CN104023835A - 用于处理有机物质的设备和系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于处理有机物质的设备。该设备包括处理室以及设置在该室中以搅拌有机物质的搅拌装置。搅拌装置包括延伸穿过该室的可旋转轴、从该轴延伸的多个搅拌器臂、以及连接至每个搅拌器臂的桨。桨设置成相对于搅拌器臂的纵向轴线成第一角度并且相对于轴的纵向轴线成第二角度。还提供了一种用于使从通过该设备处理的有机物质产生的氨再循环利用的系统。

Description

用于处理有机物质的设备和系统
技术领域
本发明涉及一种用于处理有机物质的设备。更具体地，本发明涉及一种用于使从有机物质的处理中产生的氨再循环利用的系统。
背景技术
每年从农业种植园、动物养殖场、磨坊、食物加工厂和工厂产生了大量的有机废物。随着农产品行业的扩张，所产生的有机废物的量逐年增大。因此，对这些废物的处置近年来已经成为主要关注点。
堆肥法已被公认为应对有机废物处置的问题的有效方法。堆肥法通过微生物学过程将有机废物转化成肥料。然而，有机废物通过自然出现的微生物而进行的自然堆肥会花费数月甚至数年来腐熟，并且通常产生具有相对较低的氮、磷和钾(NPK)值的产品，因为在堆肥周期期间，大量的氨、铵离子、磷、钾和必需的微量元素损失到环境中。这些损失降低了最终的堆肥产品中微量元素的量。具有低的NPK值的有机肥料不太有用并且在商业上也不太有价值。
为了提高堆肥的速度，或者通过搅拌废物或者通过向废物供应空气来使有机废物与空气混合。本领域中存在许多已知的家用堆肥系统，其包括以或者自然通风或者鼓风机供应的搅拌鼓或旋转鼓。还存在其他家用系统，其包括蠕虫和细菌以增加堆肥的速度。通风有助于有机废物的好氧消化，从而防止进入厌氧状态时产生恶臭。尽管堆肥周期减少至数周，但这些系统仍不能确保均质通风，并且易于存在厌氧微观环境的袋形区(pocket)。
在商业领域，存在许多已知的商业堆肥系统，包括条垛式堆肥器和隧道式堆肥器。尽管条垛式堆肥系统和静态垛堆肥系统能够处理大量有机废物，但其需要同等大的量的土地并且它们的使用受到城市地区的郊区的限制。
另一方面，隧道式堆肥系统和仓式系统不能实现大规模操作。即使这些系统能够在封闭空间中进行最大中尺度分解，它们也需要使其相对较昂贵的大能量消耗。此外，所产生的有机肥料品质不一。已知的仓式堆肥系统可以提供达3公吨的小容量的良好混合能力。然而，按比例放大是有问题的，因为大于3公吨的仓中发生厌氧微观环境的袋形区的增加。这些死空间不仅导致恶臭的产生，还损害了所产生的有机肥料的品质。
还存在另一已知的堆肥器，其包括多个桨，以帮助混合堆肥物料。然而，这种堆肥器耗费了大量的能量并且是不经济的。
因此需要提供一种用于处理有机废物的设备和系统，其克服或至少改善了上述缺点中的一项或更多项。
发明内容
通过一种改进的用于将诸如有机废物之类的有机物质做成堆肥的设备，解决了上述及其他问题并且在本领域中取得了进展。还公开了一种用于使从有机物质的处理中产生的氨再循环利用的系统。
该设备和系统的优势包括但不限于以下各项。该设备提供了一种按比例增加堆肥操作的装置。然而，其不需要大量空间来用于增大量的产能。该设备使得能够在整体有机废物上实现均质通风，从而减少恶臭。有机废物能够在相对较短的时间周期内——例如小于一天——被处理成良好腐熟的。该设备和系统产生了具有增大的NPK值——例如大于6的NPK值——的有机肥料。该设备和系统防止营养素从有机物质中浸出。该设备和系统提供了一种通过将有机废物转化成有用的有机肥料来处理废物处置问题的解决方案。
根据本发明的第一方面，提供了一种用于处理有机物质的设备。该设备包括用于容纳有机物质与选择来使有机物质降解的一种或更多种微生物的混合物的室；以及搅拌装置，该搅拌装置设置在室中以搅拌混合物。搅拌装置包括：可旋转轴，该可旋转轴延伸穿过室的中央孔；多个搅拌器臂，所述多个搅拌器臂从轴延伸；以及桨，该桨连接至所述多个搅拌器臂中的每个搅拌器臂。该桨设置成相对于连接的搅拌器臂的纵向轴线成第一角度，并且桨设置成相对于轴的纵向轴线成第二角度。所述多个搅拌器臂——每个搅拌器臂均与以第一角度和第二角度成角度的桨连接——使得能够响应于轴的旋转在不溅出室的情况下均质地混合混合物。
搅拌装置使得能够均质地混合有机物质，从而增大了暴露于氧气中的有机物质的表面积。因此，有机物质的好氧降解的速率会增大，并且有机物质的厌氧降解的速率会有利地减小。厌氧降解的速率的减小有利地减少了有机物质处理期间恶臭的产生。
