垃圾的方法的需求。
有提供处理有机垃圾高效、简单、经济、环保的方法，以降低有机垃圾的碳:氮比，并且产生高NPK值的有机肥料的需求。
发明概述
本文公开了处理有机垃圾的方法，该方法包括将有机垃圾与至少一种以下微生物接触的步骤：芽孢杆菌(Bacillus sp.)微生物、假单胞菌(Pseudomona sp.)微生物、双歧杆菌(Bifidobacterium sp.)微生物和乳杆菌(Lactobacillus sp.)微生物，所述接触在一定条件下进行，从而将有机垃圾至少部分地转化为有机肥料。
根据第一方面，提供处理有机垃圾的方法，该方法包括将有机垃圾与来自以下微生物种的至少三个种类中的一种或多种微生物接触的步骤：芽孢杆菌微生物、假单胞菌微生物、双歧杆菌微生物和乳杆菌微生物，接触在一定条件下进行，从而将有机垃圾至少部分地转化为有机肥料。
在一些实施方案中，本文公开的方法包括有机垃圾与至少两种、至少三种、至少四种、至少五种、至少六种、至少七种、至少八种、至少九种或更多的以下微生物接触的步骤：芽孢杆菌微生物、假单胞菌微生物、双歧杆菌微生物和乳杆菌微生物。
在一个实施方案中，本文公开的方法进一步包括将有机垃圾与选自链霉菌(Streptomyces sp.)微生物和棒杆菌(Corynebacterium sp.)微生物中的一种或多种微生物接触的步骤。
在一些实施方案中，本文公开的方法进一步包括将有机垃圾与选自链霉菌微生物和棒杆菌微生物中的一种、两种、三种、四种、五种、六种、七种、八种、九种或更多种微生物接触的步骤。
在一些实施方案中，可以使用微生物种类的特殊混合来促进有机垃圾向有机肥料的转化。另外，可以向有机垃圾中补充添加剂和营养素从而进一步促进转化。
有利的是，可以调整工艺参数和微生物种群来适应不同组成的垃圾的处理。更有利的是，工艺参数和微生物种群的合理选择能够加速处理过程，从而将处理时间从几个月降低到一至数天。有利的是，工艺参数和微生物种群的的合理选择能够加速处理过程，使得在一至数天内，可以将有机垃圾的初始C:N比明显降低至适合作为有机肥料使用的范围。
本文还公开了至少一种以下微生物用于处理有机垃圾，从而产生有机肥料，提高有机肥料的NPK值，增加有机肥料的钾值，减小有机垃圾的气味，防止营养素从有机垃圾中浸出或减少垃圾累积的用途：芽孢杆菌微生物、假单胞菌微生物、双歧杆菌微生物和乳杆菌微生物。
根据第二方面，提供来自以下微生物种的至少三个种类中的一种或多种微生物用于处理有机垃圾，从而产生有机肥料，提高有机肥料的NPK值，提高有机肥料的钾值，减小有机垃圾的气味，防止营养素从有机垃圾中浸出或减少垃圾累积的用途：芽孢杆菌微生物、假单胞菌微生物、双歧杆菌微生物和乳杆菌微生物。
本文进一步公开了处理有机垃圾的组合物，组合物包含至少一种以下微生物：芽孢杆菌微生物、假单胞菌微生物、双歧杆菌微生物和乳杆菌微生物。
根据第三方面，提供处理有机垃圾的组合物，组合物包含来自以下微生物种的至少三个种类中的一种或多种微生物：芽孢杆菌微生物、假单胞菌微生物、双歧杆菌微生物和乳杆菌微生物。
在一个实施方案中，组合物是溶液。
在一个实施方案中，组合物是粉末。
根据第四方面，提供包含有机垃圾和上文所述的组合物的有机肥料。
本文还公开了用于处理有机垃圾的试剂盒，试剂盒包含：
(a)包含芽孢杆菌微生物、假单胞菌微生物、双歧杆菌微生物和乳杆菌微生物中至少一种的组合物，和
(b)在一定条件下将组合物与有机垃圾接触，从而将有机垃圾至少部分地转化为有机肥料的说明书。
根据第五方面，提供用于处理有机垃圾的试剂盒，试剂盒包含：
(a)包含来自以下微生物种的至少三个种类中的一种或多种微生物的组合物：芽孢杆菌微生物、假单胞菌微生物、双歧杆菌微生物和乳杆菌微生物，和
(b)在一定条件下将组合物与有机垃圾接触，从而将有机垃圾至少部分地转化为有机肥料的说明书。
本文公开了处理有机垃圾的系统，其包括：
(a)在处理区内混合有机垃圾与上文所述的组合物的搅拌装置，其中搅拌装置包括沿着处理区纵轴位于不同高度的至少两个臂；和
(b)加热有机垃圾的加热装置，其中加热装置被配置成加热有机垃圾，从而相继净化且至少部分地处理有机垃圾。
在一个实施方案中，搅拌装置的至少两个臂从处理区的中心呈放射状地延伸。有利的是，在沿着处理区纵轴的不同高度，且从处理区中心呈放射状延伸放置的搅拌装置的至少两个臂，促进有机垃圾和组合物的混合，从而提高有机垃圾的处理。特别是，沿着处理区纵轴在不同高度放置的搅拌装置的至少两个臂能够确保在处理区底部的有机垃圾和上文所述的的组合物与位于处理区顶部的有机垃圾和上文所述的的组合物快速、充分地混合，并且确保混合物能够达到需要的温度、水分含量和曝气水平。
定义
本文使用的以下词语和术语具有指定的含义：
本文使用的术语“有机垃圾”是指生物来源的含碳物质，并且可以来源于活的生物或之前存活的生物。
当本文参照有机垃圾使用时，术语“处理(treat)”、“处理(treatment)”及其语法变型是指将有机垃圾与本文公开的组合物接触，这导致有机垃圾中包含的化合物的降解或转化。例如，处理可以涉及化合物的降解，以便中和其中含有的有味的化合物，使有机垃圾没有气味，或者碳化合物转化或氮固定，以便增加有机垃圾的营养水平。例如，可以利用由本文公开的组合物中一种或多种微生物分泌的酶引起降解或转化。示例性的酶包括但不限于纤维素酶、淀粉酶、木聚糖酶、半乳聚糖酶、甘露聚糖酶、阿拉伯聚糖酶、β-1,3-1,4-葡聚糖酶、葡萄糖苷酶、木糖苷酶、脂肪酶、半纤维素酶、果胶酶、蛋白酶、果胶酯酶等。
词语“基本上”不排除“完全地”，例如，“基本上不含”Y的组合物可以完全不含Y。如有需要，词语“基本上”可从本发明的定义中省略。
除非另有说明，术语“包括(comprising)”和“包括(comprise)”及其语法变型意图代表“开放式”或“包括式”表述，这样它们包括列举的元素，但也允许包括其它、未列举的元素。
在制剂成分的浓度的背景下，，本文使用的术语“大约”通常表示所述值的+/-5%，更通常地表示所述值的+/-4%，更通常地表示所述值的+/-3%，更通常地表示所述值的+/-2%，甚至更通常地表示所述值的+/-1%，甚至更通常地表示所述值的+/-0.5%。
在整个说明书中，某些实施方案可以以范围形式公开。应当理解，范围形式的描述只是为了方便和简短，不应解释为对本公开范围的范围的固定限制。因此，范围的描述应该被认为具有明确公开的、所有可能的子范围以及该范围内的个体数值。例如，如1至6的范围描述应该被认为具有明确公开的子范围，例如1至3、1至4、1至5、2至4、2至6、3至6等，以及该范围内的个体数字，例如1、2、3、4、5和6。这个应用与范围的宽度无关。
本文还从广义和上位的角度描述了某些实施方案。落入属公开内容内的每一个较窄范围内的物种和亚属分类也形成了本公开的一部分。这包括实施方案的一般性描述，带有从某个属去除任何主题的前提或反向限制，与所排除的物质是否明确记载于本文中无关。
可选择的实施方案的公开
现在描述用于处理有机垃圾的方法、组合物、试剂盒和系统的示例性的、非限制性实施方案。
提供处理有机垃圾的方法，该方法包括将有机垃圾与来自以下微生物种的至少三个种类中的一种或多种微生物接触的步骤：芽孢杆菌微生物、假单胞菌微生物、双歧杆菌微生物和乳杆菌微生物，接触在一定条件下进行，从而将有机垃圾至少部分地转化为有机肥料。
可以使用本文公开的方法、组合物、试剂盒和系统处理的有机垃圾包括但不限于，农业垃圾、食物垃圾、有机废物、工厂废水、城市垃圾、污水、污泥、动物垃圾和工业垃圾。示例性的农业垃圾包括但不限于，油棕榈空果束(EFB)、棕榈倾倒块泥浆(palm decanter cake slurry)、橄榄壳、玉米棒、咖啡豆壳、稻壳、稻秆、用过的蘑菇堆肥、棕榈叶、棕榈树干、棕榈仁壳、棕榈纤维、农场污水、屠宰场垃圾、切花(flower cuttings)、用过的花堆肥、麦秆、水果垃圾、蔬菜垃圾等。示例性的动物垃圾包括但不限于，死去的动物、动物羽毛、动物部分(如动物肠)和动物粪便(如家禽粪便、牛粪、山羊粪、马粪、绵羊粪和猪粪)。例如，工厂废水可以是棕榈油厂废水(POME)和POME污泥。
