CN105164061B - 废物处理的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了用于有机废物材料的好氧消化的方法和系统。

Description

废物处理的方法和设备
相关申请的交叉引用
本申请要求2013年3月14日提交的美国临时申请第61/851,928号的权益，其全文以引用的方式并入本文。
技术领域
本发明涉及有机废物材料的减少和循环利用，具体地，通过好氧微生物的消化，以产生有用的产物。
发明背景
废物减少和循环利用工艺已经存在了许多年。通常，废物减少系统包括焚烧、堆肥系统(例如，室内填埋堆肥、料堆堆肥)、食品废弃物消除系统、垃圾填埋场、气化系统、藻类系统、切碎机和脱水系统。
伴随传统的废物减少系统的问题包括废物的运输问题、需要的能量(诸如由重型设备的操作消耗的燃料)、产生的有毒气体、长时间范围、沥出液问题、对土地和水的毒物学效应、覆盖区大小和排放物。伴随现有废物减少系统的一个问题是时间帧(例如，长于一小时)产生另外的污染物。现有厌氧工艺产生甲烷和硫化氢气体，它们比CO2对环境更有毒。另外，最传统的废物减少系统无法处理塑料或橡胶。此外，现有系统通常只生产一种产物即堆肥。生产诸如生物燃料、堆肥和能量等多种产物将是期望的。
虽然现有废物减少装置适于它们解决的特定目的，但是它们不适于通过减少填埋和填埋污染和污染物帮助净化地球的目的，填埋和填埋污染和污染物是温室气体和全球变暖的主要贡献者。
发明概要
本文提供了用于处理有机废物的方法和系统。
在一个方面，提供了方法，其包括：(a)将有机废物材料与在预消化器罐中的微生物预浸液混合，从而产生浆液；(b)将所述浆液导送至生物反应器中，其中该生物反应器包括：(i)有机废物材料浆液；(ii)能够消化该废物材料的微生物；以及(iii)O2；(c)在适于微生物生长的温度下搅动在生物反应器中的该浆液，并且持续适于微生物消化该废物材料的一定时间，以产生经消化的废物材料，其中在该微生物消化过程期间产生CO2；以及(d)将经消化的废物材料导送至将液体与固体分离的分离器系统，其中固体经消化的废物材料与液体在分离器系统内分离，其中该固体经消化的废物材料相较于在步骤(a)中提供的有机废物材料包括减少的质量和体积。
在一些实施方案中，在步骤(a)和/或步骤(b)中添加能够消化该有机废物材料的微生物。在其中步骤(a)和步骤(b)中都添加微生物的实施方案中，在步骤(a)中添加的微生物可以与在步骤(b)中添加的微生物相同或不同。
在一些实施方案中，诸如其中在步骤(a)中添加微生物的实施方案中，微生物预浸液含有氧气(例如，用于微生物的好氧生长)。
在一些实施方案中，经消化的废物材料包括堆肥、腐殖质、腐殖酸盐和/或生物炭。
在一些实施方案中，有机废物材料中的至少一部分在约5分钟至约1小时内消化。
在一些实施方案中，在微生物消化过程期间产生的CO2从生物反应器排出，任选地进入用于由另一种生物体消耗的封闭区域，诸如进入具有植物的温室或藻类罐，和/或任选地被压缩用于其它用途。
在一些实施方案中，有机废物材料经连续处理。在其它实施方案中，有机废物材料经间歇处理。
在一些实施方案中，有机废物材料包括木材、碳氢化合物、纸材、粪便物、园林废物、肉类、碳水化合物、蛋白质和/或食品废物。在一些实施方案中，有机废物材料包括塑料和/或橡胶。
在一些实施方案中，有机废物材料在预消化器中混合之前被解构和/或粉碎。例如，解构和/或粉碎可以包括碾磨和/或切碎。在一些实施方案中，解构和/或粉碎提供至少一部分减小成直径小于约2英寸、小于约1英寸和/或小于约0.5英寸的颗粒的有机废物。
在一些实施方案中，有机废物材料和微生物预浸液在预消化器中加热到115℉-160℉的温度。
在一些实施方案中，在预消化器中搅动有机废物材料包括具有切割器的泵。在一些实施方案中，在预消化器中搅动有机废物材料至少5分钟至长达1小时或更久。在一些实施方案中，在预消化器中搅动有机废物材料足以碳化至少一部分废物材料的时间长度。
在一些实施方案中，在预消化器和/或生物反应器中的微生物包括嗜温细菌、嗜热细菌和/或超嗜热细菌。
在一些实施方案中，在生物反应器中的O2来自空气和/或压缩的O2。
在一些实施方案中，在生物反应器中的温度是115℉-160℉。在生物反应器中的温度与在预消化器中的温度相同或不同。
在一些实施方案中，在生物反应器中的废物材料的消化利用浆液和微生物的混合来进行。
在一些实施方案中，生物反应器包括研磨筛网。例如，研磨筛网可以在生物反应器罐的壁和/或底部的至少一部分上。例如，研磨筛网可以由多孔的金属组成。
在一些实施方案中，该系统包括用于监测在预消化器、生物反应器或两者中的pH的pH监测器。在一些实施方案中，在预消化器和/或生物反应器中的pH控制在约3.0至约8.5的范围内。
在一些实施方案中，含氮副产物(例如，N2和/或氨气)在生物反应器内产生并从其排放。
在一些实施方案中，利用螺旋输送机或其它输送机系统将经消化的废物材料导送至分离器系统中。
在一些实施方案中，该系统包括用于回收微生物的过滤器。例如，该过滤器可以包括高表面积载体介质，诸如陶瓷、塑料、沙、珊瑚和/或岩石。在一些实施方案中，在过滤器上自从固-液分离器系统输出的液体回收微生物。
在一些实施方案中，利用脱水压榨机、带式压榨机或具有通过其液体可以离开的穿孔的容器将液体与固体在分离器系统中分离。在一些实施方案中，离开分离器的固体材料被转变成小球。
在一些实施方案中，离开分离器系统的固体材料燃烧以发电。在一些实施方案中，离开分离器系统的固体材料气化以产生合成气。在一些实施方案中，离开分离器系统的固体材料被转变成生物燃料、合成气、填埋顶部、吸附剂、肥料和/或炉火原木(fire log)。
在一些实施方案中，将离开分离器系统的液体过滤以产生适于饮用或其它用途的水。在一些实施方案中，离开分离器系统的液体再循环回到预消化器(在被引入预消化器中之前任选地进行加热)。
在一些实施方案中，一种或多种金属(例如，金)在分离器系统内被回收。
在一些实施方案中，在分离器系统内回收的微生物再循环回到生物反应器和/或储存在单独的微生物贮存器内。
在另一个方面，提供了系统，其包括：(a)预消化器罐，其包括：(i)将有机废物材料转移至预消化器罐中的入口；(ii)经加热的液体；以及(iii)用于将有机废物材料与经加热的液体混合以产生浆液的混合器；(b)在预消化器罐的下游并且与其流体连通的生物反应器，其包括：(i)用于将在预消化器罐内产生的浆液转移到生物反应器的入口；(ii)能够在好氧条件下消化该有机材料的微生物；(iii)氧气；(iv)热量；以及(v)用于将浆液与微生物混合的混合器；以及(c)在生物反应器的下游并且与其流体连通的固-液分离器，其中从该生物反应器输出的经消化的废物在固-液分离器中分离成基本上是固体的材料和基本上是液体的材料。