处理过的有机物质的品质取决于最终产品中出现的必须元素氮(N)、磷(P)和钾(K)(或简称为NPK)的量。通常，NPK值越大，处理过的有机物质的品质越好，即，处理过的有机物质中的营养素越多。例如，具有6及6以上的NPK值的处理过的有机物质可以通过本发明在一天内获得。
优选地，桨的第二角度在约0°至约180°的范围内。优选地，所述多个搅拌器臂中的每个搅拌器臂的桨的第二角度以不同的角度设置，以沿不同的方向引导混合物。优选地，所述多个搅拌器臂中的每个搅拌器臂的桨的第二角度从0°至180°顺序变化。优选地，所述多个搅拌器臂中的每个搅拌器臂的桨的第二角度从0°、45°、90°、135°至180°顺序变化。
优选地，第一角度在约70°至约110°的范围内。优选地，所述多个搅拌器臂中的每个搅拌器臂的桨的第一角度以不同的角度设置。
优选地，搅拌装置还包括连接至桨的构件以形成用于引导混合物的装置。优选地，该构件在平面中大致垂直于桨设置，从而形成大致T形构型。优选地，该构件在平面中设置在桨的边缘处，从而形成大致L形构型。
优选地，所述多个搅拌器臂沿着轴的长度均匀地间隔开。优选地，室的中央孔大致平行于地面。
优选地，室由能够经受住混合物的材料制成。优选地，室具有处于4,000L至80,000L的范围内的容量。优选地，室的内壁包括柱状结构。
优选地，桨与所述多个搅拌器臂中的每个搅拌器臂一体地形成。优选地，所述多个搅拌器臂中的每个搅拌器臂与轴一体地形成。
优选地，搅拌装置还包括连接至所述多个搅拌器臂中的每个搅拌器臂的多个桨。
根据本发明的实施方式，该设备还包括用于控制室内的环境的装置。环境控制装置包括温度控制装置、pH控制装置、湿度控制装置和/或通风装置。优选地，温度控制装置包括围绕室的周长的至少一部分的加热油。
优选地，所述一种或更多种微生物从以下组中选择，该组包括芽孢杆菌微生物、假单胞菌微生物、双歧杆菌微生物、乳酸杆菌微生物、链霉菌微生物、棒状杆菌微生物以及它们的混合物。
优选地，该设备还包括一种用于使从有机物质的处理中产生的氨再循环利用的系统。该系统包括：用于收集从有机物质的处理中产生的氨的装置；以及用于分配通过收集装置收集的氨的装置，其中，分配装置流体连接至收集装置。
优选地，收集的氨再循环回到室。优选地，所收集的氨再循环到设备外面的处理过的有机物质。优选地，收集装置为能够经受住氨的管道。优选地，分配装置为能够经受住氨的管道。
再循环的氨增大了最终产品中出现的必需的氮的量。处理过的有机物质具有高NPK值，并因此具有大量营养物。处理过的有机物质因此能够有利地用作高品质有机肥料。
定义
文中所使用的以下词语和术语应当具有如下意义，该意义表示为：
词语“大致”不排除“完全”，例如，“大致没有”Y的合成物可以完全没有Y。在必要的情况下，词语“大致”可以从本发明的定义中省去。
除非另有所指，术语“包括有”和“包括”及其语法方面的变体意在表示“开放的”或“包含的”语言，使得它们不仅包括所陈述的元素，而且允许包含额外的、未陈述的元素。
如文中所使用的，术语“大约”在制剂的组分的浓度的背景下通常指所陈述值的+/-5％，更典型地指所陈述值的+/-4％，更典型地指所陈述值的+/-3％，更典型地指所陈述值的+/-2％、甚至更典型地指所陈述值的+/-1％，以及甚至更典型地指所陈述值的+/-0.5％。
贯穿本公开内容，某些实施方式可以以范围格式公开。应当理解的是，范围格式的描述仅为了方便和简洁，而不应当被理解为对所公开范围的适用范围的不变限制。相应地，对范围的描述应当被认为包括具体公开的所有可能的子范围以及该范围内的各个数值。例如，对范围的描述——例如从1至6——应当被认为包括具体公开的子范围——例如，从1至3、从1至4、从1至5、从2至4、从2至6、从3至6等——以及该范围内的各个数值，例如，1、2、3、4、5和6。不管范围的宽度如何，这都是适用的。
附图说明
附图示出了所公开的实施方式并且用来说明所公开的实施方式的原理。然而，应当理解的是，附图仅用于说明的目的而不作为对本发明的限制。
图1示出了根据本发明的用于处理有机物质的设备的实施方式的内部立体图。
图2a示出了根据本发明的用于处理有机物质的设备的另一实施方式的立体图。
图2b示出了图2a中所示的设备的内部立体图。
图3a示出了图2a中所示的设备的相反侧的立体图。
图3b示出了图3a中所示的设备的内部立体图。
图4a示出了根据本发明的搅拌装置的实施方式的立体图。
图4b示出了图4a中所示的搅拌装置的侧端部视图。
图4c示出了图4a中所示的搅拌装置的俯视图。
图4d示出了图4a中所示的搅拌器臂的特写视图，其中，该搅拌器臂具有桨和连接至桨的构件。
图5示出了根据本发明的用于使氨再循环利用的系统的实施方式的示意图。
具体实施方式