可以依据诸如由于如地理或季节性变化产生的可利用性、价格、适应性、期望的产物以及产物的特性等标准，来选择可在本文公开的方法中处理的有机垃圾。例如，在棕榈油生产地区，每年产生大约800万吨空果束(EFB)，因此供应了丰富的有机垃圾资源，这些有机垃圾资源可以使用本文公开的方法处理，从而将EFB至少部分地转化为有用的有机肥料。类似地，典型的食品加工厂每天能够产生大约1.5至大约2吨的污泥，而家禽屠宰场能够产生大约300m cu/天的废水，这产生丰富的、可用于本文公开的方法的有机垃圾资源。
在本文公开的方法中可以使用单一类型的有机垃圾，或者可以使用多于一种类型有机垃圾的任何组合。例如，EFB可以与鸡粪一起使用，或食物垃圾可以与POME污泥一起使用。其它示例性的有机垃圾组合包括但不限于，鸡粪与死鸡的组合、鸡粪与鸡毛的组合、EFB与鸡粪的组合、EFB与鸡粪和POME的组合、EFB和POME污泥的组合。
在用于本文公开的方法前可以预处理有机垃圾。例如，通常预处理固体有机垃圾来获得理想的颗粒尺寸。在测定处理方法的效率时，颗粒尺寸是重要的参数。本文公开方法所用的有机垃圾的颗粒尺寸优选为大约1mm至大约20mm、大约2mm至大约20mm、大约3mm至大约20mm、大约4mm至大约20mm、大约5mm至大约20mm、大约6mm至大约20mm、大约7mm至大约20mm、大约8mm至大约20mm、大约9mm至大约20mm、大约10mm至大约20mm、大约11mm至大约20mm、大约12mm至大约20mm、大约13mm至大约20mm、大约14mm至大约20mm、大约15mm至大约20mm、大约16mm至大约20mm、大约17mm至大约20mm、大约18mm至大约20mm、大约1mm至大约19mm、大约1mm至大约18mm、大约1mm至大约17mm、大约1mm至大约16mm、大约1mm至大约15mm、大约1mm至大约14mm、大约1mm至大约13mm、大约1mm至大约12mm、大约1mm至大约11mm、大约1mm至大约10mm、大约1mm至大约9mm、大约1mm至大约8mm、大约1mm至大约7mm、大约1mm至大约6mm、大约1mm至大约5mm、大约1mm至大约4mm或大约1mm至大约3mm。最优选地，有机垃圾颗粒尺寸是大约5mm至大约10mm。
同样，在用于本文公开的方法前可以预处理诸如来自食品加工厂或屠宰场垃圾的液体有机垃圾。通常，利用溶气气浮(DAF)池分离这种垃圾中的脂肪和蛋白样的固体物质，之后食物颗粒撇去乳油进入泥浆池，留下DAF处理的液体被泵入曝气池以便进一步处理。可以收集来自DAF池的泥浆和固体物质用于本文公开的方法。
另一个常用的预处理步骤是调整有机垃圾的水分含量。这是因为，根据来源，有机垃圾的水分含量变化很大，并且有机垃圾的水分含量决定了具有潜力转化为有机肥料的垃圾原料的可利用性。优选地，有机垃圾的初始水分是大约25%(wt)至大约70%(wt)。例如，有机垃圾的初始水分可以是大约25%(wt)至大约70%(wt)、大约25%(wt)至大约60%(wt)、大约25%(wt)至大约50%(wt)、大约25%(wt)至大约40%(wt)、大约25%(wt)至大约35%(wt)、大约25%(wt)至大约30%(wt)、大约30%(wt)至大约70%(wt)、大约40%(wt)至大约70%(wt)、大约50%(wt)至大约70%(wt)、大约60%(wt)至大约70%(wt)、大约65%(wt)至大约70%(wt)、大约30%(wt)至大约65%(wt)、大约35%(wt)至大约60%(wt)、大约40%(wt)至大约55%(wt)或大约45%(wt)至大约50%(wt)。在一个实施方案中，有机垃圾的水分含量是大约30%(wt)至大约65%(wt)。在另一个实施方案中，有机垃圾的水分含量是大约35%(wt)至大约60%(wt)。在另一个实施方案中，有机垃圾的水分含量是大约50%(wt)至大约60%(wt)。
如果有机垃圾的水分含量不在优选的范围内，则可以通过本领域技术人员熟知的方式调整有机垃圾的水分含量，使得水分含量落入优选的范围内。例如，如果水分含量落入优选的范围以下，可以用水喷洒有机垃圾，使得水分含量增加至优选的水平。相反的，如果水分含量高于优选的范围时，则可以对有机垃圾实施预干燥从而将水分含量降低至优选的水平。可选地，可以通过将有机垃圾与其它干燥的或具有较低水分含量的有机垃圾(如稻壳、稻秆、锯末等)混合来降低水分含量，从而使水分含量达到期望的水平。
通常地，从方法起始时保持初始水分含量至少大约4h至大约10h、至少大约5h至大约10h、至少大约6h至大约10h、至少大约7h至大约10h、至少大约8h至大约10h、至少大约9h至大约10h、至少大约4h至大约9h、至少大约4h至大约8h、至少大约4h至大约7h、至少大约4h至大约6h或至少大约4h至大约5h。此后，优选地，将水分含量降低至大约10%(wt)至大约22%(wt)、更优选地大约13%(wt)至大约21%(wt)、最优选地大约15%(wt)至大约20%(wt)。例如，可以将水分含量降低至大约10%(wt)至大约21%(wt)、大约10%(wt)至大约20%(wt)、大约10%(wt)至大约19%(wt)、大约10%(wt)至大约18%(wt)、大约10%(wt)至大约17%(wt)、大约10%(wt)至大约16%(wt)、大约10%(wt)至大约15%(wt)、大约10%(wt)至大约14%(wt)、大约10%(wt)至大约13%(wt)、大约10%(wt)至大约12%(wt)、大约10%(wt)至大约11%(wt)、大约11%(wt)至大约22%(wt)、大约12%(wt)至大约22%(wt)、大约13%(wt)至大约22%(wt)、大约14%(wt)至大约22%(wt)、大约15%(wt)至大约22%(wt)、大约16%(wt)至大约22%(wt)、大约17%(wt)至大约22%(wt)、大约18%(wt)至大约22%(wt)、大约19%(wt)至大约22%(wt)、大约20%(wt)至大约22%(wt)或者大约21%(wt)至大约22%(wt)。有利的是，降低水分含量促进利用微生物将有机垃圾有效地转化为有机肥料，因为在降低水分含量时，一些微生物在转化有机垃圾中更高效。
通常地，在用于本文公开的方法前，还将有机垃圾加热至大约80°C至大约175°C、大约90°C至大约175°C、大约100°C至大约175°C、大约110°C至大约175°C、大约120°C至大约175°C、大约130°C至大约175°C、大约140°C至大约175°C、大约150°C至大约175°C、大约160°C至大约175°C、大约170°C至大约175°C、大约80°C至大约170°C、大约80°C至大约160°C、大约80°C至大约150°C、大约80°C至大约140°C、大约80°C至大约130°C、大约80°C至大约120°C、大约80°C至大约110°C、大约80°C至大约100°C、大约80°C至大约90°C、大约90°C至大约160°C、大约100°C至大约150°C、大约110°C至大约140°C或大约120°C至大约130°C，从而从有机垃圾中除去不需要的微生物，如志贺氏菌(Shigella sp.)微生物和沙门氏菌(Salmonella sp.)微生物。这些不需要的微生物不仅对操作加工产物的人们有害，而且还可以干扰本文公开的组合物中选择的微生物所引起的转化。
加热预处理之后，可以有机垃圾或者多于一种有机垃圾的组合任选地与其它添加剂或营养素组合，从而利用微生物提高有机垃圾的转化，或者增加本文公开方法产生的有机肥料的营养水平。例如，这些添加剂可以是碳源，例如灰、锯末、干树叶、木屑等。
