CN113195120B - 有机废物的处理 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了有机废物的处理。本发明提供了一种用于处理有机废物(并且特别地，动物废物，如来自牛的废物)的方法，以及能够产生活性种(reactive species)的组合物在有机废物处理中减少有机废物的生物降解的方法中的用途。本发明还提供了通过本发明的方法处理的有机废物和这种经过处理的有机废物的用途。本发明还提供了一种用于在有机废物的厌氧消化(anaerobic digestion,AD)期间改善挥发性脂肪酸(VFA)和中链羧酸(MCCA)的产生的方法。
Description
技术领域
本发明提供了一种用于处理有机废物(并且特别地，动物废物，如来自牛的有机废物)的方法，以及能够产生活性种(reactive species)的组合物在有机废物处理中减少有机废物的生物降解的方法中的用途。本发明还提供了通过本发明的方法处理的有机废物和这种经过处理的有机废物在下游应用中的用途。本发明还提供了一种用于在有机废物的厌氧消化(anaerobic digestion,AD)期间改善挥发性脂肪酸(VFA)和中链羧酸(MCCA)的产生的方法。
背景技术
在传统家畜饲养场中，已知存在有机废物随时间推移而降解的问题。还已知随着有机废物降解，废物的潜在下游效用减少，从而使得废物的价值下降。尽管已知减慢废物降解速率的处理方法，但人们必须始终通过平衡处理的初始成本与处理赋予废物对于下游效用(例如作为肥料、工业原料或生物质燃料使用/转售)的价值来考虑任何处理的成本效益。本发明提供了通过使用能够产生活性种的组合物来处理有机废物的具成本效益的方法。
有机废物的生物降解可呈许多形式。本质上，有机废物的生物降解是有价值且有用的较大有机化合物由微生物(例如细菌、真菌等)分解成不太有用且价值较低的较小有机化合物，其最终进一步降解且以气体(例如CH4、NH3、CO2、N2等)形式从废物中损失。未降解有机废物中的较大有机化合物有用且有价值，因为例如其可充当肥效化合物(fertilisingcompound)的缓慢释放源并且充当纤维源以改善土壤的条件、生物多样性和功能。因此，需要提供减少有机废物的生物降解的处理有机废物的方法。
有机废物包含肥效化合物(例如含碳或含氮肥效化合物，如氨基酸、铵(NH4 +)盐、硝酸(NO3 -)盐或亚硝酸(NO2 -)盐)。这些肥效化合物促成有机废物在下游使用时给土壤施肥的能力。通过如反硝化的工艺降解有机废物使某些肥效化合物损失到大气中，因此降低了废物在下游应用中作为肥料的价值。因此，需要减少这些肥效化合物从有机废物中的损失，以便维持有机废物在下游应用中的价值。
有机废物还可通过甲烷生成(methanogenesis)而降解，甲烷生成是甲烷(CH4)的生物产生。甲烷生成通常为有机废物(或生物质)的生物分解中的最终步骤，并且通常由古细菌域的微生物(通常称为产甲烷菌)介导。甲烷生成的路径包括：(1)二氧化碳还原，(2)乙酸盐发酵，和(3)甲醇或甲胺歧化(分子同时还原和氧化)。生物产生的甲烷的大部分(约70％)来源于乙酸盐的甲基向甲烷的转化。至少存在与甲烷生成相关的以下两个问题。
第一，甲烷是温室气体并且因此促成与人类相关的全球变暖和气候变化。事实上，同等重量下，作为温室气体，甲烷比二氧化碳强大致25倍，并且家畜和动物废物存储行业是人类相关甲烷排放的主要来源(根据美国环境保护署(US Environmental ProtectionAgency)-https://www.epa.gov/ghgemissions/overview-greenhouse-gases#methane)。实际上，如果甲烷排放足够高，那么一些国家将在经济上处罚家畜饲养场的所有者。因此，需要处理有机废物来减少甲烷生成以便减少来自家畜饲养场的温室气体排放。
第二，碳以甲烷气体形式从有机废物中损失导致至少两个问题。第一，如果废物具有作为生物燃料或作为生物燃料生产原料(例如通过厌氧消化或热解)的潜在用途，则碳损失导致废物的潜在能量输出减少。换句话说，碳以甲烷形式从废物中损失意味着剩余废物中可燃或可反应的碳较少。第二，易于由甲烷生成分解为气态形式的含碳有机化合物也可能是肥效化合物-当有机废物与土壤混合时，其给土壤施肥。具体来说，增加土壤有机碳和纤维含量对维持和土壤条件、生物多样性和功能很重要。因此，减少甲烷生成还减少了含碳肥效化合物从有机废物中损失，从而增加了废物作为肥料和土壤改良剂的潜在效用。因此，需要处理有机废物以减少甲烷生成，以便(i)如果有机废物待用作生物燃料或用作工业原料，则使废物的潜在能量输出最大化，和(ii)减少含碳肥效化合物的损失以使有机废物作为肥料和土壤调理剂的潜在效用最大化。