在一些实施方案中，该系统还包括一个或多个用于在该有机废物材料被引入预消化器罐之前将其解构和/或粉碎的设备。例如，解构和/或粉碎可以包括有机废物材料的碾磨和/或切碎。在一些实施方案中，有机废物材料中的至少一部分在尺寸上减小成直径小于约2英寸、小于约1英寸和/或小于约0.5英寸的颗粒。
在一些实施方案中，预消化器罐还包括：(iv)能够在好氧条件下消化该有机材料的微生物；以及(v)氧气。在该预消化器中的微生物与在生物反应器中的微生物可以相同或不同。
在一些实施方案中，在预消化器中的混合器包括具有切割器的泵。在一个实施方案中，该系统包括用于通过该泵再循环该有机废物材料和液体的机构。
在一些实施方案中，该生物反应器还包括：vi)用于将在消化过程期间产生的气体从该生物反应器排出的出口。例如，在微生物消化过程中产生的CO2和任选地含氮气体可以通过该气体出口离开该系统。
在一些实施方案中，该生物反应器的内表面中的至少一部分包括研磨筛网，例如由多孔的金属组成。
在一些实施方案中，该系统还包括用于将从生物反应器输出的经消化的废物输送到固-液分离器的螺旋输送机或其它输送机系统。在一些实施方案中，固-液分离器包括脱水压榨机、带式压榨机或具有通过其液体可以离开的穿孔的容器。
在一些实施方案中，该系统还包括用于自从固-液分离器输出的固体生产小球的设备。
在一些实施方案中，该系统还包括在生物反应器的上游并且与其流体连通的生物滤池，其中当该系统不运转时，微生物以休眠的形式储存在高表面积载体介质上，并且在该系统运转期间可以被引入生物反应器中。在一些实施方案中，生物滤池还在预消化器罐的上游并且与其流体连通，其被构造成用于当该系统运转时将微生物引入预消化器罐中。在一些实施方案中，高表面积载体介质包括陶瓷、塑料、沙、珊瑚和/或岩石。在一些实施方案中，生物滤池在固-液分离器的下游并且与其流体连通，其中从固-液分离器输出的液体流过生物滤池，从而将微生物沉积在载体介质上。
在一些实施方案中，该系统还包括导管，其用于将从固-液分离器输出的液体导送至预消化器和/或生物反应器中以作为在预消化过程中和/或在生物反应器内的消化过程中的液体使用。
在一些实施方案中，该系统还包括用于测定在预消化器罐、生物反应器和/或生物滤池中的pH的一个或多个pH监测器。例如，在预消化器罐、生物反应器和/或生物滤池中，pH可以控制在约3.0至约8.5。
在一些实施方案中，该系统被构造成用于将有机废物材料中的至少一部分在约5分钟至约1小时内好氧消化成CO2和其它副产物。
在另一个方面，提供了来自本文描述的方法和系统的固体和/或液体输出物。在一个实施方案中，提供了根据本文描述的方法中的任一种生产的固体经消化的有机材料。例如，固体经消化的有机材料可以包括堆肥、腐殖质、腐殖酸盐和/或生物炭。在另一个实施方案中，提供了来自本文描述的方法和系统的液体输出物。在一些实施方案中，提供了肥料，其包含来自本文描述的方法和系统的固体和/或液体输出物。
具体描述
提供了用于废物(例如，城市固体废物(“MSW”))减少、循环利用并转变成商品的方法、系统和设备。本文公开的方法和系统包括用微生物(例如，细菌和/或真菌)系统好氧消化有机(即，含碳)废物材料，以从该有机废物产生CO2和任选地含氮副产物(诸如N2和/或氨气)、以及其它商品产物，诸如，例如堆肥、腐殖质、腐殖酸盐、腐殖酸、生物燃料、水、填埋顶层(topping)、吸附剂、固体和/或液体肥料、炉火原木和/或金属(例如，金)。本文公开的方法和系统提供对有机废物材料的处理以产生经消化的废物材料、CO2和任选地其它副产物。在一些实施方案中，有机废物(例如，在如本文所述的系统或方法中处理的有机废物材料中的至少一部分、基本上全部或全部)可以在少于1小时内被消化成固体堆肥或腐殖酸盐类的材料。在一些实施方案中，使用本文公开的方法和系统(例如包括好氧微生物消化)在少于1小时内废物的质量和/或体积可以被减少至少约50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％或85％。在一些实施方案中，废物的质量和/或体积可以被减少至少约50％约60％、约60％至约70％、约70％至约80％、或约80％至约85％。在本文描述的方法和系统的实施方案中，没有或基本上没有甲烷气体产生。在本文描述的方法和系统的实施方案中，没有或基本上没有硫化氢气体产生。
有机废物材料
多种有机材料(例如，含有一个或多个碳原子并且能够腐烂的材料)可以使用本文公开的方法和系统处理。例如，MSW、塑料和/或橡胶可以使用本文的方法和系统处理，从而减少进入填埋的材料的量。可以使用本文公开的方法和系统处理的有机材料的非限制性实例包括木材、碳氢化合物、纸材、粪便物、园林废物、肉类、骨头、鱼、碳水化合物、蛋白质、食品废物、庭院废物、粪肥、硬纸板、生物可降解的塑料(例如，生物可降解的餐具、器具、容器等)和/或可以引起污染的分解的垃圾。可以根据本文的方法和系统处理的有机材料是在好氧条件下生物可消化的(例如，在氧气存在下能够经微生物消化成CO2和其它副产物)。
在一些实施方案中，在本文公开的方法和系统中消化之前，废物可以被预先分类，以除去将不消化或可能比其它消化慢的材料。例如，包括但不限于塑料、泡沫聚苯乙烯、金属、电池、溶剂和/或基于石油的产物的材料可以从进入废物减少系统的废物材料中除去。
解构/粉碎
在本文公开的方法和系统的一些实施方案中，在预消化之前，有机废物材料被解构和/或粉碎，例如，将废物材料分解成更小的组成部分和/或减小废物材料的平均粒度。解构和/或粉碎可以包括机械降解过程以减小该废物材料的组分的尺寸。例如，解构和/或粉碎可以包括碾磨和/或切碎等。在一些实施方案中，解构和/或粉碎包括湿式切碎机或干式切碎机。在一些实施方案中，解构和/或粉碎包括具有切碎和/或碾磨能力的泵。解构和/或粉碎可以将该有机废物材料的尺寸减小成具有小于约2英寸、小于约1英寸或小于约0.5英寸平均直径的直径的颗粒。较小尺寸的颗粒可以增加可用于微生物培养物生长的表面积并且改进在消化工艺下游的废物材料的微生物消化。
预消化
在本文公开的方法和系统中，将有机废物材料(例如，MSW)与在预消化器罐中的微生物预浸液混合，从而产生浆液。该微生物预浸液和废物材料被加热到适于材料的部分物理和/或化学降解和/或微生物作用的温度。该微生物预浸液可以含有水(例如，纯化水和/或可能含有其它污染物或微量元素的城市用水)，并且任选地可以含有微生物生长营养物。
预浸液可以在添加有机废物材料之前、同时或之后加热。在一些实施方案中，预浸液在未加热的废物材料添加到预消化器罐之前预加热。在其它实施方案中，预浸液和废物材料在预消化器罐内混合之前各自分别加热。在其它实施方案中，未加热的预浸液和未加热的废物材料在预消化器罐内混合并加热。