可以通过本发明的设备处理的有机物质包括但不限于农业废物、食物废物、有机垃圾、工厂废水、城市废物、污水、污泥、动物废物和工业废物。示例性的农业废物包括但不限于油棕空果串(EFB)、橄榄壳、玉米芯、咖啡豆壳、稻壳、稻草、菇渣、棕榈树叶、棕榈树干、棕榈核壳、棕榈纤维、农场废水、屠宰场废物、沼气污泥、污水污泥、皮革废料、花扦插、废花渣、小麦秸秆、水果废物、蔬菜废物等。示例性的动物废物包括但不限于动物尸体、动物羽毛和诸如畜禽粪便、牛粪、山羊粪、马粪、绵羊粪和猪粪之类的动物粪便。畜禽粪便可以是鸡粪。动物废物还可以包括人的生活污水。工厂废水可以是例如棕榈油工厂污水(POME)和POME污泥。
要被处理的有机物质由于例如地理或季节的可变性、成本、适合性、所需的产品和产品特性等而可以基于诸如可用性之类的标准来选择。例如，在棕榈油产区，每年产生大约8百万吨的空果串(EFB)，并因此提供了能够被处理的有机废物的丰富来源，以将EFB至少部分地转化成有用的有机肥料。类似地，典型的食物加工厂每天能够产生大约1.5吨至大约2吨之间的污泥，而家禽屠宰场每天能产生大约300m3的废水，这导致用于在所公开系统中使用的有机废物的大量来源。
可以理解的是，有机物质可能是湿的和/或稠密的。因此，在该设备的处理区中可以将膨胀材料加到混合物中以减小混合物的密度并允许空气穿透混合物。由于膨胀材料通常为干燥的和多孔的，因此其有利地防止了在处理区中发生厌氧发酵。膨胀材料的示例包括但不限于锯屑、稻壳、EFB、咖啡渣、脱粒小麦和稻草、菇渣以及干树叶。
图1示出了根据本发明的实施方式的用于处理有机物质的设备100的内部立体图。设备100包括室106，室106用于容纳有机物质与选择来使有机物质降解的一种或更多种微生物的混合物。室106由于是将处理有机物质的地方因此还被称为处理区。优选地，室106为U形圆筒形容器。混合物通过设置在室106中的搅拌装置120来搅拌。搅拌装置120包括可旋转轴114、多个搅拌器臂116、以及连接至每个搅拌器臂116的桨118。轴114延伸穿过室106的中央孔并且能够通过马达108驱动来绕其纵向轴线x1旋转。优选地，室106的中央孔大致平行于地面。轴114的旋转速度能够通过变速箱107来调节。马达108和变速箱107由V形带113连接。桨118可以包括构件119以形成用于引导室106内混合物的装置。
待处理的有机物质通过传送带101被引入到室106中。传送带101将有机物质传输到入口103并进入到室106中。用来使有机物质降解的微生物同样通过入口103被引入到室106中。设备100可以具有一个或更多个鼓风机105，鼓风机105向混合物提供氧气以加速有机物质的好氧降解。在有机物质的处理期间产生的任何过量的或附带产生的气体可以通过通气口104从室106排出。室106中的混合物通过加热油加热，加热油通过循环油泵109围绕室106的整个周长或周长的至少一部分。在热油罐102中通过加热元件112来保持加热油的温度。处理过的有机物质经由可以通过由气动阀操作的出口110从室106排出。排出的肥料(处理过的有机物质)通过传送带111传输离开设备100。
如图1(或图4a和图4c)中所示，搅拌器臂116从轴114的纵向轴线x1延伸。搅拌器臂116可以相对于轴114的纵向轴线x1以任意合适的角度延伸。优选地，搅拌器臂116大致垂直于轴114的纵向轴线x1。在某些实施方式中，搅拌器臂116可以相对于轴114的纵向轴线x1以从约70°至约110°、或从约70°至约100°、或从约70°至约90°、或从约80°至约110°、或从约90°至约110°的角度从轴114延伸。可以设置从轴114延伸的两个或更多个搅拌器臂116。在图4a中所示的实施方式中，十个搅拌器臂116从轴114延伸。
桨118连接至每个搅拌器臂116以搅拌并移动室106中的混合物。桨118可以具有任意合适的形状和尺寸，例如，其能够是大致矩形的平坦叶片。在某些实施方式中，每个搅拌器臂116均可以具有连接至该搅拌器臂116的多于一个的桨118。例如，每个搅拌器臂116均可以具有两个桨118。桨118可以在桨118的适于搅拌并移动混合物的任何部分处连接至每个搅拌器臂116。例如，桨118在桨118的大约中间部分处连接至搅拌器臂116(见图4d)。此外，桨118可以连接至沿着搅拌器臂116的纵向轴线x2的任何部分。优选地，桨118与搅拌器臂116的与连接至轴114的端部相反的端部部分相邻地连接。连接至搅拌器臂116的端部部分并接近室106的内壁的桨118促进了均匀混合。桨118与室106的内壁之间的间隙可以为15mm。