与有机废物的生物降解相关的另一问题是所谓的“结皮”(“crusting”)。随着有机废物生物降解，其可变干且在其表面上形成厚结皮。结皮对于有机废物的下游使用者来说很麻烦，因为其较难处置并且特别地，较不容易在土壤上散布。因此，需要减少有机废物的生物降解以便减少有机废物在其生物降解时结皮。
处理有机废物的先前方法包括酸化有机废物。通常，“酸化”意指将有机废物的pH水平从其正常水平(典型地约pH 7)降低到pH 6以下，并且通常约pH 5以下的水平。为了降低pH水平，所使用的酸化剂通常为强酸，如盐酸、硫酸、硝酸等。也可使用甲酸、磷酸等。然而，使用强酸会引起问题。举例来说，强酸通常具有腐蚀性并且对人类和家畜都有害。这意味着(i)在使用酸之前需要专业存储设备，和(ii)酸化废物需要专业存储设备，并且另外，还可能需要专业操作者。这增加了工艺的成本和复杂性，因此降低了处理的总体成本效益，如上文所论述。
酸化有机废物的另一问题是与未酸化废物相比，有机废物作为肥料的下游效用受到妨碍。这是因为酸化废物会引起土壤酸化，这可能对作物有害并且因此不合期望。为了抵消土壤中任何不希望的酸化，可能需要使用额外碱剂(例如石灰)，这又增加了处理的总成本。
同样，如果经过处理的废物与土壤混合，则先前处理(如酸化)可在有机废物中留下可能对土壤生态系统产生负面影响的有害残留物。因此，需要提供不在经过处理的废物中留下有害残留物的有机废物处理。
因为甲烷生成通常由微生物引起，所以抵消不希望的有机废物降解(例如通过甲烷生成)的传统方法包括向动物施用口服抗生素以减少动物消化系统中生物降解微生物的量。这种处理是否有效存在争议，但其总是不合期望地昂贵。这种方法的另一问题是公共卫生当局通常对广谱抗生素的广泛使用持批评态度，因为这类使用可促成抗生素耐药性。举例来说，这类耐抗生素细菌或超级细菌，如MRSA的出现已成为全球重大社会挑战之一。
本发明旨在解决至少以上问题。
厌氧消化(AD)是混合微生物群落工艺，其传统上以四个阶段进行：水解、酸生成、乙酸生成和甲烷生成。作为水解的结果，复杂有机物质(例如碳水化合物、蛋白质)和颗粒转化为单体(例如糖类、氨基酸)。随后，酸生成将这些单体转化成挥发性脂肪酸(VFA)和中链羧酸(MCCA)、酮、醇和氢。水解和酸生成步骤通常称为发酵。
越来越优选使用二阶段AD工艺，其中水解和酸化在一个反应器中发生(通过链伸长产生VFA和MCCA)，而甲烷生成在另一反应器中发生。这类系统使得有可能由有机废物进行混合群落发酵工艺，其中在第一阶段回收高价值VFA/MCCA(例如丁酸盐、己酸盐、辛酸盐)，并且在第二阶段由剩余互养和甲烷生成底物产生沼气。
传统上，AD仅用于生产甲烷。然而，对VFA和MCCA(在发酵之后且在甲烷生成之前产生)的需求增加。因此，AD平台提供作为核心生物精炼技术的潜力，不仅用于产生沼气，而且用于由持续得到的有机废物原料产生多种产品。VFA或MCCA用于制造药物、饲料添加剂、绿色抗微生物剂、生物燃料和其它生物基产品的高价值化学合成子。据估计，例如，正己酸盐的当前市场规模为每年大致25,000吨，未精炼和精炼C6的市值分别为每吨1000到3000美元。传统上，VFA/MCCA使用石油制造，然而，储量减少和这类生产工艺的环境影响使生物精炼成为有吸引力的替代生产策略。
当前厌氧VFA/MCCA生产方法的关键缺点为VFA/MMCA可能难以回收。具体来说，需要小心地控制AD工艺以避免VFA/MMCA转化为甲烷并且因此损失。举例来说，为了抑制生物反应器中VFA(通过甲烷生成)转化为甲烷，一种方法为确保pH维持在5.5以下。然而，这种低pH降低了细菌发酵工艺的效率，并且增加了反应器设计和使用的复杂性。
本发明还旨在解决AD工艺的至少上述效率问题，例如通过提供其中VFA/MCCA产生更高效的AD工艺。
发明内容
说明书已草拟为各章节以提高可读性。然而，这并不意味着各章节应孤立地阅读。相反，除非另外说明，否则每一章节应交叉参考其它章节来阅读，即，将整个说明书作为一个整体。这意味着，例如在“能够产生活性种的组合物”章节中所描述的能够产生活性种的特定组合物的公开，打算与例如“根据本发明，用于处理有机废物的方法和能够产生活性种的组合物的用途”章节中所描述的本发明的方法和/或用途的上下文中的术语“组合物”或“能够产生活性种的组合物”(等)组合阅读。除非明确陈述，否则不打算对实施方式进行人为分离。