在用选择的微生物接种之前，通常将有机垃圾或有机垃圾的混合物冷却至大约35°C至大约75°C、大约40°C至大约75°C、大约45°C至大约75°C、大约50°C至大约75°C、大约55°C至大约75°C、大约60°C至大约75°C、大约65°C至大约75°C、大约70°C至大约75°C、大约35°C至大约70°C、大约35°C至大约65°C、大约35°C至大约60°C、大约35°C至大约55°C、大约35°C至大约50°C、大约35°C至大约45°C或大约35°C至大约40°C。优选地，将有机垃圾或有机垃圾的混合物冷却至大约50°C至大约65°C、大约51°C至大约65°C、大约52°C至大约65°C、大约53°C至大约65°C、大约54°C至大约65°C、大约55°C至大约65°C、大约56°C至大约65°C、大约57°C至大约65°C、大约58°C至大约65°C、大约59°C至大约65°C、大约60°C至大约65°C、大约61°C至大约65°C、大约62°C至大约65°C、大约63°C至大约65°C、大约64°C至大约65°C、大约55°C至大约64°C、大约55°C至大约63°C、大约55°C至大约62°C、大约55°C至大约61°C、大约55°C至大约60°C、大约55°C至大约59°C、大约55°C至大约58°C、大约55°C至大约57°C或大约55°C至大约56°C。一旦向有机垃圾或有机垃圾的混合物接种选择的微生物，可以控制和监视处理区内的条件，使得条件可以维持在提高有机垃圾向有机肥料转化所需的最适条件下。被监视的条件可以包括水分、温度、曝气、营养供给和pH。这些条件的最佳值通常依赖于在微生物组合物中微生物的选择。
在一个实施方案中，不施加pH控制，允许该方法在使用的有机垃圾pH值下进行。通常地，有机垃圾的pH是大约3至大约10、大约4至大约10、大约5至大约10、大约6至大约10、大约7至大约10、大约8至大约10、大约9至大约10、大约3至大约9、大约3至大约8、大约3至大约7、大约3至大约6、大约3至大约5或大约3至大约4。例如，EFB的pH是大约6，柑橘皮的pH是大约4，鸡粪的pH是大约9。
在另一个实施方案中，将pH控制在以下值：大约3到大约10、大约4到大约10、大约5到大约10、大约6到大约10、大约7到大约10、大约8到大约10、大约9到大约10、大约3到大约9、大约3到大约8、大约3到大约7、大约3到大约6、大约3到大约5或大约3到大约4。例如，可以通过加入适当的pH缓冲液诸如磷酸缓冲液、醋酸缓冲液、Tris缓冲液等实施pH的控制。
在本文公开的方法中有用的微生物是那些能够降解碳化合物或固定氮化合物的微生物。有利的是，使用微生物的混合培养物，以便获得广谱的降解或固定。
在一个实施方案中，提供组合物，所述组合物包含芽孢杆菌微生物、假单胞菌微生物、双歧杆菌微生物和乳杆菌微生物中的至少一种。
在另一个实施方案中，提供包含来自以下微生物种的至少三个种类中的一种或多种微生物的组合物：芽孢杆菌微生物、假单胞菌微生物、双歧杆菌微生物和乳杆菌微生物。
在另一个实施方案中，提供包含来自以下微生物种的每一种类中的一种或多种微生物的组合物：芽孢杆菌微生物、假单胞菌微生物、双歧杆菌微生物和乳杆菌微生物。
芽孢杆菌微生物优选选自短小芽孢杆菌(Bacillus pumilus)、嗜热脂肪芽孢杆菌(Bacillus stearothermophilus)、短芽孢杆菌(Bacillus brevis)、蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、球状芽孢杆菌(Bacillus sphearieus)和地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)。假单胞菌微生物优选选自产碱假单胞菌(Pseudomonas alcaligenes)和海粘假单胞菌(Pseudomonas marinoglutinosa)，双歧杆菌优选嗜热双歧杆菌(Bifidobacterium thermophilus)，以及乳杆菌微生物优选选自干酪乳杆菌(Lactobacillus casei)、植物乳杆菌(Lactobacillus planatarum)和发酵乳杆菌(Lactobacillus fermentus)。
组合物可以进一步包含选自链霉菌微生物和棒杆菌微生物中的一种或多种微生物。优选的链霉菌微生物是密旋链霉菌(Streptomyces pactum)，而优选的棒杆菌种类微生物是纹带棒杆菌(Corynebacterium striatum)。
组合物可以包含单一种类的微生物，例如芽孢杆菌微生物、假单胞菌微生物、双歧杆菌微生物或乳杆菌微生物中的一种，以及链霉菌微生物或棒杆菌微生物中的一种或两种。可选地，组合物可以包含选自芽孢杆菌微生物、假单胞菌微生物、双歧杆菌微生物和乳杆菌微生物中的多于一种微生物以及链霉菌微生物或棒杆菌微生物中的一种或两种。
在另一个实施方案中，组合物包含芽孢杆菌微生物、假单胞菌微生物、双歧杆菌微生物和乳杆菌微生物中的至少两种。
在另一个实施方案中，组合物包含芽孢杆菌微生物、假单胞菌微生物、双歧杆菌微生物和乳杆菌微生物中的至少三种。
在优选的实施方案中，组合物包含全部四种微生物：芽孢杆菌微生物、假单胞菌微生物、双歧杆菌微生物和乳杆菌微生物，以及链霉菌微生物或棒杆菌微生物中的一种。在更优选的实施方案中，组合物包含全部四种微生物：芽孢杆菌微生物、假单胞菌微生物、双歧杆菌微生物和乳杆菌微生物，以及链霉菌微生物和棒杆菌微生物两种。在最优选的实施方案中，组合物包含密旋链霉菌、纹带棒杆菌、短小芽孢杆菌、嗜热脂肪芽孢杆菌、短芽孢杆菌、蜡样芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、球状芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、产碱假单胞菌、海粘假单胞菌、嗜热双歧杆菌、干酪乳杆菌、植物乳杆菌和发酵乳杆菌。
在另一个实施方案中，组合物包含来自芽孢杆菌微生物的一种、两种、三种、四种或更多种微生物。
在另一个实施方案中，组合物包含来自假单胞菌微生物的一种、两种、三种、四种或更多种微生物。
在一个实施方案中，组合物包含来自双歧杆菌微生物的一种、两种、三种、四种或更多种微生物。
在一个实施方案中，组合物包含来自乳杆菌微生物的一种、两种、三种、四种或更多种微生物。
在一个实施方案中，组合物包含来自链霉菌微生物的一种、两种、三种、四种或更多种微生物。
在一个实施方案中，组合物包含来自棒杆菌微生物的一种、两种、三种、四种或更多种微生物。
微生物的选择可以取决于待处理的有机垃圾的类型。
选择的微生物可以与其它添加剂组合形成微生物溶液。在微生物培养中，微生物溶液的微生物含量可以包含大约5%(vol)至大约50%(vol)微生物、大约10%(vol)至大约50%(vol)微生物、大约15%(vol)至大约50%(vol)微生物、大约20%(vol)至大约50%(vol)微生物、大约25%(vol)至大约50%(vol)微生物、大约30%(vol)至大约50%(vol)微生物、大约35%(vol)至大约50%(vol)微生物、大约40%(vol)至大约50%(vol)微生物、大约45%(vol)至大约50%(vol)微生物、大约5%(vol)至大约40%(vol)微生物、大约5%(vol)至大约30%(vol)微生物、大约5%(vol)至大约20%(vol)微生物或大约5%(vol)至大约15%(vol)微生物。在优选的实施方案中，微生物溶液的微生物含量包含大约10%(vol)至大约20%(vol)微生物。