桨118(或如图4c和图4d中所示的318)设置成相对于搅拌器臂116(或316)的纵向轴线x2成第一角度α，并且相对于轴114(或314)的纵向轴线x1成第二角度β。桨118的第一角度α在约70°至约110°的范围内。优选地，第一角度α为约90°，即，桨118大致垂直于搅拌器臂116的纵向轴线x2。在某些实施方式中，第一角度α可以为从约70°至约110°、或从约70°至约100°、或从约70°至约90°、或从约80°至约110°、或从约90°至约110°的值。每个搅拌器臂116的桨118的第一角度α可以以相同或不同的角度成角度。
桨118的第二角度β在约0°至约180°的范围内。当第二角度β为0°时，桨118的纵向轴线大致平行于轴114的纵向轴线x1。每个桨118均可以以不同的第二角度β成角度，使得沿不同的方向引导混合物以使得能够充分混合。在某些实施方式中，每个搅拌器臂116的桨118的第二角度β可以以相同的角度成角度。在某些实施方式中，第二角度β从0°顺序变化至180°。在某些实施方式中，第二角度β从0°、45°、90°、135°顺序变化至180°。这样，由一个桨沿着行进的路径引导的混合物可以由下一个顺序成角度的桨铲起。因此，顺序成角度的桨有利地确保了混合物被不断搅拌。
桨118可以具有构件119，该构件119连接至桨118以形成用于引导室106内的混合物的装置。构件119可以具有任何合适的形状和尺寸，例如，大致矩形平坦结构。构件119可以与桨118是一体的以形成单件，或者可以联接/附接至桨118。在使用中，桨118和构件119与可旋转轴114一起旋转运动，以沿着行进的方向引导混合物的一部分。构件119在平面中设置在桨118上并且从桨118的平面成角度，使得桨118和构件119抓住混合物并沿着行进的方向引导混合物。因此，构件119提供了桨118的增强的铲起效果。构件119可以在平面中相对于桨118以从约70°至约110°、或从约70°至约100°、或从约70°至约90°、或从约80°至约110°、或从约90°至约110°的角度设置在桨118上。优选地，构件119在平面中大致垂直于桨118，使得桨118和构件119形成大致T形的结构构型(见图4d)。在某些实施方式中，构件119在平面中设置在桨118的边缘上，从而形成大致L形的结构。
优选地，桨118设置成接近室106的内表面(壁)以帮助移动与室106的侧面接近的混合物的未混合袋形区。桨118防止混合物被推到室106的侧面或顶部。因此，桨118可以有利地防止混合物在混合期间溅出室106。桨118可以与搅拌器臂116一体地形成，而搅拌器臂116可以与可旋转轴114一体地形成。在某些实施方式中，可旋转轴114、搅拌器臂116和桨118可以联接至彼此。例如，搅拌器臂116可以焊接到可旋转轴114上，并且桨118焊接到搅拌器臂116上。
室106中的有机物质，例如动物废物和污泥，可以是黏性的和/或稠密的。因此，可能难以实现这种稠密的有机物质的充分混合以使暴露于微生物的有机物质的表面积以及对处理室106中的有机物质而言最佳的条件最大化。因此，搅拌装置120由能够经受住稠密物质的混合或搅拌的材料制成。例如，搅拌装置120可以由诸如SUS304级不锈钢之类的不锈钢制成。
搅拌器臂116可以沿着可旋转轴114的长度规则地/均匀地间隔开或以预定间隔λ设置。该构型有利地允许室116中的混合物的混合最大化。沿着可旋转轴114的长度设置的每个搅拌器臂116之间的距离取决于设备100的室106的容量。通常，每个搅拌器臂116之间的距离λ可以为从约200mm至约450mm。对于具有4,000升容量的室106的示例，每个搅拌器臂之间的距离均为约252.5mm。对于具有22,000升或80,000升容量的室106的另一示例，每个搅拌器臂116之间的距离为约415mm。在其他实施方式中，对于22,000升的室，距离λ为约277mm，而对于22,000升的室，距离λ为约367mm。轴114的纵向长度可以处于从约3.8m(例如，对应22,000L的室)至约5m(对应80,000L的室)的范围。轴114的直径可以处于从约26cm(例如，对应22,000L的室)至约35cm(对应80,000L的室)的范围。
搅拌器臂116可以绕可旋转轴114的周向规则地间隔开以使室106中的混合物的混合最大化。在某些实施方式中，当观察与中央孔垂直的可旋转轴114的横截面时，两个搅拌器臂116会以约70°至约110°的角度彼此偏置。对于图4b中所示的实施方式，搅拌器臂316以约90°彼此偏置。