发明概述
本发明提供了一种使用能够产生活性种(reactive species)的组合物在有机废物处理中减少有机废物的生物降解的方法。特别地，本发明了提供一种使用能够产生活性种的组合物在有机废物处理中减少甲烷生成和/或肥效化合物从有机废物中损失的方法。根据本发明的处理还可减少有机废物上的结皮形成。根据本发明的处理还可减少总沼气产生(沼气包含由甲烷生成产生的甲烷气体)。
换句话说，本发明提供能够产生活性种的组合物在有机废物处理中减少有机废物的生物降解的方法中的用途。特别地，本发明了提供能够产生活性种的组合物在有机废物处理中减少甲烷生成(或所有沼气产生)和/或减少肥效化合物从有机废物中损失的方法中的用途。根据本发明的处理还可减少有机废物上的结皮形成。
本发明用能够产生活性种的组合物处理有机废物，以减少甲烷生成(或所有沼气产生)和/或减少肥效化合物损失而不酸化有机废物。结果，本发明的方法和用途避免使用酸，如本文所描述的酸(即，不使用盐酸、硫酸、硝酸、甲酸、磷酸、丙炔酸等)。这避免了酸化有机废物的上述问题。
此外，本发明处理有机废物，使得经过处理的废物中不产生在与土壤混合时将对生物多样性或生态系统有害的残留物。经过处理的有机废物还对在其表面上形成结皮更具抗性。结果，经过处理的有机废物的有用性和价值得到最大化，从而改良处理的总体成本效益。
此外，本发明不需要向动物施用抗生素。因此，不引起抗生素使用的上述不合需要的影响，例如不促成抗生素耐药性和/或潜在有害残留物的散布。
本发明还提供了用能够产生活性种的组合物来处理有机废物的方法。具体来说，本发明的处理有机废物的方法包括使有机废物与能够产生活性种的组合物接触，其中组合物包含氧化剂，并且其中活性种由碘离子(I-)源和氧化剂产生。活性种与有机废物的相互作用减少了有机废物的生物降解。特别地，所述方法减少沼气的总产量(特别地，其减少通过甲烷生成产生的甲烷)，并且减少有用且有价值的有机化合物，如肥效化合物(特别地，含氮肥效化合物，如铵化合物)的损失。
本发明还提供了根据本发明的能够产生活性种的组合物处理过的有机废物。如本文中所阐释，与未通过本发明的方法处理的有机废物(或未经处理的废物)相比，通过本发明的方法处理的有机废物具有不同化学和生物组成。本质上，本发明所述的处理能够减少废物的生物降解以维持废物在下游活动中的有用性和价值。
本发明还提供了经过处理的有机废物作为肥料；作为生物质燃料；作为土壤调理剂；作为厌氧消化的原料；作为生物精炼的原料；作为动物饲料(例如鱼食)的生产原料；作为藻类的生产原料；作为动物蛋白(例如昆虫/蠕虫等)的生产原料；作为化学合成的原料/底物；作为建筑材料的生产原料；作为动物垫料的生产原料；作为纸的生产原料；或作为如热解或气化的热转化工艺的原料的下游用途。本发明还提供了经过处理的有机废物作为制造肥料，如磷酸铵镁、生物炭或磷酸盐的原料的下游用途。
本发明还提供了一种用于在有机废物的厌氧消化(AD)期间改善挥发性脂肪酸(VFA)和中链羧酸(MCCA)的产生的方法，所述方法包括使能够产生活性种的组合物与有机废物接触。
一般定义
术语“包括”涵盖“包含”以及“由……组成”，例如“包括”X的组合物可仅由X组成，或可包含其它某物，例如X+Y。
关于数值x的术语“约”是任选的，并且意指例如x+10％。
除非特别陈述，否则包括混合两种或更多种组分的步骤的工艺不需要任何特定混合顺序。因此，可按任何顺序混合组分。在存在三种组分时，则可将两种组分彼此组合，并且随后可将组合与第三组分组合，以此类推。
术语“甲烷生成(methanogenesis)”意指由微生物，例如古细菌、细菌或其他活生物体生物生产甲烷气体(化学式＝CH4)。
术语“肥料”或“肥效化合物(fertilising compound)”意指任何可添加到土壤中以使土壤更肥沃的物质。典型的肥效化合物是含碳和/或含氮化合物，如氨基酸、铵盐、硝酸(NO3 -)盐或亚硝酸(NO2 -)盐。其它已知肥效化合物，如含磷化合物和含钾组合物(例如钾肥(Potash))也由“肥料”或“肥效化合物”涵盖。示例性含磷肥效化合物包含磷酸根([PO4]3-)源，例如氟磷灰石。