微生物溶液可以进一步包含添加剂和微生物的营养素，这些添加剂和营养素有助于促进微生物的生长和提高它们对于有机垃圾的降解或氮固定活性，进而提高本文公开方法的功效和效率。添加剂可以包括生物催化剂(如加氧酶和单加氧酶)、缓冲液(如磷酸缓冲液)、稀释剂和表面活性剂(如山梨聚糖、聚山梨醇酯、山梨糖醇酯和polyxamer)。微生物溶液中包含的用于提高微生物生长和降解活性的营养素范例通常包括碳水化合物(如葡萄糖、果糖、麦芽糖、蔗糖和淀粉)；其它碳源(如甘露醇、山梨醇和丙三醇)；氮源(如尿素、铵盐、氨基酸或粗蛋白、酵母提取物、蛋白胨、酪蛋白水解产物和米糠提取物)；以及无机化合物(如硫酸镁、磷酸钠、磷酸钾、氯化钠、氯化钙和硝酸铵)。
微生物溶液优选在冷藏条件下保持凉爽直至应用于有机垃圾之前。在一些实施方案中，微生物溶液可以在室温(即在大约25°C)下保持长达大约4小时。
可选地，可以通过离心回收微生物，与保护剂或填充剂如碳酸钙、玉米糁、玉米粉，脱脂米糠，小麦麸，脱脂奶粉等混合，然后在真空中冷冻干燥。可以重悬由此产生的微生物粉末，使用前在适合的溶剂中混合或溶解。有利的是，粉末形式的干微生物是更稳定的，能够经得起长期的保存、易于处理和运输。微生物粉末能够被进一步加工成小丸或颗粒。
微生物粉末可以包含，每克粉末大约1×1010活微生物至每克粉末大约15×1010活微生物、每克粉末大约1×1010活微生物至每克粉末大约14×1010活微生物、每克粉末大约1×1010活微生物至每克粉末大约13×1010活微生物、每克粉末大约1×1010活微生物至每克粉末大约12×1010活微生物、每克粉末大约1×1010活微生物至每克粉末大约11×1010活微生物、每克粉末大约1×1010活微生物至每克粉末大约10×1010活微生物、每克粉末大约1×1010活微生物至每克粉末大约9×1010活微生物、每克粉末大约1×1010活微生物至每克粉末大约8×1010活微生物、每克粉末大约1×1010活微生物至每克粉末大约7×1010活微生物、每克粉末大约1×1010活微生物至每克粉末大约6×1010活微生物、每克粉末大约1×1010活微生物至每克粉末大约5×1010活微生物、每克粉末大约1×1010活微生物至每克粉末大约4×1010活微生物、每克粉末大约1×1010活微生物至每克粉末大约3×1010活微生物、每克粉末大约1×1010活微生物至每克粉末大约2×1010活微生物、每克粉末大约2×1010活微生物至每克粉末大约15×1010活微生物、每克粉末大约3×1010活微生物至每克粉末大约15×1010活微生物、每克粉末大约4×1010活微生物至每克粉末大约15×1010活微生物、每克粉末大约5×1010活微生物至每克粉末大约15×1010活微生物、每克粉末大约6×1010活微生物至每克粉末大约15×1010活微生物、每克粉末大约7×1010活微生物至每克粉末大约15×1010活微生物、每克粉末大约8×1010活微生物至每克粉末大约15×1010活微生物、每克粉末大约9×1010活微生物至每克粉末大约15×1010活微生物、每克粉末大约10×1010活微生物至每克粉末大约15×1010活微生物、每克粉末大约11×1010活微生物至每克粉末大约15×1010活微生物、每克粉末大约12×1010活微生物至每克粉末大约15×1010活微生物、每克粉末大约13×1010活微生物至每克粉末大约15×1010活微生物或每克粉末大约14×1010活微生物至每克粉末大约15×1010活微生物。在一个实施方案中，微生物粉末包含每克粉末大约2×1010活微生物至每克粉末大约6×1010活微生物。
在应用于有机垃圾时，处理有机垃圾和微生物的混合物大约0.5h至大约4h、大约1h至大约4h、大约1.5h至大约4h、大约2h至大约4h、大约2.5h至大约4h、大约3h至大约4h、大约3.5h至大约4h、大约0.5h至大约3.5h、大约0.5h至大约3h、大约0.5h至大约2.5h、大约0.5h至大约2h、大约0.5h至大约1.5h或大约0.5h至大约1h。在一个实施方案中，处理混合物大约2h。
方法可以进一步包括使有机垃圾曝气的步骤，例如在处理过程中从空气压缩机泵入空气。可以在处理过程中连续地提供空气，或者可以根据预先确定的方法周期性地提供空气。例如，可以泵入空气大约10min至大约30min、大约10min至大约20min、大约10min至大约15min、大约15min至大约30min、大约20min至大约30min；停止大约10min至30min、大约10min至大约20min、大约10min至大约15min、大约15min至大约30min或大约20至大约30min；再次泵入大约10min至大约30min、大约10min至大约20min、大约10min至大约15min、大约15min至大约30min或大约20min至大约30min。在一个实施方案中，泵入空气大约10min，停止大约20min，再次泵入大约10min。
允许方法进行一段时间至待降解或转化的化合物的水平达到目标水平。例如，允许方法进行至NPK值达到大约5至大约12、大约6至大约12、大约7至大约12、大约8至大约12、大约9至大约12、大约10至大约12、大约11至大约12、大约5至大约11、大约5至大约10、大约5至大约9、大约5至大约8、大约5至大约7或大约5至大约6的目标水平。有利的是，较高NPK值产生更有效的肥料，因为与具有较低NPK值的肥料相比，需要使用较少量的肥料来促进植物生长。因此，具有较高NPK值的有机肥料比具有较低NPK值的有机肥料更具有成本效益。
可选地，或者同时地，允许方法进行直到有机垃圾的C:N比降低至适于作为有机肥料使用的范围。在转化为肥料前，有机垃圾的C:N比通常较高，并且不适合作为促进植物生长的肥料使用。当转化过程达到成熟时，C:N比可以从大约80:1降低至大约20:1，这取决于作为原材料使用的有机垃圾。优选地，C:N比降低至以下范围：大约5:1至大约30:1、大约6:1至大约30:1、大约7:1至大约30:1、大约8:1至大约30:1、大约9:1至大约30:1、大约10:1至大约30:1、大约11:1至大约30:1、大约12:1至大约30:1、大约13:1至大约30:1、大约14:1至大约30:1、大约15:1至大约30:1、大约16:1至大约30:1、大约17:1至大约30:1、大约18:1至大约30:1、大约19:1至大约30:1、大约20:1至大约30:1、大约21:1至大约30:1、大约22:1至大约30:1、大约23:1至大约30:1、大约24:1至大约30:1、大约25:1至大约30:1、大约26:1至大约30:1、大约27:1至大约30:1、大约28:1至大约30:1、大约29:1至大约30:1、大约5:1至大约29:1、大约5:1至大约28:1、大约5:1至大约27:1、大约5:1至大约26:1、大约5:1至大约25:1、大约5:1至大约24:1、大约5:1至大约23:1、大约5:1至大约22:1、大约5:1至大约21:1、大约5:1至大约20:1、大约5:1至大约19:1、大约5:1至大约18:1、大约5:1至大约17:1、大约5:1至大约16:1、大约5:1至大约15:1、大约5:1至大约14:1、大约5:1至大约13:1、大约5:1至大约12:1、大约5:1至大约11:1、大约5:1至大约10:1、大约5:1至大约9:1、大约5:1至大约8:1、大约5:1至大约7:1、大约5:1至大约6:1、大约10:1至大约25:1、大约10:1至大约20:1、大约10:1至大约15:1、大约15:1至大约25:1、大约15:1至大约20:1或大约20:1至大约25:1的范围。在一个实施方案中，C:N比降低至大约15:1至大约20:1的范围。