在一些实施方案中，预消化器罐填充有已经预加热到约115℉至约160℉的温度的预浸液。在一些实施方案中，预浸液被预加热到约115℉至约120℉、约120℉至约125℉、约125℉至约130℉、约130℉至约135℉、约135℉至约140℉、约145℉至约150℉、约150℉至约155℉、或约155℉至约160℉的温度。在一些实施方案中，预浸液被预加热到约115℉至约135℉、约120℉至约140℉、约125℉至约145℉、约130℉至约155℉、约115℉至约145℉、约120℉至约150℉、约125℉至约155℉、约130℉至约160℉、或约120℉至约160℉的温度。
在一些实施方案中，在预消化器罐中混合的预浸液和有机材料的温度是约115℉至约160℉。在一些实施方案中，在预消化器罐中的预浸液和有机材料的温度是约115℉至约120℉、约120℉至约125℉、约125℉至约130℉、约130℉至约135℉、约135℉至约140℉、约145℉至约150℉、约150℉至约155℉、或约155℉至约160℉。在一些实施方案中，在预消化器罐中的预浸液和有机材料的温度是约115℉至约135℉、约120℉至约140℉、约125℉至约145℉、约130℉至约155℉、约115℉至约145℉、约120℉至约150℉、约125℉至约155℉、约130℉至约160℉、或约120℉至约160℉。
在一些实施方案中，被引入预消化器中的液体被充气，例如利用空气鼓风机或其它用于引入O2的方法。在一些实施方案中，微生物预浸液可以在引入预消化器中之前、同时和/或之后充气。在一些实施方案中，经混合的预浸液和有机废物可以在混合之前、期间和/或之后充气。氧气可以例如用文丘里系统、气泡石、空气管道网格、空气压缩机、被压缩的氧气、或产生O2的任何系统引入。在一些实施方案中，氧气以最高约50ppm，例如约19ppm至约50ppm的浓度存在于微生物预浸液中。
在一些实施方案中，添加的微生物预浸液的量是适于产生能够通过导管流入下游生物反应器的浆液的量，诸如，例如通过泵，诸如斩切泵。
有机废物材料和微生物预浸液在预消化器中混合适合于产生浆液的一段时间。例如，材料可以在预消化器中搅动约5分钟至约1小时或更久。在一些实施方案中，在预消化器中的材料使用具有切割器的泵，例如再循环斩切泵搅动。在一些实施方案中，在预消化器中搅动废物材料持续适于碳化有机材料中的至少一部分的时间段。在一些实施方案中，热量和机械摩擦用于碳化有机材料中的至少一部分。
预消化器罐可以具有适于待处理废物的量和类型的任何尺寸。可用于建造预消化器罐的材料包括但不限于塑料、复合材料、混凝土和/或不锈钢。在一些实施方案中，预消化器罐包括单壁或双壁结构。在双壁预消化器罐中，壁可以由相同或不同的材料建造。在一些实施方案中，预消化器罐用加热器护套加热。在一些实施方案中，罐的底部包括圆锥形或平底构造。
在一些实施方案中，能够在好氧条件下消化有机废物并且产生CO2作为消化的副产物的微生物可以添加到预消化器中，并且当浆液产生时，或在浆液产生之后但是在将浆液导送至下游生物反应器中之前，与有机废物材料混合。在一些实施方案中，微生物可以在与有机废物材料混合之前添加到微生物预浸液中。
在一些实施方案中，微生物是嗜温微生物、嗜热微生物和/或超嗜热微生物，例如嗜温细菌、嗜热细菌和/或超嗜热细菌和/或真菌种类。在一些实施方案中，微生物包括嗜温细菌和/或真菌种类、嗜热细菌和/或真菌种类以及超嗜热细菌和/或真菌种类。微生物在氧气存在下能够消化有机废物材料，从而产生CO2和任选地含氮气体作为消化副产物。可以用于本文所述的方法和系统的嗜温、嗜热和超嗜热微生物的实例包括但不限于来自下列属的微生物：假单细胞菌属(Pseudomonas)(例如，恶臭假单胞菌(P.putida)、荧光假单胞菌(P.fluorescens))、丛毛单胞菌属(Comamonas)、芽孢杆菌属(Bacillus)(例如，嗜热脂肪芽孢杆菌(B.stearothermophilus)、热容芽孢杆菌(B.caldolyticus)、热溶芽孢杆菌(B.caldovelox)、热坚芽孢杆菌(B.caldotenax)、枯草芽孢杆菌(B.subtilis))、伯克霍尔德菌属(Burkholderia)、黄单胞菌属(Xanthomonas)、红球菌属(Rhodococcus)、高温单孢菌属(Thermomonospora)、气火菌属(Aeropyrum)、木霉属(Trichoderma)、曲霉属(Aspergillus)和/或白腐真菌属(Phanerochaete)。
生物反应器
预消化器罐中的有机废物材料和微生物预浸液的混合物和任选地微生物被导送至用于有机材料的微生物消化的生物反应器中。该生物反应器含有微生物、氧气和经预消化的有机材料。微生物通过消化减少材料的质量和体积。作用在有机材料上的好氧微生物产生经消化的有机材料(例如，堆肥、腐殖质、腐殖酸盐、腐殖酸、生物炭)、CO2、水、热量和任选地其它废物气体，诸如氮气(例如，N2和/或氨气)。在优选的实施方案中，有机材料(例如，被引入如本文所述的废物处理系统的有机材料中的至少一部分、基本上全部或全部)在生物反应器中消化约5分钟至约1小时，从而产生在质量和体积上大大减少的产物。
预消化器罐中的经混合的有机废物材料和微生物预浸液通过导管被导送至生物反应器中。例如，该材料可通过泵(例如斩切泵)被导送至生物反应器中。
生物反应器可以具有适于待处理的废物的量和类型的任何尺寸。可以用于建造生物反应器的材料包括但不限于不锈钢、玻璃纤维、混凝土和/或复合材料。氧气可以被泵送到生物反应器罐内(例如，泵送到罐的底部)，任选地通过扩散器(诸如筛)。当氧气进入生物反应器时氧气的扩散可以提高微生物生长速率。氧气可以被进给至生物反应器中，例如，经由压缩空气罐、空气压缩机或空气鼓风机。
在一些实施方案中，生物反应器被加热到约115℉至约160℉的温度。在一些实施方案中，生物反应器被加热到约115℉至约120℉、约120℉至约125℉、约125℉至约130℉、约130℉至约135℉、约135℉至约140℉、约145℉至约150℉、约150℉至约155℉或约155℉至约160℉的温度。在一些实施方案中，生物反应器被加热到约115℉至约135℉、约120℉至约140℉、约125℉至约145℉、约130℉至约155℉、约115℉至约145℉、约120℉至约150℉、约125℉至约155℉、约130℉至约160℉或约120℉至约160℉的温度。生物反应器中的温度可以与预消化器罐中的温度相同或不同。
在一些实施方案中，氧气以最高至50ppm，例如约19ppm至约50ppm的浓度存在于生物反应器中。