术语“酸”一般意指当放入水中时将通过将质子(H+)供给水而解离成阴离子(带负电物种)的物质，或可接受电子的物质。酸解离的这种能力通过pKa定量。pKa越低，酸越强，即，酸解离成阴离子和质子越容易。如本文所用，术语“酸”意指任何在水中的pKa低于8(更特别地低于pKa 6，更特别地低于pKa 4，更特别地低于pKa 2，更特别地低于pKa 0)的物质。如本文所用，“酸”至少包含盐酸、硫酸、硝酸、甲酸、磷酸、丙炔酸等。
术语“酸化(acidify/acidification)”意指通过添加酸化剂(如酸)将物质的pH水平降低到其初始水平以下。如本文所用，通过“酸化”处理有机废物意指处理降低有机废物的pH以便有效。特别地，通过“酸化”处理使有机废物的pH水平降低例如2个pH单位、1.5个pH单位、1个pH单位、0.5个pH单位。
术语“生物降解(biological degradation/biodegradation)”或其等效物意指生物体(例如微生物，如细菌、真菌等)将有价值且有用的较大有机化合物分解成不太有用且价值较低的较小有机化合物，并且最终分解成气体(例如CH4、NH3、CO2、N2等)。由有机废物生物降解产生的气体称为“沼气”。
术语“有机废物(organic waste)”意指包含有机物质的可生物降解废物。有机废物可生物降解成简单分子，如二氧化碳、水和/或甲烷。术语“有机废物”涵盖来自动物、人类、真菌(例如蘑菇，如废蘑菇堆肥)和食物垃圾等的有机废物。“有机废物”可呈任何形式，并且特别地，具有任何程度的流动性/固体性。涵盖液体废物(例如尿液、血液)、固体(例如粪肥、蔬菜皮)和半液体(例如浆料、动物内脏)。
术语“家畜”意指传统上在农场饲养的家养动物。家畜的常见实例包含牛、猪、马、绵羊、母鸡、鸡、火鸡、鸭、鹿或山羊。
术语“浆料”意指动物废物与水的半液体混合物，通常含有动物废物的细粒子。
术语“能够产生活性种的组合物”意指组合物包含可原位或非原位反应以产生可与有机废物进一步反应的活性种的组分。活性种可完全在组合物中所包含的组分之间产生，和/或活性种可在组合物的组分与有机废物的组分之间产生。如本文所描述，正是活性种与有机废物的相互作用降低了有机废物的生物降解。
术语“挥发性脂肪酸”(或VFA)是具有少于六个碳原子的脂肪酸。示例性VFA包含甲酸盐、乙酸盐、丙酸盐、丁酸盐、异丁酸盐、戊酸盐和异戊酸盐(或其酸等效物)。术语“酸等效物”意指其酸形式，例如丁酸盐的酸形式为丁酸。特定VFA包含丁酸盐和异丁酸盐。
术语“中链羧酸”(或MCCA)是具有6到12个碳原子的脂肪酸。示例性MCCA包含己酸盐、辛酸盐、癸酸盐和月桂酸盐(或其酸等效物)。同样，术语“酸等效物”意指其酸形式，例如己酸盐的酸形式为己酸。特定MCCA包含己酸盐和辛酸盐。
附图说明
现将参考附图仅借助于实例描述本发明。
图1显示根据本发明的处理显著减少由有机废物产生的沼气的累积量。
图2显示图1中测量的沼气包含甲烷。因此，图2显示根据本发明的处理显著减少有机废物(通过甲烷生成)生物降解为甲烷气体。
图3显示与未经处理的废物相比，根据本发明处理的有机废物维持较高水平的铵化合物。
图4显示根据本发明的处理减少由有机废物产生的沼气的累积量。
图5显示根据本发明的处理减少由有机废物产生的沼气的累积量。
图6显示根据本发明的处理减少由有机废物产生的沼气的累积量。
图7显示根据本发明的处理减少由有机废物产生的甲烷的累积量。
图8显示根据本发明的处理减少由有机废物产生的甲烷的累积量。
图9显示根据本发明的处理减少由有机废物产生的沼气的累积量。
图10显示根据本发明的处理减少由有机废物产生的沼气的累积量。
图11显示根据本发明的处理减少由有机废物产生的沼气的累积量。
将在实施例章节中更详细地描述附图。
能够产生活性种的组合物
如上文所描述，当用于处理有机废物的方法中时，本文所描述的能够产生活性种的组合物减少有机废物的生物降解。特别地，根据本发明的处理可减少总沼气产生，尤其是可减少通过甲烷生成产生甲烷气体和/或可减少肥效化合物(尤其是含氮肥效化合物)从有机废物中损失。根据本发明的处理还可减少有机废物上的结皮形成。
根据本发明的处理中产生的活性种可特定地抑制产生沼气的微生物(通常是产生甲烷的微生物，如产甲烷菌)，并且可以非挥发性形式捕获有机废物中的氮，同时允许粪肥固体的有益微生物分解和粪肥卫生化(hygenisation)继续进行。这意味着有机废物中的一些固体可部分正常分解，释放植物可用的养分并且产生均质、易于管理的浆料。然而，有价值且有用的养分不会因气态排放而损失，而是含于经过处理的有机废物内用于下游应用。这不仅减少了温室气体排放，而且维持了高水平的肥效化合物和有机物质含量用于未来的肥料和生物燃料使用。