搅拌器臂116可以具有足以移动或搅拌室106中的混合物的任何合适的形状和尺寸。例如，如图中所示，搅拌器臂116具有杆状形状。在其他实施方式中，搅拌器臂116具有鳍状形状。在某些实施方式中，搅拌器臂116的边缘是尖的或逐渐减小的并且能够穿透有机物质以使混合物的混合最大化。有利地，混合增加了暴露于微生物的有机物质的表面积，并因而增大了有机物质与微生物的接触。
可旋转轴114可以通过诸如马达之类的本领域已知的任何装置进行旋转。马达应当具有足够的动力来旋转轴114以充分搅拌或混合室106中的混合物。有机物质可以是黏性的和/或稠密的并因此可能难以混合。因此，轴114的旋转速度应当构造成确保混合物的充分搅拌。旋转速度能够根据所使用的有机物质的种类来调节。
有利地，搅拌装置120(其包括可旋转轴114、搅拌器臂116和桨118)比具有设置在处理区中的多个独立搅拌器或桨更具成本效益。有利地，构造设备100的成本比构造具有多个独立的搅拌器或桨的设备的成本更低。此外，由于设备100中更少的移动部件而使能量消耗更低且维护成本更低，因此设备100的操作成本可以比具有多个独立的搅拌器或桨的设备的操作成本更低。
图1和图2a示出室106为封闭的圆筒形室。然而，室106可以为任何其他合适的形状。有利地，圆筒形室可以减小可能出现在具有角形角部的室中的死空间——即，未混合袋形区——的可能性。室106可以具有处于从约4,000升(L)至约80,000升(L)的范围的任意容量。例如，室106可以具有4,000L、22,000L、60,000L或80,000L的容量。有机物质的处理可以利用设备100按照工业规模执行，并且不需要大量空间。此外，能够防止任何恶臭或气体排放释放到周围环境。因此，能够减小或防止会给人带来呼吸或过敏问题的任何恶臭或气体排放。设备100的使用不受其位置限制。例如，设备100可以位于靠近废物产生地的位置以增加方便性以及对有机生物量的可接近性。替代性地，设备100可以位于建筑聚集区。设备100的容量可以按比例缩小低至10升以及按比例放大高至400,000升。
室106可以由能够经受住酸性或碱性混合物的任何合适的材料制成，例如，空果串(EFB)的pH为约pH6，柑橘皮的pH为约pH4，以及鸡粪的pH为约pH9。例如，室106可以由诸如SUS304级不锈钢之类的不锈钢制成。替代性地，室106可以由聚合物材料制成，该聚合物材料包括但不限于环氧基树脂、乙烯基酯、聚酯热固性塑料或苯酚甲醛树脂。聚合物材料可以是用纤维加强的复合材料。可以使用的纤维的示例包括但不限于玻璃、碳、芳纶、纸、木或石棉。在某些实施方式中，室106由纤维加强塑料制成。
室106的内壁可以包括延伸到处理区中的柱状结构。该柱状结构可以是长钉。柱状结构能够破碎室106中由搅拌装置120搅拌的有机物质，并因而增大了暴露于微生物的有机物质的表面积。因此，确保了有机物质与微生物的最大接触。
设备100还可以包括用于控制室106内的环境的装置。该环境控制装置可以包括温度控制装置、pH控制装置、湿度控制装置和/或通风装置。设备100还可以包括用于控制室106内的环境的控制单元。温度控制装置与室106热连通以控制混合物的温度。温度控制装置可以构造成控制位于室106中的有机物质与微生物的混合物的温度。通常，温度控制装置能够将混合物的温度控制到例如从约20℃至约150℃的温度范围。有利地，温度控制装置提供了对室106的精确的温度控制。对室106的精确的温度控制确保了微生物的新陈代谢活动以最佳的水平进行以处理有机物质。在某些实施方式中，能够有利地在小于48小时内、或小于36小时内、或小于24小时内、或小于12小时内获得具有高NPK值(例如，6以及6以上)的处理过的有机物质，即，有机肥料。
温度控制装置可以包括加热装置和冷却装置。加热装置可以是本领域已知的任何合适的装置。加热装置可以包括一个或更多个电加热元件，或者一个或更多个热交换器，例如，热油循环通过所述一个或更多个热交换器。加热元件还可以包括电加热器或气体加热器，或者能够在室106处被明确地引导的热空气的喷射器。加热装置可以是蒸气发生器。加热装置还可以是废热源、太阳热源或地热源。示例性的废热源包括来自发电厂和焚化炉中的燃气涡轮的燃料气体、化学操作和冶金操作的生产气体、以及来自其他工业生产的废热。加热装置还可以利用本领域已知的任何合适的绝缘技术来绝缘以使热损失最小化。通常，加热装置能够将有机物质加热到约80℃至约150℃。
冷却装置可以是本领域已知的任何合适的装置。冷却装置可以是冷氮气的蒸气。冷却装置还可以包括一个或更多个热交换器。通常，冷却装置能够将有机物质的温度降低到约35℃至约75℃。
pH控制装置可以调节混合物的pH。pH可以在约3至约10之间的值处进行控制。如果pH大于或小于所需值，则可以加入pH缓冲剂，例如，磷酸缓冲剂、乙酸缓冲剂、氨丁三醇缓冲剂等。