在一些实施方案中，在生物反应器中的微生物是嗜温微生物、嗜热微生物和/或超嗜热微生物，例如嗜温细菌、嗜热细菌和/或超嗜热细菌和/或真菌种类。在一些实施方案中，微生物包括嗜常温细菌和/或真菌种类、嗜热细菌和/或真菌种类以及超嗜热细菌和/或真菌种类。微生物在氧气存在下能够消化有机废物材料，从而产生CO2和任选地含氮气体作为消化副产物。可以用于本文所述的方法和系统的嗜温、嗜热和超嗜热微生物的实例包括但不限于来自下列属的微生物：假单细胞菌属(例如，恶臭假单胞菌、荧光假单胞菌)、丛毛单胞菌属、芽孢杆菌属(例如，嗜热脂肪芽孢杆菌、热容芽孢杆菌、热溶芽孢杆菌、热坚芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌)、伯克霍尔德菌属、黄单胞菌属、红球菌属、高温单孢菌属、气火菌属、木霉属、曲霉属和/或白腐真菌属。在其中微生物被包括在预消化过程的实施方案中，在预消化器和生物反应器中的微生物可以相同或不同。
在生物反应器中的材料是连续或间歇地混合。混合可以提高微生物进入有机材料，从而提高消化的速率。在一些实施方案中，生物反应器包括混合材料的混合器。举例来说，在生物反应器中的材料可以在约20RPM至约30RPM下混合。
在一些实施方案中，生物反应器包括pH监测系统或与其连通。pH可以被监测并被调整到适于被包括在生物反应器内用于消化有机废物的微生物的生长的值。在一些实施方案中，pH被控制在约pH 3.0至约pH 8.5。
废气诸如CO2和任选地含氮气体可以被排出生物反应器、收集、消化或封闭在温室或藻类罐中以防止CO2进入大气。
被排入温室的CO2和含氮气体可以被植物代谢而减少或消除进入大气的CO2。CO2和含氮气可以另选地为被收集并保留用于其它用途。在其它实施方案中，CO2可以被藻类系统利用以加速藻类生长，例如，用于生产有用的产物，诸如生物燃料、食品、油和/或维生素。在一些实施方案中，藻类可以用于生产油。油可以与藻类分离，并且然后被消化用过的藻类在如本文所述的废物减少系统内被消化。
在一些实施方案中，在生物反应器中产生的CO2被回收并压缩。
在一些实施方案中，生物反应器包括研磨材料，例如，研磨筛网。磨料可以对有机材料提供碾磨作用，从而确保微生物与新鲜的未消化的有机材料之间的接触。例如，研磨筛网可以由多孔的材料，诸如多孔的金属构成。在一些实施方案中，研磨材料，例如研磨筛网可以位于生物反应器的壁和/或底部的至少一部分上。筛可以包括多种尺寸的开口，例如最高达直径约1英寸。在一些实施方案中，筛还可以用于使某种尺寸的经消化的废物滴落入用于固/液分离的螺旋输送机驱动器水闸。
在一些实施方案中，在预消化期间和/或在消化期间，可以将微生物培养物的另外的接种菌添加到生物反应器内，这可以加速消化过程。
在一些实施方案中，为了特定类型废物材料的最佳消化，可以调整用于消化并且在预消化期间和/或在消化期间添加到生物反应器内的微生物的种类和/或种类的组合。
在一些实施方案中，废物消化工艺随时间更有效地运行(例如，需要用于废物消化的时间较少)。在一些实施方案中，随着微生物繁殖并产生更多的适于正被消化的特定类型的废物的消化的菌落，废物消化工艺将以较快的速率运行。
在一些实施方案中，可以调节(例如，增加)在该系统中使用的水的量，以产生更多的液体输出物，其可以被用作液体肥料。
固/液分离器
被消化的有机材料被导送至分离器系统(例如，脱水系统)中用于液体与固体的被消化的材料的分离。在一些实施方案中，螺旋输送机或其它输送机系统被用于将材料运输出该反应器。在一些实施方案中，螺旋输送机以约10RPM至约25RPM的速度运输材料。螺旋输送机可以由例如不锈钢、尼龙或其它合适的材料按螺旋拔塞器的构造构成。
在一些实施方案中，液体与固体用脱水压榨机、带式压榨机或具有液体通过其可以离开的穿孔的容器分离。
在一个实施方案中，经消化的有机材料通过在贮存器上的筛以及螺旋输送机而分离成液体和固体。螺旋输送机可以安装在管的内部，其中刷子可以将固体产物带出管，同时筛使水和适合通过筛的一些沉淀物滴落。
在一些实施方案中，经消化的有机材料的液体部分被收集在贮存器内。在一些实施方案中，液体含水和腐殖酸。可以包括筛网以保持泵无碎片。在一些实施方案中，重金属诸如金可在贮存器内收集。液体贮存器可以由适于容纳液体的任何材料构成，包括但不限于塑料、混凝土、复合材料和/或不锈钢。
液体输出物可以再循环到预消化器和/或生物反应器内，可以循环到用于回收微生物的生物滤池，和/或可以被“精炼”用于水的净化，例如，作为饮用水或用于其它用途。
在一些实施方案中，可以将微生物接种菌(例如，细菌和/或真菌接种菌)添加到贮存器内液体中。例如，在贮存器内液体的温度(例如，比预消化器和/或生物反应器低的温度)下生长并且能够消化如本文所述的有机废物的一种或多种微生物(例如，细菌和/或真菌)菌株可以被添加到该液体中，并且然后与至少一部分液体一起被运输到预消化器和/或生物反应器，在预消化器和/或生物反应器中它可以帮助有机材料的消化。
在一些实施方案中，液体可以通过过滤“精炼”(例如，净化)，例如，通过至少一种微米过滤、纳米过滤或反渗透过滤。
在一些实施方案中，固体材料被导送至将其转换成小球的设备(例如，造粒机)中。例如，造粒系统可以包括通过对固体材料施加压力产生小球的成形模具。小球可以用于用作腐殖质、生物燃料、炉火原木、吸附剂或其它商品的各种尺寸产生。
固体输出物可以任选地在高温下灭菌。在一些实施方案中，在固体与液体分离期间或之后，将固体材料加热到至少约155℉的温度至少约40分钟，这可以提供固体材料的进一步分解和/或灭菌。在一些实施方案中，加热器或加热元件包裹在固体输出物出口的周围以用于当固体材料离开系统时对其进行灭菌。
生物滤池
“生物滤池”是含有具高表面积的介质的容器。在该容器中，微生物(例如，细菌和/或真菌)培养物生长，并且当它们进入休眠时任选地保留，其中通过添加O2、H2O、食物(例如，有机废物材料)并且加热到适于微生物生长和有机废物消化的温度使微生物的生长重新开始。在一些实施方案中，介质的pH可以被调节到期望的pH值，该pH值适于其上负载的微生物的生长。
在一些实施方案中，从来自生物反应器的输出物(例如，从分离器系统回收的液体输出物)中回收微生物(例如，细菌和/或真菌)，这通过经由生物滤池过滤液体输出物来达成，其中在液体中的微生物保留在高表面积介质上。微生物可以在适于其生长的温度下在该介质上生长并且再循环到预消化器和/或生物反应器中，并且然后当温度降低时进入休眠。
在一些实施方案中，生物滤池呈生长微生物(例如，细菌和/或真菌)的“塔”形式，当系统运行时，使它们循环进入预消化器和/或生物反应器，并且当系统不运行时，则保留休眠形式的微生物。可通过使液体(例如，来自分离器系统的的水或液体输出物)流经载体介质将微生物从生物滤池导送至预消化器和/或生物反应器中。
在一些实施方案中，高表面积载体介质由陶瓷、塑料、沙、珊瑚和/或岩石组成，但其它合适的材料在本领域是已知的并且可以被用于该目的。
产物
固体经消化的材料的性质取决于所使用的起始废物材料。在其中有机废物诸如MSW被用作起始材料的一些实施方案中，产生纤维状经消化生物质产物。在其中塑料或橡胶被用作起始材料的实施方案中，产生相对于起始材料在质量上减少并且部分地分解(例如，一些碳被去除)的颗粒产物，并且该颗粒产物可能通过自然过程(例如填埋)而比起始材料更快地降解。