本发明的处理有机废物的方法还利用能够产生活性种的组合物。在本发明的处理有机废物的方法中，组合物包含氧化剂并且活性种由碘离子(I-)源和氧化剂产生。
先前方法包括用酸处理有机废物，其必须酸化废物以便有效。本发明提供的处理利用能够产生活性种而非酸化有机废物的组合物。因此，本发明的处理中所使用的组合物不会酸化有机废物以便提供有效处理。换句话说，本发明的处理中所使用的组合物基本上不含任何酸。特别地，本发明的处理中所使用的组合物包含小于10重量％、小于5重量％、小于2重量％、小于1重量％、小于0.5重量％或小于0.1重量％的任何在水中的pKa小于pKa 8的酸。本发明的处理中所使用的组合物还可不含任何在水中的pKa小于pKa 8的酸。
如上文所论述，在根据本发明的方法中，使用能够产生活性种的组合物提供有效处理，而不将有机废物酸化到低于其正常pH。换句话说，能够产生活性种的组合物在处理期间不酸化有机废物。有机废物的pH取决于其来源而变化(例如其典型地在pH 6与8之间)。举例来说，对于动物废物，家禽粪肥可为pH>7，牛约pH 7，猪约pH 6.2-6.7，其也可在存储期间自然变化。本发明的处理中所使用的组合物可在处理期间将有机废物的pH水平降低小于两个pH单位，更具体地小于1.5个pH单位，更具体地小于1个pH单位，更具体地小于0.5个pH单位，更具体地小于0.25个pH单位。
根据本发明使用的组合物不是酸(例如不是甲酸或磷酸等)，并且当然不是强酸，如盐酸、硫酸、硝酸等。在一个实施方式中，本发明组合物不包含盐酸、硫酸、硝酸、甲酸、磷酸、丙炔酸等中的任一者。相反，1g组合物在一升水中的pH可大于pH 4、pH 4.5、pH 5、pH5.5、pH 6，优选大于pH 4。
本发明的处理减少了适用于有机废物的下游用途的关键化合物的损失。具体来说，本发明的处理减少了肥效化合物从有机废物中损失。特别地，本发明的处理减少了含氮肥效化合物的损失。因此，本发明的处理可减少含氮肥效化合物损失为氨。本发明的处理中产生的活性种可减少有机废物中肥效化合物的损失。本发明的处理可减少氨从有机废物中释放。在一些实施方式中，本发明的处理中产生的活性种不是气体。举例来说，本发明的处理中产生的活性种可以是固体、液体、溶剂化离子或溶剂化离子的混合物。更具体来说，在一些实施方式中，本发明的处理中产生的活性种不是氧化剂，例如不是氧化气体，并且特别地不是氧气。
在一些实施方式中，本文所描述的处理中所使用的组合物不包含元素碘。
能够产生活性种的组合物可包含氧化剂。活性种可由氧化剂和另一组分产生。“另一组分”可存在于有机废物和/或组合物中。在一个实施方式中，“另一组分”是碘离子(I-)源，其为任何能够提供碘离子(I-)的物质。
碘离子(I-)源可存在于有机废物中，尤其在有机废物来源于具有丰富碘盐来源(例如高碘饮食)的生态系统/地区时。在这个实施方式中，活性种可由组合物中的氧化剂和有机废物中已存在的碘离子源产生。当然，有机废物中碘离子的量将取决于生态系统而变化。通常，为了提供有效处理，在有机废物处理期间，碘离子与氧化剂的比可在1(I-):0.1(氧化剂)与1(I-):100(氧化剂)之间。更具体来说，在有机废物处理期间，碘离子与氧化剂的比可在1(I-):0.1(氧化剂)与1(I-):50(氧化剂)之间。更具体来说，在有机废物处理期间，碘离子与氧化剂的比可在1(I-):0.1(氧化剂)与1(I-)：25(氧化剂)之间。特别地，在有机废物处理期间，所述比可在1(I-):3(氧化剂)与1(I-):15(氧化剂)之间，更特别地在1(I-):5(氧化剂)与1(I-):15(氧化剂)之间，在1(I-):8(氧化剂)与1(I-):15(氧化剂)之间，在1(I-):0.1(氧化剂)与1(I-):10(氧化剂)之间，在1(I-):8(氧化剂)与1(I-):12(氧化剂)之间或在1(I-):10(氧化剂)与1(I-):12(氧化剂)之间。本公开包含可组合的所有端点。