湿度控制装置将有机物质与微生物的混合物的湿度水平保持在适当的水平。有机物质通过微生物进行的降解通过使混合物中的湿度处于约10wt％至约22wt％的水平而得到增强。混合物的湿度水平可以通过本领域技术人员已知的装置来进行调节。例如，如果混合物的含湿量太高，则可以使热空气经由鼓风机吹过混合物。替代性地，有机物质可以与诸如稻壳、稻草、锯屑之类的具有较低含湿量的其他有机物质混合以实现所需的含湿量水平。相反地，如果混合物的含湿量太低，则可以通过喷杆将水喷到混合物上。
有机物质的厌氧降解产生了恶臭。此外，微生物的新陈代谢活动在二氧化碳浓度增大时减少。因此，设备100可以包括通风装置以在有机物质的处理期间使室106通风。使室106中的有机物质通风增大了有机物质的好氧降解的速率并减小了有机物质的厌氧降解的速率。有利地，主要好氧条件加快了有机物质通过微生物作用的降解速率。更有利地，减小了来自厌氧降解过程的恶臭的副产品——例如，甲烷——的排放。由于甲烷排放通常通过国家环境机构进行管理，因此甲烷排放的减少有助于满足排放法规标准。
通风装置可以是鼓风机。鼓风机可以以足以确保空气快速且容易地到达有机物质的压力传送空气。将会理解的是，所需的空气压力取决于设备100的容量。为了实现所需的空气压力，所使用的鼓风机的数量可以处于两个到八个的范围。此外，在处理期间可以持续地提供空气，或者可以根据预定的状况周期性地提供空气。在特殊实施方式中，设备100可以包括四个鼓风机105，其中，每个鼓风机均提供了37毫米水柱(mmAq)的空气压力。例如，鼓风机105可以设置成运转10分钟的持续时间，其中，每个运转之间具有20分钟的间隔。设备100还可以包括用于将过量气体从设备100排出的一个或更多个通气口104。
设备100具有用于接收待处理的有机物质的入口103。有机物质可以人工引入到室106中，或者通过传送带101自动地引入到室106中。设备具有出口110，处理过的有机物质——即，有机肥料——通过该出口110卸载。处理过的有机物质可以从设备100人工卸载，或者通过传送带111从设备100自动卸载并传输出去。
对有机物质的处理和/或降解有用的微生物是能够降解碳化合物或固定氮化合物的那些微生物。有利地，使用混合的微生物培养以获得广谱性的降解或固定。微生物的选择取决于待处理的有机物质的种类。选择来使有机物质降解的微生物可以从如下组中选择，该组包括芽孢杆菌微生物、假单胞菌微生物、双歧杆菌微生物、乳酸杆菌微生物、链霉菌微生物和棒状杆菌微生物。在某些实施方式中，所述一种或更多种微生物从如下组中选择，该组包括芽孢杆菌微生物、假单胞菌微生物、双歧杆菌微生物、乳酸杆菌微生物、链霉菌微生物、棒状杆菌微生物以及它们的混合物。
处理过的有机物质，或有机肥料，可以具有大于6的NPK值。NPK值确定了有机肥料中存在氮(N)、磷(P)和钾(K)的量。这些营养素通常在使用常规的堆肥方法和系统时损失到环境中。因此，高的NPK值指示具有大量营养素并因此为高品质肥料的有机肥料。有利地，设备100在一天内生产具有高NPK值(6以及6以上)的腐熟的有机肥料。
设备100可以设置在诸如腿或架子之类的升高的支承件上。支承件可以设计成承载整个设备的重量。因此，支承件的尺寸取决于设备的尺寸。设备100可以包括用于易于接近例如入口103的阶梯和操作平台。设备100还可以包括诸如紧急停止装置之类的安全设备。紧急停止装置可以在例如失控反应的紧急情况下或在搅拌装置卡住时停止设备100的动力。其他安全设备可以包括沿着阶梯和操作平台的防护栏。
设备100还可以包括用于使从处理过的有机物质产生的氨再循环利用的系统。该系统包括用于收集从有机物质的处理产生的氨的装置以及用于分配所收集的氨的装置。分配装置流体连接至收集装置以分配所收集的氨。因此，系统防止在氨的形成中氮的损失。由于氨排放通常通过国家环境机构管理，因此氨排放的减小有利地帮助满足排放法规标准。
所收集的氨可以再循环返回室106以增加处理过的有机物质的NPK值。替代性地，所收集的氨可以再循环至设备100外面的处理过的有机物质。有利地，再循环的氨增加了有机物质的NPK值。更有利地，排放的氨副产品被重新使用。收集装置和分配装置可以是任何合适的装置。例如，收集装置和分配装置是管道。管道应当由能够经受住氨的材料制成。例如，管道由诸如SUS304级不锈钢之类的不锈钢制成。替代性地，管道可以由聚合物材料制成，该聚合物材料包括但不限于环氧基树脂、乙烯基酯、聚酯热固性塑料或苯酚甲醛树脂。聚合物材料可以是用纤维加强的复合材料。可以使用的纤维的示例包括但不限于玻璃、碳、芳纶、纸、木或石棉。在某些实施方式中，管道由纤维加强塑料制成。系统还可以包括测试装置以监测氨的百分回收率。测试装置可以是本领域已知的任何合适的装置。例如，系统可以包括生物过滤器。生物过滤器可以是本领域已知的生物过滤器。系统回收从有机物质的降解中释放的氨的多于80％。