在一些实施方案中，有机废物诸如MSW的产物(即，来自如本文所述有机废物减少过程的固体输出物)可以被燃烧以提供电力(诸如电)，和/或被气化以产生合成气。合成气自身可以用作燃料。源自固体产物气化和所得气体燃烧的电力可以用作可再生能源。在其它实施方案中，所述产物可以被用于其它用途，诸如肥料、土壤改良剂、吸附剂、炉火原木等。在一个实施方案中，固体和/或液体产物可以被用作肥料产品，从而帮助加快植物的生长。
在一些实施方案中，气体产物(诸如CO2)可以被回收并压缩。
系统
提供了用于消化有机废物的系统。如本文公开的系统可以是机器的形式，有机废物材料被引入该机器，并且固体的经消化材料和液体输出物从该机器离开。
在一些实施方案中，该系统包括在生物反应器的上游并且与其流体连通的预消化器，该生物反应器在固-液分离器系统上游并且与其流体连通。预消化器可以含有用于混合有机废物材料和微生物预浸液的混合器，随着加热以产生浆液。预消化器可以任选地含有能够消化有机材料的微生物和氧气。生物反应器可以含有用于将在预消化器内产生的浆液和能够消化有机材料(例如，在约5分钟至约1小时内)的微生物混合的混合器和氧气，随着加热以产生经消化的有机废物材料，其中在消化过程期间产生CO2和任选地含氮气体。固-液分离器将固体的经消化有机材料与液体分离。与微生物消化之前的有机废物起始材料相比，在该系统中产生的固体的经消化材料在质量和体积上减少。
在一些实施方案中，该系统包括用于将经消化的有机废物从生物反应器输送到分离器系统的螺旋输送机或其它输送机系统。在一些实施方案中，分离器系统包括脱水压榨机、带式压榨机，或具有穿孔的容器，通过穿孔，液体可以离开。
该系统可以包括液体输出物通过其离开该系统的出口和固体输出物通过其离开该系统的出口。在一些实施方案中，液体输出物可以主要是液体，但是可以包括一些固体材料，并且固体输出物可以主要是固体，但是可以包括一些液体。液体输出物可以被过滤以除去残留物质，并且固体输出物可以被干燥以除去残留液体。
在一些实施方案中，生物反应器含有排气孔以用于从系统中除去气体副产物，诸如CO2和含氮气体(例如，N2和/或氨气)。
在一些实施方案中，预消化器含有具有用于混合有机废物材料和微生物预浸液的切割器的泵。
在一些实施方案中，生物反应器的内表面中的至少一部分含有研磨筛网。例如，研磨筛网可以由多孔的材料诸如多孔的金属构造而成。
在一些实施方案中，该系统包括在预消化器上游的用于将有机废物材料解构和/或粉碎的一个或多个装置，例如，具有切碎和/或碾磨能力的装置。
在一些实施方案中，该系统含有pH监测系统，用于监测预消化器和/或生物反应器的pH。在一些实施方案中，将pH控制到约pH 3.0至约pH 8.5，这取决于微生物的生长需要。
在一些实施方案中，该系统包括含有高表面积介质的生物滤池，该高表面积介质从来自该系统的液体输出物收集微生物并且为预消化器和/或生物反应器提供微生物。高表面积介质可以是例如陶瓷、塑料、沙、珊瑚和/或岩石。在一些实施方案中，生物滤池呈生长微生物(例如，细菌)的“塔”形式，当该系统运行时，使它们循环进入预消化器和/或生物反应器，并且当该系统不运行时，保留休眠形式的微生物。
在一些实施方案中，该系统还包括封闭区域，例如具有植物的温室或藻类罐，CO2气体从该系统排放进入该封闭区域，并且被另一种生物体消耗。
在一些实施方案中，该系统还包括用于将固体输出物转换成小球的造粒设备。
本文公开的系统可以被构造用于间歇或连续操作。在不同实施方案中，本文所述的系统可以以连续、分批或半分批模式操作。
能量
在一些实施方案中，如本文所述用于处理有机废物材料的系统由太阳能提供动力。
在一些实施方案中，该系统由电提供动力，电是由从该系统输出的固体经消化的废物的燃烧产生的。
在一些实施方案中，该系统由合成气提供动力，合成气是由从该系统输出的固体经消化的废物的气化产生的。
示例性实施方案
下面给出本文所述的方法和系统的实施方案。这些示例性实施方案在本文为了说明的目的给出，并且不旨在限制本发明。
提供了MSW减少、循环利用和多商品机器，其包括切碎机、碾磨机、热水预处理贮存器、反应器、脱水系统、压粒机、气化、藻类系统、CO2容纳系统和太阳能发电。碾磨机用于碾磨并切碎MSW。被碾磨的MSW被转变成水污染物。与水混合的MSW水污染物被送到用于处理的反应器。提供了各种尺寸的多孔的金属。提供将移动淤渣产物的螺旋输送机。脱水系统将固体与液体分离。固体被送到造粒机。水贮存器收集水。提供具有高表面积的微生物生物滤池。还提供了下列：提供以将微生物再循环到反应器或预消化器罐的管道系统。制备合成气以给内部燃烧引擎提供动力的装置。将消化CO2和氮气并且使藻类生长的生长藻类的装置。捕获CO2的装置。生成太阳能并且产生电力的装置。从燃料获得电力的装置。
碾磨机用于碾磨并切碎MSW。碾磨机切碎机将城市固体废物碾磨并切碎成直径低于1英寸。使MSW尽可能小将有助于微生物消化废物并增加培养物表面积以使其以较快速率生长。现在将MSW插入于预消化器罐中。碾磨机或切碎机可以是用于切碎并碾磨城市固体废物的多种装置。切碎机可以是湿切碎机或干切碎机。切碎机或碾磨机可以是泵。
被碾磨的MSW被转变成水污染物。预消化器罐填充有可以在115℉至135℉范围内的热水。它用空气鼓风机充气。添加的水的量是使H2O/MSW混合以产生流经再循环斩切泵的受控水污染物环境。添加嗜稳、嗜热和超嗜热微生物。一旦所有的材料在罐中共混，MSW水污染物借助斩切泵被送到消化器。预消化器罐可以是由塑料、复合材料、混凝土或不锈钢制成的任何尺寸。它可以具有单壁或双壁构造，所以罐可以被加热到120℉至150℉。它可以用加热器护套加热。罐的底部可以是锥形底或平底。空气鼓风机可以是文丘里系统、气泡石、空气管道网格、空气压缩机、被压缩的氧气或O2系统。
MSW水污染物被送到用于处理的反应器。该反应器是具有泵送到罐底部以饲养微生物的氧气的任何尺寸的容器。氧气通过筛扩散，所以所有微生物以快的速率繁殖并加倍。反应器在120℉至155℉之间加热以确保微生物的繁殖。反应器具有以20RPM至30RPM转动的混合器，以确保微生物得到大量食物，从而使未被食用到的表面可用于微生物消耗。微生物在MSW的表面区域上定殖。它们通过消化减小MSW的尺寸。废物诸如CO2和氮气被排出、收集、消化或封闭在温室中，所以将没有CO2进入我们的大气。EPA和USCC推断需氧堆肥不贡献CO2排放物、其是温室气体反应和全球变暖的主要贡献者。反应器可以由不锈钢、玻璃纤维、混凝土或复合材料构成。氧气可以由O2系统、压缩空气罐、空气压缩机或空气鼓风机进给。CO2和氮气在温室中排出将帮助饲养植物并且将没有CO2进入我们的大气。我们还可以运送CO2和氮气用于收集。CO2还可以被送到藻类系统，用于加速在产生生物燃料、食品或维生素中使用的藻类的生长。