除有机废物中的任何碘离子源之外，碘离子源还可存在于组合物中。换句话说，组合物可包含碘离子(I-)源和氧化剂。在这个实施方式中，活性种可由(i)组合物中的氧化剂，以及(ii)组合物中的碘离子源和/或有机废物中的碘离子源产生(但在这种情况下，(ii)是任选的)。通常，为了提供有效处理，组合物中碘离子与氧化剂的比可在1(I-):0.1(氧化剂)与1(I-):25(氧化剂)之间，更特别地在1(I-)：0.1(氧化剂)与1(I-)：15(氧化剂)之间，在1(I-):0.1(氧化剂)与1(I-):10(氧化剂)之间，并且特别地在1(I-):0.1(氧化剂)与1(I-):3(氧化剂)之间，在1(I-):1(氧化剂)与1(I-):5(氧化剂)之间，在1(I-):2(氧化剂)与1(I-):4(氧化剂)之间。组合物中碘离子与氧化剂的比也可选自下组：1(I-):0.1(氧化剂)；1(I-):0.4(氧化剂)；1(I-):1.1(氧化剂)；1(I-)：2.5(氧化剂)；1(I-):10(氧化剂)；和1(I-):25(氧化剂)。如上，本公开包含可组合的所有端点。
碘离子源是任何能够提供碘离子(I-)的物质。示例性碘离子源包含下组：碘化钠(NaI)、碘化钾(KI)、碘化锂(LiI)、碘化铯(CsI)、碘化氢(HI)和碘化铑(RhI3)。还可使用这类示例性碘离子源的组合。碘化钾(KI)是优选的碘离子源。
氧化剂是能够氧化其它物质，例如引起电子损失的物质。本文所描述的氧化剂在室温和大气压下不呈气态。另外，本文所描述的氧化剂可为包含至少两种化学元素的物质。本文所描述的氧化剂属于两种主要类别：(i)过氧化根(O2 2-)源，或(ii)来自下组的氧化剂：碘酸根([IO3]-)源(例如碘酸钠、碘酸钾)、高锰酸根([MnO4]-)源(例如高锰酸钠、高锰酸钾)和其组合。氧化剂也可以是类别(i)和(ii)的试剂的组合。
当氧化剂选自以上列表(ii)时，高锰酸钾是优选氧化剂。
过氧根源意指任何能够提供过氧根离子(O2 2-)的物质。过氧根源是本发明的优选氧化剂，特别地，过氧化氢(H2O2)。其它示例性过氧根源包含下组：过氧化钠、过氧化锂、释放过氧根的柠檬酸、释放过氧根的维生素C、过氧化物盐(例如氧化钡)、过硼酸钠、释放氧的伪过氧化物(例如超氧化物、双加氧物、臭氧和臭氧化物)、有机过氧化物(例如过氧酸、酰基卤和脂肪族过氧化物)、释放过氧根的过碳酸盐(例如过碳酸钠、过碳酸钾或释放过氧根的过碳酸盐的缓释形式)、过氧化物-尿素加合物和糖与其适当氧化还原酶之间的酶促反应(例如葡萄糖与葡萄糖氧化酶之间，和/或半乳糖与半乳糖氧化酶之间，和/或醇与醇氧化酶之间，和/或胆固醇与胆固醇氧化酶之间的酶促反应)。还可使用这些过氧根源彼此的组合，或实际上使用过氧化氢。
本文所描述的组合物还可包含尿素源。尿素源意指任何能够提供尿素的物质。示例性尿素源选自以下列表：尿素、过氧化物-尿素加合物、蛋白质、氨基酸、尿液和其组合。优选地，尿素源是尿素。
实际上，过氧根和尿素的来源还可以由过氧化氢-尿素加合物产生，而非由两种独立且相异物种产生。这是本发明的优选实施方式。
如上文所描述，本文所描述的组合物可包含碘酸根([IO3]-)源，特别地碘酸钾。另外，本文所描述的组合物可包含过氧化氢-尿素加合物，使得组合物包含碘酸根([IO3]-)源(特别地碘酸钾)和过氧化氢-尿素加合物。
在一优选实施方式中，组合物包含碘离子源(优选碘化钾)和过氧化氢。当组合物包含碘离子源和过氧化氢两者时，组合物中碘离子(例如来自碘化钠或碘化钾)与过氧化氢的优选比在1(I-):0.1(过氧化氢)与1(I-):25(过氧化氢)之间，更特别地在1(I-):0.1(过氧化氢)与1(I-)：15(过氧化氢)之间，在1(I-):0.1(过氧化氢)与1(I-):10(过氧化氢)之间，在1(I-):0.1(过氧化氢)与1(I-):5(过氧化氢)之间，在1(I-):5(过氧化氢)与1(I-):10(过氧化氢)之间。更具体来说，组合物中碘离子与过氧化氢的比选自下组：1(I-):0.1(过氧化氢)；1(I-):0.4(过氧化氢)；1(I-):1.1(过氧化氢)；1(I-):2.5(过氧化氢)；1(I-):10(过氧化氢)；和1(I-):25(过氧化氢)。优选地，组合物中碘离子与过氧化氢的比为1(I-):4.2(过氧化氢)。如上，本公开包含可组合的所有端点。
组合物还可包含硫氰酸根([SCN]-)源，其为任何能够提供硫氰酸根离子的物质。示例性硫氰酸根源包含下组：硫氰酸钠、硫氰酸钾、硫氰酸锂、硫氰酸铯、硫氰酸、硫氰酸铑和异硫氰酸烯丙酯。还可使用这些硫氰酸根源的组合。