需要的处理时间取决于以下因素：例如待处理的有机垃圾的初始NPK水平和/或C:N比、使用的微生物的类型和浓度以及在方法中使用的处理条件。通常地，处理时间为至少大约18h。因此，例如处理时间可以为大约18h至大约30h、大约19h至大约30h、大约20h至大约30h、大约21h至大约30h、大约22h至大约30h、大约23h至大约30h、大约24h至大约30h、大约25h至大约30h、大约26h至大约30h、大约27h至大约30h、大约28h至大约30h、大约29h至大约30h、大约18h至大约29h、大约18h至大约28h、大约18h至大约27h、大约18h至大约26h、大约18h至大约25h、大约18h至大约24h、大约18h至大约23h、大约18h至大约22h、大约18h至大约21h、大约18h至大约20h或大约18h至大约19h。在一个实施方案中，处理时间为大约22h。有利的是，在大约18h至大约30h内可以达到大约5至大约12的期望的NPK值和大约5:1至大约30:1的期望的C:N比。
如果延长处理时间，方法可以包括向有机垃圾中定量加入微生物溶液的步骤。微生物溶液可以是从上述微生物粉末制备的。有利的是，在延长的处理时间的过程中，定量给料促进微生物群体的维持。
在一个实施方案中，大约每2h至大约每5h、大约每3h至大约每5h、大约每4h至大约每5h、大约每2h至大约每4h或大约每2h至大约每3h，以定量向有机垃圾中施加微生物溶液的方案来进行定量给料。可以根据如处理负荷、待处理的有机垃圾类型、有机垃圾中待降解或转化的化合物的浓度、完成处理的时间段以及溶液中微生物的浓度等因素决定进行的定量方案。
有机垃圾处理之后，通常保持处理后的有机垃圾产物冷却大约2h至大约6h、大约3h至大约6h、大约4h至大约6h、大约5h至大约6h、大约2h至大约5h、大约2h至大约4h、大约2h至大约3h、大约3h至大约5h或大约3h至大约4h。可以通过向处理后的有机垃圾喷射空气产生冷却效果。
然后通常允许冷却的有机垃圾老化大约1天至大约5天、2天至大约5天、3天至大约5天、4天至大约5天、大约1天至大约4天、大约1天至大约3天或大约1天至大约2天，从而在包装之前形成有机肥料产品。在一个实施方案中，允许冷却的有机垃圾老化2天。
在一个实施方案中，提供了有机肥料，其包含有机垃圾和本文公开的组合物。
在一个实施方案中，提供了试剂盒，其包含上文所述的微生物组合物和在一定条件下将组合物与有机垃圾接触从而将有机垃圾至少部分地转化为有机肥料的说明书。试剂盒可以进一步包含上文所述的一种或多种添加剂或营养素来提高组合物中微生物的生长。在一个实施方案中，在试剂盒中可以提供微生物的一种或多种组合物。
可以在本文公开的系统中实施本文公开的方法。系统可以包括在处理区内混合有机垃圾和本文公开组合物的搅拌装置。搅拌装置优选地包括沿着处理区纵轴位于不同高度的至少两个臂，其中搅拌装置的至少两个臂从处理区的中心呈放射状地延伸。搅拌装置的臂可以是任何形状或几何图形，其能够确保置于处理区底部的有机垃圾和本文公开的组合物与置于处理区顶部的有机垃圾和本文公开组合物快速、充分地混合，以及确保混合物能够达到期望的温度、水分含量和曝气水平。例如，臂可以是弯曲的、矩形的、正方形的、U形的、倒U形的、L形的、T形的、对称的、不对称的、扁平的、成角的、螺旋状的、螺旋桨形的或凹口状的。
系统还可以包括加热装置，其在预处理步骤中加热有机垃圾从而净化或除去以上描述的不需要的微生物。加热装置可以是能够加热位于处理区中的有机垃圾的任何热源。加热装置可以包括一种或多种电子加热元件或一种或多种热交换器，例如通过热交换器循环加热的油。加热装置还可以包括电加热器或气加热器、或者能够在处理区具体定向的喷射器或热空气。加热装置还可以是废热源、太阳能热源或地热源。示例性的废热源包括来自发电厂和焚烧炉的燃气涡轮机的烟道气体、化学和冶金操作的处理气体以及来自其它工业生产的废热。通常地，加热装置能够将有机垃圾加热至大约80°C至大约175°C、大约90°C至大约175°C、大约100°C至大约175°C、大约110°C至大约175°C、大约120°C至大约175°C、大约130°C至大约175°C、大约140°C至大约175°C、大约150°C至大约175°C、大约160°C至大约175°C、大约170°C至大约175°C、80°C至大约170°C、80°C至大约160°C、80°C至大约150°C、80°C至大约140°C、80°C至大约130°C、80°C至大约120°C、80°C至大约110°C、80°C至大约100°C或80°C至大约90°C。
系统可以进一步包括冷却装置，以在预处理加热步骤之后降低有机垃圾的温度，以便不会杀死加入到有机垃圾垃圾中用于处理有机垃圾的组合物中的微生物。冷却装置可以是冷的氮气流。通常地，冷却装置能够将有机垃圾的温度降低至大约35°C至大约75°C、大约40°C至大约75°C、大约45°C至大约75°C、大约50°C至大约75°C、大约55°C至大约75°C、大约60°C至大约75°C、大约65°C至大约75°C、大约70°C至大约75°C、大约35°C至大约70°C、大约35°C至大约65°C、大约35°C至大约60°C、大约35°C至大约55°C、大约35°C至大约50°C、大约35°C至大约45°C或大约35°C至大约40°C。
每一个系统可以进一步装备温度控制单元，以将处理区维持在需要的处理温度；水分控制装置，用于将有机垃圾的水分水平维持在适合有机垃圾处理的水平；干燥器，通常是空气干燥器，用于在与微生物混合前干燥有机垃圾，从而从有机垃圾中除去多余的水分，达到需要的水分含量；曝气装置，用于在有机垃圾处理过程中向处理区曝气；控制单元，用于控制搅拌装置、加热装置、温度控制单元、水分控制装置或曝气装置；以及研磨器，用于将有机垃圾减小至合适的颗粒尺寸。磨碎的颗粒可以通过筛网来分离出尺寸不合适的颗粒，而保留具有理想尺寸的颗粒。在利用进料器(例如可以是传送带)传送入处理区前，可以在有机垃圾容器中储存具有理想颗粒尺寸的颗粒物。
本文公开的方法、组合物、试剂盒和系统可用于从有机垃圾产生有机肥料，提高有机肥料的NPK值，降低有机垃圾的C:N比，增加有机肥料的钾值，减小有机垃圾的气味，阻止从有机垃圾中浸出营养素，或降低垃圾累积。
附图说明
附图说明了本文公开的实施方案，并用于解释本文公开的实施方案的原理。然而，应理解为设计附图只是为了说明的目的，而不是作为对发明的限制。
图1显示了根据一个本文公开的实施方案处理有机垃圾的系统的示意图。
附图详细描述
参见图1，显示了本文公开系统的一个实施方案。在这个实施方案中，系统100包括用于传送有机垃圾经由入口106进入处理区104的输入传送带102。处理区104置于支持物107之上，且装备有加热装置108和搅拌装置109。搅拌装置109有四个臂109a、109b、109c和109d，它们位于两个不同的高度，且从处理区104的纵轴111呈放射状地延伸。通过发动机110和减速器110a控制搅拌装置。利用盖子112遮盖处理区104，盖子112装备了经由出口114的输出传送带116。控制单元118也与盖子112相连。
有机垃圾一旦通过输入传送带102经由入口106被传送入处理区104，加热装置108将有机垃圾加热至大约50°C，加入选择的微生物组合物。利用搅拌装置109均一地混合有机垃圾和微生物组合物的混合物，利用发动机110和减速器110a控制搅拌速度。允许有机垃圾的处理进行2h。24h之后，通过输出传送带116经由出口114从处理区移出处理过的有机垃圾产物。
实施例
(A)微生物组合物的制备
通过混合10g葡萄糖、8g酵母提取物和5g氯化钠来制备1L营养肉汤。然后用以下选择的微生物接种营养肉汤：密旋链霉菌、纹带棒杆菌、短小芽孢杆菌、嗜热脂肪芽孢杆菌、短芽孢杆菌、蜡样芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、球状芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、产碱假单胞菌、海粘假单胞菌、嗜热双歧杆菌、干酪乳杆菌、植物乳杆菌和发酵乳杆菌。在37°C培养用密旋链霉菌、纹带棒杆菌、短小芽孢杆菌、短芽孢杆菌、蜡样芽孢杆菌、球状芽孢杆菌、产碱假单胞菌、海粘假单胞菌、干酪乳杆菌、植物乳杆菌和发酵乳杆菌接种的营养肉汤，而在60°C培养用嗜热脂肪芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和嗜热双歧杆菌接种的营养肉汤。