在生物反应器中提供了各种尺寸的多孔的金属。筛被用作在罐周围的磨料以确保微生物经常有新鲜的MSW废物食用，并且使某些尺寸的被消化的废物落入螺旋输送机驱动器水闸内。筛可以具有到直径1英寸的多种尺寸。
提供将移动淤渣产物的螺旋输送机。驱动器是以10RPM至25RPM将被消化的MSW和水传送离开该反应器的螺旋输送机。该螺旋输送机是不锈钢或尼龙螺旋拔塞器。
提供了将固体与液体分离的脱水系统。脱水机器获取现为腐殖酸和腐殖质的MSW消化的浆液并且通过在贮存器上的筛以及螺旋输送机将其分离。该螺旋输送机安装在管的内部，并且具有可以将固体产物带出该管的刷子，同时该筛使水和适合通过该筛的一些沉淀物滴落。脱水可以是淤渣脱水压榨机、淤渣带压机或只是具有滴水的穿孔的容器。
固体被送到造粒机。造粒机可以在脱水系统之后添加，从而产生腐殖质小球、生物燃料、炉火原木、吸附剂或其它商品。它包括在压力下成形的模具，该模具将处理固体产物并通过产生各种尺寸的小球在其上施加压力。水贮存器收集水。水贮存器是收集从脱水系统流出的水和腐殖酸的容器。它含有筛网以保持泵无碎片。重金属诸如金将在该容器内收集。接种菌(细菌)将被添加到该容器内，因为该容器在对于其它细菌菌株较低的温度下运行，这使一些水流回该系统。该贮存器可以由塑料、混凝土、复合材料或不锈钢制成。
提供具有高表面积的生物滤池。该生物滤池是具有高表面积的介质的容器。在该容器内，细菌培养物生长、当它们进入休眠时被保留，以便它帮助该系统实现微生物的大量菌落的全部潜力。该生物滤池由塑料、复合材料、不锈钢制成，并且是保持介质诸如生物球、陶瓷或具有高表面积以容纳微生物菌落的其它介质的容器。
提供将微生物再循环到反应器或预消化器罐的管道系统。该闭合的环形再循环工艺使流经生物滤池介质的水循环，由此对该系统注入更多的微生物。它产生硝化细菌的生态系统。该系统可以被送到反应器或预消化器罐。在任何地方，操作者想要诸如在消化器罐内较快的消化或在反应器内加速的消化。该闭合的环状系统由不锈钢、复合材料或塑料管制成。
提供了制备合成气以给内部燃烧引擎提供动力的装置。气化或等离子体方法(PGP)是使用由电弧气化系统产生的电能和高温的废物处理技术。在被称为等离子体转换器的装置内，该电弧首先经废物分解成基本的气体和固体废物(淤渣)。该方法已经旨在电的净发生器，其取决于输入废物的组成，并且旨在减少被送到填埋场的废物的体积。可以提供产生合成气以给在MSW废物流中具有或不具有塑料或橡胶的引擎或发生器提供动力的机器。
通过捕获流出的废物流并且收获长在它们上的藻类，将消化CO2和氮气并且使藻类生长的生长藻类的装置可以终止该损坏过程。可以提供消化CO2并将它转化成氧气的系统。藻类可以被再捕获用于产物。
可以提供捕获CO2的装置。碳捕获和储存(CCS)、(碳捕获和固定)是指例如使用压力容器、温室、藻类系统或消化，试图防止来自在发电和MSW消化中使用的矿物燃料的大量CO2释放进入大气的技术。
可以提供生成太阳能并且产生电力的装置。太阳能发电是直接使用光伏(PV)或间接使用聚光太阳能发电(CSP)将太阳光转化成电。光伏可以被用于给该系统提供电力。
可以提供从燃料提供电力的装置。引擎-发生器是安装在一起以形成单件设备的发电机和引擎(原动机)的组合。该组合还被称为引擎-发生器组或发电机组。在许多情况下，引擎被认为是理所当然的并且组合单元简称为发生器。煤、柴油、天然气或生物气可以被用作燃料。
进来的MSW通过切碎机碾磨机被切碎，然后被递送到反应器。该反应器消化有机废物。筛网过滤颗粒并且螺旋输送机将经消化的输出物送出。在这些过程期间，在整个过程中提供氧气、热水和细菌。一旦产物门打开，浆液便被送到脱水系统。固体废物被送到摩擦压缩机用于加热器脱水，并且为了有更多的微生物来消化更多的MSW，液体输出物在闭合的环形系统上被送回到生物滤池。该液体中的一些可以被转移用于产物。固体废物可以被送去用于生物燃料、腐殖质、堆肥或可提高我们的环境需要的其它产物。CO2可以被捕获或送去消化，或只被送到大气。可以使CO2在温室中去供给植物CO2。
机器可以由混凝土、复合材料、不锈钢制成。罐可以呈不同的构造。
脱水系统可以按不同方式制造以适应不同的应用和输出物。
使机器在几分钟且小于1小时内减少、再利用并且再循环固体有机城市废物。速度可以是20分钟至40分钟。它将使有机MSW的体积和重量减少80％，而没有环境污染。废物的其余部分可以被用于其它产物或商品。该机器取获取通常被埋入土壤或焚化的有机固体废物或垃圾并且在小于45分钟内将产物降解成固体肥料堆肥或腐殖质/腐殖酸盐、生物燃料和/或液体(腐殖酸)堆肥茶/有机肥料。它如何工作：除了输出物诸如我们的固体排泄物和尿没有恶臭气味之外，复制或类似于人类的消化系统。“牙齿”和“嘴”(固体废物的预处理)：我们取固体废物并将其运转通过切碎机碾磨机，以将它分解成较小的粒度并将它转化成水污染物。水被加热到120℉至160℉，这对于不同类型的微生物(细菌)是理想的温度。容器被充气。我们添加微生物以增强系统，但是微生物已经存在于MSW中。该系统在斩切泵上再循环，以经过数秒或数分钟而不是数小时产生饲养该微生物的较细的颗粒。“食道”是我们的管道。关闭阀门以重新饲养预处理罐或被送到碾磨机以实现较小粒度。机器接种有嗜温、嗜热和超嗜热微生物。在罐中的搅动帮助好氧微生物繁殖。然后材料可以被送到反应器(“胃”)。该“胃”：在反应器内部，我们具有像混合器一样搅动水污染物的混合器。它具有将一切混合的混合桨叶。我们提供5psi至20psi的加热空气(它流经加热的水罐)以保持微生物繁殖。反应器在115℉至160℉之间加热，这取决于微生物产生多少热量。混合桨叶的旋转速度以35RPM至20RPM运转。反应器可以被制成任何尺寸，并且马达可以是任何尺寸。可以类似于涡轮增压微生物使用压缩的氧气。可以使用氧气发生器。罐排气以除掉气体CO2和氮气。(CO2可以被收集并消化)。反应器可以作为间歇式系统或连续式系统运转。在系统上，我们添加尺寸为3mm至20mm的筛网(多孔的金属)。在连续式系统上，我们添加较小的筛网。另外，这取决于期望的废物处理速度和我们需要处理的吨位的大小或期望的颗粒的尺寸。当该筛网刮掉边加上颗粒减小时，它还作为磨料帮助给细菌新食物。颗粒滴落到含有可以以20RPM至40RPM转动的螺旋输送机的开槽底部。一旦废物在罐中放置20分钟至40分钟，门阀打开。螺旋输送机推出一些废物。经消化的废物出来进入脱水(类似于“肾”/“结肠”)。脱水系统获取湿的经消化的淤渣，并且通过放置在以10RPM至22RPM运行的管内的螺旋输送机将其脱水。该管具有像分离固体和液体的过滤器一样工作的丝网或多孔的金属。固体输出物：固体可以通过延长管或角度或液压或加热被进一步脱水，但是这取决于顾客需要多干。可以使用在废物水处理中使用的脱水设备。然后出来固体废物堆肥腐殖质或生物燃料。液体输出物：现在用自动浮动开关将液体收集在罐中，从而提供堆肥茶和腐殖酸。该液体可以留下放置，以通过进行厌氧转化成甲烷。
以下实施例旨在说明，而非限制本发明。
实施例
实施例1.