根据本发明能够产生活性种的特定组合物包含过氧根源(例如过氧化氢)、硫氰酸根源和碘离子源。更具体来说，这种组合物可包含碘化钠或碘化钾、过氧化氢和硫氰酸钠或硫氰酸钾。这些组合物中碘离子与过氧化氢的比可在1(I-)∶0.1(过氧化氢)与1(I-)∶5(过氧化氢)之间，更特别地在1(I-)∶0.1(过氧化氢)与1(I-)∶4(过氧化氢)之间，在1(I-)∶0.1(过氧化氢)与1(I-)∶10(过氧化氢)之间，或在1(I-)∶25(过氧化氢)之间。如上，本公开包含可组合的所有端点。
其他特定组合物包含过氧化物-尿素加合物和/或释放过氧根的过碳酸盐(特别地，过碳酸钠)作为过氧根源。这些特定组合物可进一步包含硫氰酸根源和/或碘离子源(例如碘化钾)。举例来说，特定组合物包含(i)过氧化物-尿素加合物和硫氰酸根源；(ii)过氧化物-尿素加合物、硫氰酸根源和碘离子源(例如碘化钾)；(iii)过氧化物-尿素加合物和碘离子源(例如碘化钾)；(iv)过氧化物-尿素加合物、释放过氧根的过碳酸盐(特别地，过碳酸钠)、硫氰酸根源和碘离子源(例如碘化钾)；(v)过氧化物-尿素加合物、释放过氧根的过碳酸盐(特别地，过碳酸钠)和碘离子源(例如碘化钾)；(vi)释放过氧根的过碳酸盐(特别地，过碳酸钠)和硫氰酸根源；(vii)释放过氧根的过碳酸盐(特别地，过碳酸钠)、硫氰酸根源和碘离子源(例如碘化钾)；(viii)释放过氧根的过碳酸盐(特别地，过碳酸钠)和碘离子源(例如碘化钾)；(ix)过氧化物-尿素加合物和释放过氧根的过碳酸盐(特别地，过碳酸钠)；和(x)过氧化物-尿素加合物、释放过氧根的过碳酸盐(特别地，过碳酸钠)和硫氰酸根源。在这些实施方式中，碘离子与过氧根的比可在1(I-)∶0.1(过氧根)与1(I-)∶25(过氧根)之间，1(I-)∶0.1(过氧根)与1(I-)∶15(过氧根)之间，更特别地在1(I-)∶0.1(过氧根)与1(I-)∶10(过氧根)之间，在1(I-)∶5(过氧根)与1(I-)∶10(过氧根)之间。
根据本发明能够产生活性种的另一特定组合物包含另一氧化剂(例如高锰酸根([MnO4]-)源，其优选为高锰酸钾)、硫氰酸根源和碘离子源。这种组合物可包含碘化钠或碘化钾、硫氰酸钠或硫氰酸钾和高锰酸钠或高锰酸钾。这种组合物中碘离子与高锰酸根([MnO4]-)的比可在1(I-)∶0.1(高锰酸根)与1(I-)∶10(高锰酸根)之间。
根据本发明的处理中所使用的组合物能够产生活性种。根据本发明产生的活性种的特定类型可以是氧活性种(含有氧原子的活性种)和/或氧卤活性种(含有氧原子和卤离子的活性种)。由本发明组合物产生的示例性活性种是碘递体(iodophor)。碘递体可包含碘-硫氰酸根复合物，如选自以下一种或多种的组的复合物：ISCN、I2SCN、I2(SCN)2、IOH(SCN)2、I3OH(SCN)2、I3OH(SCN)3、I4(SCN)4OH和I5(SCN)5。其它活性种包含次碘酸根(IO-)源。另一活性种包含次硫氰酸根([OSCN]-)源。
能够产生活性种的组合物还可包含氰酸化合物，如氰酸钾或硫氰。
当用于本文所描述的方法和用途时，组合物的用量可在每克有机废物约0.01mg与约0.1mg之间，或在每克有机废物约0.1mg与约1.0mg之间，或在每克有机废物约1.0mg与约5.0mg之间，或在每克有机废物约5mg与约10mg之间，或在每克有机废物约10mg与约20mg之间，或在每克有机废物约20mg与约50mg之间，或在每克有机废物约50mg与约100mg之间，或在每克有机废物约100mg与约200mg之间，或在每克有机废物约200mg与约300mg之间，或在每克有机废物约300mg与约400mg之间，或在每克有机废物约400mg与约500mg之间，或在每克有机废物约500mg与约600mg之间，或在每克有机废物约600mg与约700mg之间，或在每克有机废物约700mg与约800mg之间，或在每克有机废物约800mg与约900mg之间，或在每克有机废物约900mg与约1000mg之间。在某些实施方式中，组合物的用量可在每克有机废物0.3mg与每克有机废物约1.5mg之间。特别地，组合物的用量选自下组：每克有机废物约0.33mg；每克有机废物约0.67mg；和每克有机废物约1.33mg。优选地，组合物的用量是每克有机废物约1.33mg。为免生疑问，还公开了以上端点的所有组合。
组合物的用量还可以是每克有机废物约2.66mg。组合物的用量还可以是每克有机废物约3.39mg。