(B)分析方法
NPK值
使用标准的Kjeldahl’s方法(APHA 4500Norg B)测定有机肥料中的总氮含量。使用有机肥料的标准酸消解，随后通过电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)测定有机肥料中磷和钾的含量。
C:N比
使用标准的烧失量(LOI)方法测定有机碳含量。称重有机垃圾或有机肥料样品，并记录其初始重量。然后将样品放置于在350°C烤箱中3h。然后冷却样品，再称重，记录其终重量。按照以下来测定有机碳含量：
%有机碳=(重量减少÷初始重量)X 100
使用标准的Kjeldahl’s方法(APHA 4500Norg B)测定氮含量。
然后按如下测定C:N比：
C:N比=%有机碳：%氮
实施例1
从原鸡粪中制备有机肥料
将原鸡粪、死鸡和鸡毛与锯末、灰、米糠、稻秆、麦秆、用过的蘑菇堆肥或玉米棒混合。在前6h将有机垃圾混合物的初始水分含量调整至35-60%(wt)，此后再调整并维持在15-20%(wt)。在前2h将混合物加热至100-150°C，之后冷却混合物至50-65°C。向混合物中加入如上制备的微生物组合物。
混合物与微生物混合2h后，泵入空气10min，停止20min，重新泵入空气10min以维持需氧环境。允许过程运行22h，然后冷却。向混合物中泵入空气3–4h，之后允许处理过的有机垃圾老化2天。利用上文列出的分析方法测定NPK值和C:N比。
实施例1(a)
原材料 %wt
原鸡粪 70
木片 20
灰 10
实施例1(a)中使用原材料组合物产生的有机肥料的NPK值是6。
处理前，实施例1(a)中原材料组合物的C:N比是45:1。处理过程24h后，C:N比降低至20:1。
实施例1(b)
原材料 %wt
原鸡粪 60
木片 10
灰 30
实施例1(b)中使用原材料组合物产生的有机肥料的NPK值是9。
处理前，实施例1(b)中原材料组合物的C:N比是40:1。处理过程24h后，C:N比降低至19:1。
实施例1(c)
原材料 %wt
原鸡粪 50
木片 30
灰 20
实施例1(c)中使用原材料组合物产生的有机肥料的NPK值是6。
处理前，实施例1(c)中原材料组合物的C:N比是50:1。处理过程24h后，C:N比降低至22:1。
实施例1(d)
原材料 %wt
原鸡粪 40
死鸡 20
木片 20
灰 20
实施例1(d)中使用原材料组合物产生的有机肥料的NPK值是9。
处理前，实施例1(d)中原材料组合物的C:N比是42:1。处理过程24h后，C:N比降低至21:1。
实施例1(e)
原材料 %wt
原鸡粪 40
鸡毛 20
木片 20
灰 20
实施例1(e)中使用原材料组合物产生的有机肥料的NPK值是9。
处理前，实施例1(e)中原材料组合物的C:N比是43:1。处理过程24h后，C:N比降低至20:1。
实施例1(f)
原材料 %wt
原鸡粪 10
鸡毛 50
木片 20
灰 20
实施例1(f)中使用原材料组合物产生的有机肥料的NPK值是9。
处理前，实施例1(f)中原材料组合物的C:N比是42:1。处理过程24h后，C:N比降低至20:1。
从上述实施例1(a)至1(f)可以看出，实施例1(a)至1(f)中有机垃圾组合物的处理都产生具有至少为6的高NPK值的有机肥料。尤其在实施例1(b)、1(d)、1(e)和1(f)中，有机垃圾组合物产生具有9的较高NPK值的有机肥料。类似地，仅24h后，实施例1(a)至1(f)中有机垃圾组合物的初始C:N比范围都从40:1至50:1有效地降低到19:1至22:1。
实施例2
从空果束中制备有机肥料
将5-10mm脱粒的EFP颗粒与鸡粪、死鸡、山羊粪、POME、EFB灰和/或灰混合。在前6h将有机垃圾混合物的初始水分含量调整至35-60%(wt)，此后再调整并维持在15-20%(wt)。在前2h将混合物加热至100-150°C，之后冷却混合物至50-65°C。向混合物中加入如上制备的微生物组合物。
混合物和微生物组合物混合2h后，泵入空气10min，停止20min，重新泵入空气10min以维持需氧环境。允许过程运行22h，然后冷却。向混合物中泵入空气3-4h，之后允许处理过的有机垃圾老化2天。使用上文列出的分析方法测定NPK值和C:N比。
实施例2(a)
原材料 %wt
EFB(脱粒的) 70
原鸡粪 20
灰 10
实施例2(a)中使用原材料组合物产生的有机肥料的NPK值是6。
处理前，实施例2(a)中原材料组合物的C:N比是75:1。处理过程24h后，C:N比降低至27:1。
实施例2(b)
原材料 %wt
EFB(脱粒的) 60
原鸡粪 20
EFB灰 20
实施例2(b)中使用原材料组合物产生的有机肥料的NPK值是9。
处理前，实施例2(b)中原材料组合物的C:N比是70:1。处理过程24h后，C:N比降低至25:1。
实施例2(c)
原材料 %wt
EFB(脱粒的) 50
原鸡粪 20
EFB灰 10
POME 20
实施例2(c)中使用原材料组合物产生的有机肥料的NPK值是6。
处理前，实施例2(c)中原材料组合物的C:N比是65:1。处理过程24h后，C:N比降低至23:1。
实施例2(d)
原材料 %wt
EFB(脱粒的) 80
POME污泥 20
实施例2(d)中使用原材料组合物产生的有机肥料的NPK值是4。
处理前，实施例2(d)中原材料组合物的C:N比是85:1。处理过程24h后，C:N比降低至30:1。
实施例2(e)
原材料 %wt
EFB(脱粒的) 50
POME污泥 50
实施例2(e)中使用原材料组合物产生的有机肥料的NPK值是6。
处理前，实施例2(e)中原材料组合物的C:N比是73:1。处理过程24h后，C:N比降低至24:1。
实施例2(f)
原材料 %wt
EFB(脱粒的) 50
POME污泥 30
灰 20
实施例2(f)中使用原材料组合物产生的有机肥料的NPK值是7。
处理前，实施例2(f)中原材料组合物的C:N比是70:1。处理过程24h后，C:N比降低至24:1。
从上述实施例2(a)至2(f)可以看出，实施例2(a)至2(f)中有机垃圾组合物产生NPK值为4至9的有机肥料。尤其在实施例2(b)中，有机垃圾组合物产生具有9的高NPK值的有机肥料。类似地，仅24h后，实施例2(a)至2(f)中有机垃圾组合物的初始C:N比范围都从65:1至85:1有效地降低到23:1至30:1。
实施例3
从食物垃圾污泥中制备有机肥料
将食物垃圾污泥和/或在食品加工厂的粗网操作台收集的材料与稻壳、稻秆、麦秆、玉米棒、咖啡豆壳、油棕榈EFB、橄榄壳、果皮、木片、丢弃的蔬菜、用过的蘑菇堆肥、用过的兰花堆肥和/或切花混合。在前6h将有机垃圾混合物的初始水分含量调整至35-60%(wt)，此后再调整并维持在15-20%(wt)。在前2h将混合物加热至100-150°C，之后冷却混合物至50-65°C。向混合物中加入如上制备的微生物组合物。
混合物和微生物组合物混合2h后，泵入空气10min，停止20min，重新泵入空气10min以维持需氧环境。允许过程运行22h，然后冷却。向混合物中泵入空气3–4h，之后允许处理过的有机垃圾老化2天。使用上文列出的分析方法测定NPK值和C:N比。
实施例3(a)
原材料 %wt
食物垃圾污泥 50
锯末 25
灰 25
实施例3(a)中使用原材料组合物产生的有机肥料的NPK值是6。