设备100可以是模块化的，其中，设备100包括两个或更多个室106。所述两个或更多个室106可以平行于彼此设置或以任何其他布置设置。所述两个或更多个室的使用可以增大待处理有机物质的生产量。图2a、图2b、图3a和图3b示出设备200包括两个室206，所述两个室206彼此平行设置以增大待处理有机物质的生产量。设备200中出现的部件与设备100中出现的部件类似。待处理的有机物质通过传送带201引入到设备200的相应的室206中。传送带201具有位于相应的室206的入口203的上方的两个端部以用于将有机物质传送到室206中。传送带201具有T形构型。用于将有机物质传输到入口203中的其他合适的形状和装置也是可以的。每个室206均具有搅拌装置220。类似于搅拌装置120，搅拌装置220包括可旋转轴214、搅拌器臂216和桨218。可旋转轴214通过马达208在室206的一端处绕其纵向轴线旋转并且可旋转轴214通过轴承217固定在室206的另一端处(见图3a和图3b)。室206中有机物质与微生物的混合物通过围绕室206的整个周长或周长的至少一部分的加热油来加热。加热油通过热油罐(未示出)来加热。处理过的有机物质通过出口215卸载并通过传送带211传输离开。
图4a、图4b和图4c示出了根据本发明的实施方式的搅拌装置320的不同的视图。图4a示出搅拌装置320，搅拌装置320包括从可旋转轴314延伸的十个搅拌器臂316。搅拌装置320根据处理室的容量可以具有任何合适数量的搅拌器臂316。例如，22,000L的室可以具有10至14个搅拌器臂316，而80,000L的室可以具有14至16个搅拌器臂316。桨318连接至每个搅拌器臂316。每个搅拌器臂316从可旋转轴314的纵向轴线大致垂直地延伸。凸缘324将可旋转轴314的两个端部连接至处理区的外部。
图4b中示出了搅拌装置320的侧端部视图。从图4b中可以观察到，搅拌器臂316以约90°彼此偏置。图4c中示出了搅拌装置320的俯视图。两个搅拌器臂316之间沿着可旋转轴314的长度的距离λ取决于设备的容量。例如，当所公开的设备具有4,000L容量的室时，距离λ为约252.5mm。对于另一示例，当设备具有22,000L或80,000L容量的室时，距离λ为约415mm。
图4d中示出了设置在搅拌器臂316的端部部分处的桨318的特写图。构件319连接至桨318以形成用于引导混合物的T形结构。构件319还可以连接至桨318的边缘以形成L形结构。
图5中示出了用于使从通过如上述公开的设备对有机物质的处理中产生的氨再循环利用的系统500的示意图。管道502、504和506将设备100(或200)的室106(或206)连接至其他区域。例如，管道502将处理区106连接至测试装置400，管道504将室106连接至完成的肥料产品300，以及管道506将所产生的氨再循环回到室106。
从有机物质的处理中排放的氨沿着管道502、504和506离开室106。管道502将氨引导至测试装置400，使得回收的氨的量能够被监测。管道504将氨引导至完成的肥料产品300以增加产品300的NPK值。管道506将氨再循环回到室106以作为用于有机物质的处理的氮的来源。
将会理解的是，在不背离本发明的精神和范围的情况下，对本领域技术人员而言在阅读了前述公开内容之后本发明的各种其他改型和适应方案将是明显的，并且所有这种改型和适应方案都在所附权利要求的范围内。

Claims (26)

1.一种用于处理有机物质的设备，所述设备包括：
室，所述室用于容纳有机物质与选择来使所述有机物质降解的一种或更多种微生物的混合物；以及
搅拌装置，所述搅拌装置设置在所述室中以搅拌所述混合物，所述搅拌装置包括：
可旋转轴，所述可旋转轴延伸穿过所述室的中央孔，
多个搅拌器臂，所述多个搅拌器臂从所述轴延伸，以及
桨，所述桨连接至所述多个搅拌器臂中的每个搅拌器臂，所述桨设置成相对于所连接的搅拌器臂的纵向轴线成第一角度，并且所述桨设置成相对于所述轴的纵向轴线成第二角度；