将2000磅的有机废物材料(其含有肉类、鱼、园林废物、蔬菜、水果、家禽、硬纸板、报纸、木材、使用过的机油以及碳氢化合物)在如本文所述的废物减少系统中消化。
首先，使材料通过切碎机。然后被切碎的材料被导送至预消化器，该预消化器含有在120℉至139℉的温度下的水、最高至50ppm的含量的氧气、以及微生物。该预浸液类似于润湿溶液起作用，润湿固体废物，以便它可以穿过废物减少系统的管道。该废物材料在预消化器中混合10分钟至15分钟。然后，经预消化的材料被连续进给至生物反应器中，在该生物反应器中，它在高温好氧条件下被微生物消化。
该生物反应器包括侵蚀性浆液混合过程，其将来自预消化器的废物浆液混合30分钟。另外的微生物被添加到在生物反应器中的浆液中。在生物反应器中的温度是135℉至139℉，并且氧气浓度是19ppm至50ppm，从而有利于该废物材料的消化，并且维持其中只有好氧地生长的微生物在高温下可以活跃的环境。研磨网筛位于生物反应器内以达成一致的粒度，从而改进废物材料的消化并在经消化的输出物中提供一致的粒度。
在生物反应器中消化之后，固体和液体材料通过浆液转移到脱水螺旋输送机系统被分离。固体和液体材料通过细网筛分离，从而允许水渗透通过该筛，同时固体由螺旋输送机推动通过。分离的液体中的一些或全部(例如，80-100％)可以被转移回到预消化器或生物反应器，被包装以用作液体肥料，经净化以用作饮用水或其它用途，或排放到下水道。固体输出物是堆肥预备物，但也可以被用于能源生产。
生产400磅的固体输出物和120加仑的液体输出物。与起始有机废物材料相比，体积和质量减少80％。体积和质量减少可以基于起始材料的性质和/或固体输出物的期望含水量波动。固体输出物看上去类似于腐殖酸盐或有机堆肥，但是可以基于用作处理用输入物的废物材料而看上去不同。
固体和液体产物被用作用于玫瑰、蔬菜、植物、草和园林生长的肥料。在大多数情况下，这些植物与缺少固体或液体肥料产品的生长相比，以加速的速率生长。固体废物材料还被用作烧烤燃料并像木炭般加热持久。
尽管出于清楚理解的目的已经通过举例说明和实施例的方式在一定程度上详细描述了上述发明，但是对于本领域技术人员而言显而易见的是，可以在不背离本发明的精神和范围的情况下进行某些改变和修改。因此，说明书不应该解释为对本发明范围的限制。
本文所引用的所有公开案、专利及专利申请在此均以全文引用方式并入以用于所有目的，并且其程度如同指示各个公开案、专利或专利申请特定及个别地被引用并入一般。

Claims (75)

1.一种用于处理有机废物材料的方法，其包括：
(a)在O2和能够在好氧条件消化所述有机废物材料的嗜热微生物和/或超嗜热微生物的存在下，将有机废物材料与在预消化器罐中的经加热的微生物预浸液混合，从而产生浆液，在所述预消化器中所述有机废物材料被加热到115℉至160℉的温度，
其中所述有机废物材料包括木材、碳氢化合物、纸材、粪便物、园林废物和/或食品废物；
(b)将所述浆液导送至生物反应器中，其中所述生物反应器包括：(i)所述有机废物材料浆液；(ii)能够消化所述废物材料的嗜热微生物和/或超嗜热微生物；以及(iii)O2，其中在生物反应器中的温度为115℉至160℉；
(c)在适于所述微生物生长的温度下搅动在所述生物反应器中的所述浆液，并且持续适于所述微生物消化所述废物材料以产生经消化的废物材料的一定时间，其中在所述微生物消化过程期间产生CO2；以及
(d)将所述经消化的废物材料导送至将液体与固体分离的分离器系统中，其中在所述分离器系统内，固体经消化的废物材料与液体分离，其中所述固体经消化的废物材料相较于在步骤(a)中提供的所述有机废物材料包括减少的质量和体积。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述食品废物是肉类。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述食品废物是碳水化合物。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述食品废物是蛋白质。
5.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤(a)和/或步骤(b)中添加能够消化所述有机废物材料的所述微生物。
6.根据权利要求5所述的方法，其中在步骤(a)和步骤(b)中都将微生物添加到所述有机废物材料中，其中在步骤(a)中添加的微生物与在步骤(b)中添加的微生物相同或不同。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述经消化的废物材料包括堆肥、腐殖质、腐殖酸盐和/或生物炭。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述废物材料中的至少一部分在5分钟至1小时内消化。
9.根据权利要求1所述的方法，其中在所述微生物消化过程期间产生的CO2从所述生物反应器排出。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述有机废物材料被连续处理。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述有机废物材料被间歇地处理。
12.根据权利要求1所述的方法，其中所述有机废物材料包括塑料和/或橡胶。
13.根据权利要求1所述的方法，其中所述有机废物材料在于所述预消化器中混合之前被解构。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述有机废物的解构包括碾磨和/或切碎。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述有机废物中的至少一部分被减小成直径小于2英寸的颗粒。
16.根据权利要求14所述的方法，其中所述有机废物中的至少一部分被减小成直径小于1英寸的颗粒。
17.根据权利要求14所述的方法，其中所述有机废物中的至少一部分被减小成直径小于0.5英寸的颗粒。
18.根据权利要求1所述的方法，其中在所述预消化器中所述有机废物材料被加热到115℉至135℉的温度。
19.根据权利要求1所述的方法，其中在所述预消化器中搅动所述有机废物材料包括具有切割器的泵。
20.根据权利要求1所述的方法，其中在所述预消化器中搅动所述有机废物材料至少5分钟至长达1小时或更久。
21.根据权利要求20所述的方法，其中在所述预消化器中搅动所述有机废物材料足以碳化所述废物材料中的至少一部分的时间长度。
22.根据权利要求1所述的方法，其中在所述生物反应器中的O2来自空气和/或压缩的O2。
23.根据权利要求1所述的方法，其中在所述生物反应器中的温度是120℉至155℉。
24.根据权利要求23所述的方法，其中在所述生物反应器中的所述温度与在所述预消化器中的温度相同或不同。
25.根据权利要求1所述的方法，其中在所述生物反应器中的所述废物材料的所述消化利用所述浆液与所述微生物的混合来进行。
26.根据权利要求1所述的方法，其中所述生物反应器包括研磨筛网。