处理前，实施例3(a)中原材料组合物的C:N比是60:1。处理过程24h后，C:N比降低至22:1。
实施例3(b)
原材料 %wt
食物垃圾污泥 70
锯末 15
灰 15
实施例3(b)中使用原材料组合物产生的有机肥料的NPK值是9。
处理前，实施例3(b)中原材料组合物的C:N比是50:1。处理过程24h后，C:N比降低至19:1。
实施例3(c)
原材料 %wt
食物垃圾污泥 60
锯末 10
灰 30
实施例3(c)中使用原材料组合物产生的有机肥料的NPK值是9。
处理前，实施例3(c)中原材料组合物的C:N比是45:1。处理过程24h后，C:N比降低至18:1。从上述实施例3(a)至3(c)可以看出，实施例3(a)至3(c)中有机垃圾组合物的处理都产生具有至少为6的高NPK值的有机肥料。尤其在实施例3(b)和3(c)中，有机垃圾组合物产生具有9的较高NPK值的有机肥料。类似地，仅24h后，实施例3(a)至3(c)中有机垃圾组合物的初始C:N比范围都从45:1至60:1有效地降低到18:1至22:1。
应用
有利的是，本文公开的处理有机垃圾的方法提供了产生有机肥料的改进方法。更有利的是，本文公开的方法大大减少了产生有机肥料所需的时间，从使用传统堆肥方法需要的几个月减少至使用本文公开的方法、组合物和系统需要的仅仅1天或数天。使用本文公开的方法、组合物和系统仅24小时之后，就可以将具有高C:N比的有机垃圾迅速地转化为具有降低C:N比的有机肥料。这将导致大大降低能源和劳动成本。
有利的是，本文公开的方法、组合物和系统大大降低或完全消除有机垃圾的恶臭气味，从而产生无味的有机肥料。
有利的是，本文公开的从有机垃圾中产生有机肥料的方法，产生了具有增加的NPK值的更有效的有机肥料。
有利的是，本文公开的方法还通过将有机垃圾转化成为有用的有机肥料而提供了垃圾处理问题的解决方法。
显而易见的是，本领域技术人员阅读上述公开后能够容易地在不脱离本发明的精神和范围的情况下对于本发明进行多种其他的改动和改变，因此，所有这样的改动和改变也意图包括在后附权利要求的范围内。

Claims (49)

1.处理有机垃圾的方法，所述方法包括将有机垃圾与来自以下微生物种的至少三个种类中的一种或多种微生物接触的步骤：芽孢杆菌(Bacillus sp.)微生物、假单胞菌(Pseudomona sp.)微生物、双歧杆菌(Bifidobacterium sp.)微生物和乳杆菌(Lactobacillus sp.)微生物，所述接触在一定条件下进行，从而将所述有机垃圾至少部分地转化为有机肥料。
2.如权利要求1所述的方法，包括将有机垃圾与来自以下种的每一种类中的一种或多种微生物接触的步骤：芽孢杆菌(Bacillus sp.)微生物、假单胞菌(Pseudomona sp.)微生物、双歧杆菌微生物(Bifidobacterium sp.)和乳杆菌(Lactobacillus sp.)微生物。
3.如权利要求1或2所述的方法，其还包括将所述有机垃圾与选自链霉菌(Streptomyces sp.)微生物和棒杆菌(Corynebacterium sp.)微生物的一种或多种微生物接触的步骤。
4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述有机垃圾的初始水分含量是25%(wt)至70%(wt)。
5.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述接触包括，向所述有机垃圾中加入包含来自以下微生物种的至少三个种类中的一种或多种微生物的组合物的步骤：芽孢杆菌(Bacillus sp.)微生物、假单胞菌(Pseudomona sp.)微生物、双歧杆菌(Bifidobacterium sp.)微生物和乳杆菌(Lactobacillus sp.)微生物。
6.如权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述接触包括加入包含来自以下微生物种的每一种类中的一种或多种微生物的组合物的步骤：芽孢杆菌(Bacillus sp.)微生物、假单胞菌(Pseudomona sp.)微生物、双歧杆菌(Bifidobacterium sp.)微生物和乳杆菌(Lactobacillus sp.)微生物。
7.如权利要求5或6所述的方法，其中所述组合物还包含选自链霉菌(Streptomyces sp.)微生物和棒杆菌(Corynebacterium sp.)微生物的一种或多种微生物。
8.如权利要求7所述的方法，其中所述组合物包含选自密旋链霉菌(Streptomyces pactum)和纹带棒杆菌(Corynebacterium striatum)中的一种或多种微生物。
9.如权利要求1至8中任一项所述的方法，其中所述芽孢杆菌选自短小芽孢杆菌(Bacillus pumilus)、嗜热脂肪芽孢杆菌(Bacillusstearothermophilus)、短芽孢杆菌(Bacillus brevis)、蜡样芽孢杆菌(Bacilluscereus)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、球状芽孢杆菌(Bacillus sphearieus)和地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)。
10.如权利要求1至9中任一项所述的方法，其中所述假单胞菌选自产碱假单胞菌(Pseudomonas alcaligenes)和海粘假单胞菌(Pseudomonasmarinoglutinosa)。
11.如权利要求1至10中任一项所述的方法，其中所述双歧杆菌是嗜热双歧杆菌(Bifidobacterium thermophilus)。
12.如权利要求1至11中任一项所述的方法，其中所述乳杆菌选自干酪乳杆菌(Lactobacillus casei)、植物乳杆菌(Lactobacillus planatarum)和发酵乳杆菌(Lactobacillus fermentus)。
13.如权利要求1至12中任一项所述的方法，其包括在所述接触步骤过程中，使所述有机垃圾曝气的步骤。
14.如权利要求1至13中任一项所述的方法，其包括在所述接触步骤过程中，将所述有机垃圾的温度控制在35°C至75°C，从而将所述有机垃圾转化为有机肥料的步骤。
15.如权利要求14所述的方法，其包括在所述接触步骤之前，将所述有机垃圾的温度控制在80°C至175°C，从而从所述有机垃圾中除去不需要的微生物的步骤。
16.如权利要求5至15中任一项所述的方法，其中所述组合物是溶液。
17.如权利要求5至15中任一项所述的方法，其中所述组合物是粉末。
18.如权利要求16所述的方法，其中在微生物培养液中所述溶液的微生物含量包含5%(vol)至50%(vol)的微生物。
19.如权利要求17所述的方法，其中所述粉末的微生物含量包含每克粉末1×1010活微生物至每克粉末15×1010活微生物。
20.如权利要求7至19中任一项所述的方法，其中所述微生物组合物的微生物是选自以下的一种或多种微生物：密旋链霉菌(Streptomycespactum)、纹带棒杆菌(Corynebacterium striatum)、短小芽孢杆菌(Bacilluspumilus)、嗜热脂肪芽孢杆菌(Bacillus stearothermophilus)、短芽孢杆菌(Bacillus brevis)、蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)、枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)、球状芽孢杆菌(Bacillus sphearieus)、地衣芽孢杆菌(Bacilluslicheniformis)、产碱假单胞菌(Pseudomonas alcaligenes)、海粘假单胞菌(Pseudomonas marinoglutinosa)、嗜热双歧杆菌(Bifidobacteriumthermophilus)、干酪乳杆菌(Lactobacillus casei)、植物乳杆菌(Lactobacillusplanatarum)和发酵乳杆菌(Lactobacillus fermentus)。