其中，各自与以所述第一角度和所述第二角度成角度的所述桨连接的所述多个搅拌器臂使得能够响应于所述轴的旋转在不溅出所述室的情况下均质地混合所述混合物。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述桨的所述第二角度在约0°至约180°的范围内。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的设备，其中，所述多个搅拌器臂中的每个搅拌器臂的所述桨的所述第二角度以不同的角度设置，以沿不同的方向引导所述混合物。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中，所述多个搅拌器臂中的每个搅拌器臂的所述桨的所述第二角度从0°至180°顺序变化。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中，所述多个搅拌器臂中的每个搅拌器臂的所述桨的所述第二角度从0°、45°、90°、135°至180°顺序变化。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中，所述第一角度在约70°至约110°的范围内。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中，所述多个搅拌器臂中的每个搅拌器臂的所述桨的所述第一角度以不同的角度设置。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中，所述搅拌装置还包括连接至所述桨的构件以形成用于引导所述混合物的装置。
9.根据权利要求8所述的设备，其中，所述构件在平面中大致垂直于所述桨设置，从而形成大致T形构型。
10.根据权利要求8所述的设备，其中，所述构件在平面中设置在所述桨的边缘处，从而形成大致L形构型。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中，所述多个搅拌器臂沿着所述轴的长度均匀地间隔开。
12.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中，所述室的所述中央孔大致平行于地面。
13.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中，所述室由能够经受住所述混合物的材料制成。
14.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中，所述室具有处于4,000L至80,000L的范围内的容量。
15.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中，所述室的内壁包括柱状结构。
16.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中，所述桨与每个搅拌器臂一体地形成。
17.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中，每个搅拌器臂与所述轴一体地形成。
18.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中，所述搅拌装置还包括连接至所述多个搅拌器臂中的每个搅拌器臂的多个桨。
19.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，还包括：
用于控制所述室内的环境的装置，其中，所述环境控制装置包括温度控制装置、pH控制装置、湿度控制装置和/或通风装置。
20.根据权利要求19所述的设备，其中，所述温度控制装置包括围绕所述室的周长的至少一部分的加热油。
21.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中，所述一种或更多种微生物从以下组中选择，所述组包括芽孢杆菌微生物、假单胞菌微生物、双歧杆菌微生物、乳酸杆菌微生物、链霉菌微生物、棒状杆菌微生物以及所述微生物的混合物。
22.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，还包括用于使从有机物质的处理中产生的氨再循环的系统，所述系统包括：
用于收集从所述有机物质的所述处理中产生的氨的装置；以及
用于分配所收集的氨的装置，其中，所述分配装置流体连接至所述收集装置。
23.根据权利要求22所述的设备，其中，所收集的氨再循环回到所述室。
24.根据权利要求22或权利要求23所述的设备，其中，所收集的氨再循环到所述设备外面的处理过的有机物质。
25.根据权利要求22至24中的任一项所述的设备，其中，所述收集装置为能够经受住氨的管道。
26.根据权利要求22至25中的任一项所述的设备，其中，所述分配装置为能够经受住氨的管道。
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