27.根据权利要求26所述的方法，其中所述研磨筛网包括多孔的金属。
28.根据权利要求1所述的方法，其中所述生物反应器包括pH监测器。
29.根据权利要求28所述的方法，其中pH控制在3.0至8.5。
30.根据权利要求1所述的方法，其中含氮副产物在所述生物反应器中产生并且从其排出。
31.根据权利要求1所述的方法，其中CO2从所述生物反应器被排放到封闭区域中用于被植物消耗。
32.根据权利要求31所述的方法，其中所述具有植物的封闭区域是温室。
33.根据权利要求1所述的方法，其中CO2被排放到罐中用于被藻类消耗。
34.根据权利要求1所述的方法，其中从所述生物反应器排出的CO2被压缩。
35.根据权利要求1所述的方法，其中利用螺旋输送机或其它输送机系统将所述经消化的废物材料导送至所述分离器系统中。
36.根据权利要求1所述的方法，其中所述分离器系统包括用于回收微生物的过滤器。
37.根据权利要求36所述的方法，其中所述过滤器包括高表面积载体介质。
38.根据权利要求37所述的方法，其中所述高表面积载体介质包括陶瓷、塑料、沙、珊瑚和/或岩石。
39.根据权利要求1所述的方法，其中利用脱水压榨机、带式压榨机或具有通过其液体可以离开的穿孔的容器将液体与固体在所述分离器系统中分离。
40.根据权利要求1所述的方法，其中离开所述分离器系统的所述固体材料被转变成小球。
41.根据权利要求1所述的方法，其中离开所述分离器系统的所述固体材料被气化以产生合成气。
42.根据权利要求1所述的方法，其中离开所述分离器系统的所述固体材料被燃烧以发电。
43.根据权利要求1所述的方法，其中离开所述分离器系统的所述固体材料被转变成生物燃料、合成气、填埋顶层、吸附剂、肥料和/或炉火原木。
44.根据权利要求1所述的方法，其中过滤离开所述分离器系统的所述液体以产生适于饮用或其它用途的水。
45.根据权利要求1所述的方法，其中一种或多种金属在所述分离器系统内被回收。
46.根据权利要求45所述的方法，其中所述金属包括金。
47.根据权利要求1所述的方法，其中在所述分离器系统内回收的微生物再循环回到所述生物反应器和/或储存在单独的微生物贮存器内。
48.一种用于处理有机废物材料的系统，其包括：
(a)预消化器罐，其包括：(i)将有机废物材料转移至所述预消化器罐中的入口；(ii)经加热的液体；(iii)用于将所述有机废物材料与所述经加热的液体混合以产生浆液的混合器；(iv)能够在好氧条件消化所述有机废物材料的嗜热微生物和/或超嗜热微生物；和(v)氧气，其中在所述预消化器中所述有机废物材料被加热到115℉至160℉的温度，其中所述有机废物材料包括木材、碳氢化合物、纸材、粪便物、园林废物和/或食品废物；
(b)在所述预消化器罐的下游并且与其流体连通的生物反应器，其包括：(i)用于将在所述预消化器罐内产生的所述浆液转移至所述生物反应器中的入口；(ii)能够在好氧条件下消化所述有机材料的嗜热微生物和/或超嗜热微生物；(iii)氧气；(iv)热量；以及(v)用于将所述浆液与所述微生物混合的混合器，其中所述生物反应器中的温度为115℉至160℉，
其中在所述预消化器罐中的微生物与在所述生物反应器中的微生物相同或不同；以及
(c)在所述生物反应器的下游并且与其流体连通的固-液分离器，其中从所述生物反应器输出的经消化的废物在所述固-液分离器中分离成基本上是固体的材料和基本上是液体的材料。
49.根据权利要求48所述的系统，其中所述食品废物是肉类。
50.根据权利要求48所述的系统，其中所述食品废物是碳水化合物。
51.根据权利要求48所述的系统，其中所述食品废物是蛋白质。
52.根据权利要求48所述的系统，其还包括一个或多个用于在所述有机废物材料被引入到所述预消化器罐中之前将其解构和/或粉碎的设备。
53.根据权利要求52所述的系统，其中解构和/或粉碎包括碾磨和/或切碎所述有机废物材料。
54.根据权利要求53所述的系统，其中所述有机废物材料中的至少一部分在尺寸上被减小成直径小于2英寸的颗粒。
55.根据权利要求53所述的系统，其中所述有机废物材料中的至少一部分在尺寸上被减小成直径小于1英寸的颗粒。
56.根据权利要求53所述的系统，其中所述有机废物材料中的至少一部分在尺寸上被减小成直径小于0.5英寸的颗粒。
57.根据权利要求48所述的系统，其中所述预消化器罐还包括：(iv)能够在好氧条件下消化所述有机废物材料的微生物；以及(v)氧气，
其中在所述预消化器中的所述微生物与在所述生物反应器中的所述微生物相同或不同。
58.根据权利要求48所述的系统，其中在所述预消化器中的所述混合器包括具有切割器的泵。
59.根据权利要求58所述的系统，其包括用于将所述有机废物材料和液体再循环通过所述泵的机构。
60.根据权利要求48所述的系统，其中所述生物反应器还包括：vi)用于将在所述消化过程期间产生的气体排出所述生物反应器的出口。
61.根据权利要求48所述的系统，其中在所述微生物消化过程中产生的CO2通过气体出口离开所述系统。
62.根据权利要求61所述的系统，其中在所述微生物消化过程中产生的含氮气体通过所述气体出口离开所述系统。
63.根据权利要求48所述的系统，其中所述生物反应器的内表面中的至少一部分包括研磨筛网。
64.根据权利要求63所述的系统，其中所述研磨筛网包括多孔的金属。
65.根据权利要求48所述的系统，其还包括用于将从所述生物反应器输出的所述经消化的废物转移到所述固-液分离器的螺旋输送机或其它输送机系统。
66.根据权利要求48所述的系统，其中所述固-液分离器包括脱水压榨机、带式压榨机或具有通过其液体可以离开的穿孔的容器。
67.根据权利要求48所述的系统，其还包括用于自从所述固-液分离器输出的所述固体产生小球的设备。
68.根据权利要求48所述的系统，其还包括在所述生物反应器的上游并且与其流体连通的生物滤池，其中当所述系统不运转时，将被引入到所述生物反应器中的微生物以休眠的形式储存在高表面积载体介质上。
69.根据权利要求68所述的系统，其中所述生物滤池还在所述预消化器罐的上游并且与其流体连通。
70.根据权利要求68所述的系统，其中所述高表面积载体介质包括陶瓷、塑料、沙、珊瑚和/或岩石。
71.根据权利要求70所述的系统，其中所述生物滤池在所述固-液分离器的下游并且与其流体连通，其中从所述固-液分离器输出的液体流过所述生物滤池，从而将微生物沉积在所述载体介质上。
72.根据权利要求48所述的系统，其还包括用于将从所述固-液分离器输出的液体导送至所述预消化器和/或生物反应器中的导管。
73.根据权利要求48所述的系统，其还包括用于测定在所述预消化器罐和/或所述生物反应器中pH的pH监测器。
74.根据权利要求68所述的系统，其还包括用于测定在所述预消化器罐、所述生物反应器和/或所述生物滤池中pH的pH监测器。
75.根据权利要求48所述的系统，其中所述系统被构造成用于将所述有机废物材料中的至少一部分在5分钟至1小时内消化成CO2和其它副产物。
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