21.如权利要求1至20中任一项所述的方法，其中所述有机垃圾选自农业垃圾、食物垃圾、有机废物、工厂废水、城市垃圾、污水、污泥、动物垃圾和工业垃圾。
22.如权利要求21所述的方法，其中所述农业垃圾选自油棕榈空果束、橄榄壳、玉米棒、咖啡豆壳、稻壳、稻秆、用过的蘑菇堆肥、棕榈叶、棕榈树干、棕榈仁壳、棕榈纤维、农场污水、屠宰场垃圾、切花、用过的花堆肥、麦秆、水果垃圾和蔬菜垃圾。
23.如权利要求21所述的方法，其中所述动物垃圾选自家禽粪便、牛粪、山羊粪、马粪、绵羊粪和猪粪。
24.如权利要求1至23中任一项所述的方法，其中所述有机垃圾具有1mm至20mm的颗粒尺寸。
25.如权利要求1至24中任一项所述的方法，其中将所述有机垃圾与至少一种所述微生物接触的步骤持续至少18小时。
26.如权利要求1至25中任一项所述的方法，其还包括向所述有机垃圾加入一种或多种添加剂或营养素，从而提高所述微生物对所述有机垃圾的转化。
27.来自以下微生物种的至少三个种类中的一种或多种微生物用于处理有机垃圾，从而产生有机肥料，提高有机肥料的NPK值，增加有机肥料的钾值，减小有机垃圾的气味，防止营养素从有机垃圾中浸出或减少垃圾累积的用途：芽孢杆菌(Bacillus.sp)微生物、假单胞菌(Pseudomonas.sp)微生物、双歧杆菌(Bifidobacterium.sp)微生物和乳杆菌(Lactobacillus.sp)微生物。
28.如权利要求27中所述的用途，其中所述用途包括来自以下微生物种的每一种类中的一种或多种微生物的用途：芽孢杆菌(Bacillus.sp)微生物、假单胞菌(Pseudomonas.sp)微生物、双歧杆菌(Bifidobacterium.sp)微生物和乳杆菌(Lactobacillus.sp)微生物。
29.如权利要求27或28中所述的用途，其还包括选自链霉菌(Streptomyces sp.)微生物和棒杆菌(Corynebacterium sp.)微生物的微生物。
30.如权利要求27至29中任一项所述的的用途，其中所述芽孢杆菌微生物选自短小芽孢杆菌(Bacillus pumilus)、嗜热脂肪芽孢杆菌(Bacillus stearothermophilus)、短芽孢杆菌(Bacillus brevis)、蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、球状芽孢杆菌(Bacillussphearieus)和地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)。
31.如权利要求27至30中任一项所述的用途，其中所述假单胞菌选自产碱假单胞菌(Pseudomonas alcaligenes)和海粘假单胞菌(Pseudomonas marinoglutinosa)。
32.如权利要求27至31中任一项所述的的用途，其中所述双歧杆菌是嗜热双歧杆菌(Bifidobacterium thermophilus)。
33.如权利要求27至32中任一项所述的的用途，其中所述乳杆菌选自干酪乳杆菌(Lactobacillus casei)、植物乳杆菌(Lactobacillusplanatarum)和发酵乳杆菌(Lactobacillus fermentus)。
34.如权利要求29所述的用途，其中所述微生物选自密旋链霉菌(Streptomyces pactum)和纹带棒杆菌(Corynebacterium striatum)。
35.处理有机垃圾的组合物，所述组合物包含来自以下微生物种的至少三个种类中的一种或多种微生物：芽孢杆菌(Bacillus sp.)微生物、假单胞菌(Pseudomonas sp.)微生物、双歧杆菌(Bifidobacterium sp.)微生物和乳杆菌(Lactobacillus sp.)微生物。
36.如权利要求35所述的组合物，所述组合物包含来自以下微生物种的每一种类中的一种或多种微生物：芽孢杆菌微生物、假单胞菌微生物、双歧杆菌微生物和乳杆菌微生物。
37.如权利要求35或36所述的组合物，其还包含选自链霉菌(Streptomyce sp.s)微生物和棒杆菌(Corynebacterium sp.)微生物中的一种或多种微生物。
38.如权利要求35至37中任一项所述的组合物，其中所述芽孢杆菌选自短小芽孢杆菌(Bacillus pumilus)、嗜热脂肪芽孢杆菌(Bacillusstearothermophilus)、短芽孢杆菌(Bacillus brevis)、蜡样芽孢杆菌(Bacilluscereus)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、球状芽孢杆菌(Bacillus sphearieus)和地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)。
39.如权利要求35至38中任一项所述的组合物，其中所述假单胞菌选自产碱假单胞菌(Pseudomonas alcaligenes)和海粘假单胞菌(Pseudomonas marinoglutinosa)。
40.如权利要求35至39中任一项所述的组合物，其中所述双歧杆菌是嗜热双歧杆菌(Bifidobacterium thermophilus)。
41.如权利要求35至40中任一项所述的的组合物，其中所述乳杆菌选自干酪乳杆菌(Lactobacillus casei)、植物乳杆菌(Lactobacillusplanatarum)和发酵乳杆菌(Lactobacillus fermentus)。
42.如权利要求37中所述的组合物，其中所述微生物选自密旋链霉菌(Streptomyces pactum)和纹带棒杆菌(Corynebacterium striatum)。
43.如权利要求35至42中任一项所述的组合物，其中所述组合物是溶液。
44.如权利要求35至42中任一项所述的组合物，其中所述组合物是粉末。
45.有机肥料，其包含有机垃圾和权利要求35至44中任一项所述的组合物。
46.用于处理有机垃圾的试剂盒，所述试剂盒包含：
(i)包含来自以下微生物种的至少三个种类中的一种或多种微生物的组合物：芽孢杆菌(Bacillus sp.)微生物、假单胞菌(Pseudomonas sp.)微生物、双歧杆菌(Bifidobacterium sp.)微生物和乳杆菌(Lactobacillus sp.)微生物，和
(ii)在一定条件下将所述组合物与有机垃圾接触，从而将所述有机垃圾至少部分地转化为有机肥料的说明书。
47.如权利要求46所述的试剂盒，其中所述组合物包含来自以下微生物种的每一种类中的一种或多种微生物：芽孢杆菌(Bacillus sp.)微生物、假单胞菌(Pseudomonas sp.)微生物、双歧杆菌(Bifidobacterium sp.)微生物和乳杆菌(Lactobacillus sp.)微生物。
48.如权利要求46或47所述的试剂盒，其还包含含有选自链霉菌(Streptomyces sp.)微生物和棒杆菌(Corynebacterium sp.)微生物的微生物的组合物。
49.如权利要求46至48中任一项所述的的试剂盒，其还包含一种或多种添加剂或营养素，其中所述的一种或多种添加剂或营养素能够提高所述组合物中所述微生物的生长。
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