组合物的用量还可在每吨有机废物0.01kg与约0.1kg之间；或在每吨有机废物约0.1kg与1kg之间，或在每吨有机废物约1kg与约5kg之间，或在每吨有机废物约5kg与约10kg之间，或在每吨有机废物约10kg与约20kg之间，或在每吨有机废物约20kg与约50kg之间，或在每吨有机废物约50kg与约100kg之间。举例而言，组合物的用量可在每吨有机废物约0.01kg与约0.1kg之间。组合物的用量可在每吨有机废物约0.1kg与1kg之间。组合物的用量可在每吨有机废物约1kg与约5kg之间。组合物的用量可在每吨有机废物约10kg与约20kg之间。
能够产生活性种的组合物可呈一种或多种胶囊或片剂形式。这些片剂/胶囊可完全分开，即其中片剂/胶囊分开施用且混合到废物中。或者，组合物的一些/所有个别组分可呈一体化片剂/胶囊形式，其中片剂/胶囊的各种组分彼此分开，使得在将片剂/胶囊混合到有机废物中之前无法形成活性种。一旦施用，则一体化片剂/胶囊可分散到有机废物中。或者，组合物的组分可不呈一种或多种片剂或一种或多种胶囊形式，而是组合物的组分以某一其他形式添加且混合到有机废物中。本发明设想至少这些可能的选项。
有机废物
如上文所描述，有机废物为包含有机物质的可生物降解(即其为可生物降解的)废物。有机废物可分解成简单分子，且最终分解成气体，如二氧化碳、氨气、水、氮气和/或甲烷。
在本发明的一个优选实施方式中，有机废物是动物废物，并且特别地，来自家畜的废物。在根据本发明的方法和用途中处理的来自家畜的特定废物是来自牛、猪、马或羊的废物，或特别地，来自牛的废物，例如浆料。
根据本发明的用于处理有机废物的方法和能够产生活性种的组合物的用途
如上文所描述，本发明提供一种用于处理有机废物的方法，其包括使有机废物与能够产生活性种的组合物接触，其中组合物包含氧化剂，并且活性种由碘离子(I-)源和氧化剂产生。活性种与有机废物的相互作用减少了有机废物的生物降解。特别地，所述方法可减少沼气的总产量(特别地，其减少通过甲烷生成产生的甲烷)，并且可减少有用且有价值的有机化合物，如肥效化合物(特别地，含氮肥效化合物)的损失。
本发明还提供了一种使用能够产生活性种的组合物在有机废物处理中减少有机废物的生物降解的方法。根据本发明减少的生物降解的特定形式包括减少沼气产生(特别地，通过甲烷生成产生甲烷)和/或减少肥效化合物(特别地，含氮肥效化合物)从有机废物中损失。根据本发明的处理还可减少有机废物上的结皮形成。
在一些实施方式中，使有机废物与能够产生活性种的组合物“接触”涉及将组合物添加到有机废物中，并且随后混合废物/组合物混合物以将组合物均匀分布在有机废物中。将组合物均匀分布在有机废物中将使组合物的有益效果最大化。
本发明的处理一般不需要任何人工加热和/或人工加压即可有效。更具体来说，本发明的处理可在环境温度和环境压力下进行。然而，为了避免任何疑问，在用人工加热和/或人工加压进行处理时，可成功地利用本发明的处理。
本发明的处理也不需要任何物理和/或机械预处理(如切碎、研磨、碾磨和超声波)即可有效。然而，为了避免任何疑问，在采用这类物理和/或机械预处理时，可成功地利用本发明的处理。
本发明的处理也不需要任何物理化学和/或化学预处理即可有效，所述预处理包括使用如碱和臭氧的化学物质。然而，为了避免任何疑问，在采用这类物理化学和/或化学预处理时，可成功地利用本发明的处理。
本发明的处理也不需要任何使用专门微生物和/或酶处理的生物和/或酶促预处理即可有效。然而，为了避免任何疑问，在采用使用专门微生物和/或酶处理的这类生物和/或酶预处理时，可成功地利用本发明的处理。
本发明的处理也不需要任何微波破坏即可有效。然而，为了避免任何疑问，在采用微波破坏时，可成功地利用本发明的处理。
如上文所提及，组合物可呈完全独立组分形式，或一体化胶囊/片剂形式。组合物的个别组分可同时或在分开的时间添加到有机废物中，只要可产生活性种即可。不管可施用形式如何，优选的是组合物中的一些/全部个别组分原位混合，也就是说，组合物中的一些/全部个别组分仅在混合到动物废物中时才彼此接触。此目的是确保仅在组合物已与有机废物混合时才产生活性种。然而，组合物的个别组分可在与有机废物接触之前混合在一起，只要组合物在与有机废物混合时含有/仍可产生足以提供本发明的效果的活性种即可。
在有机废物与能够产生活性种的组合物已接触(和/或混合)后，可存储经过处理的有机废物，直到将在下游使用经过处理的有机废物为止。存储可进行所需时间长短，并且通常由废物的下游用途决定。举例来说，可进行存储，持续短至至少2天，或长达至少24个月。如果废物将在厌氧消化厂中使用，则存储可短至一周(或两周，或三周或一个月)。如果废物将用作肥料，则存储可在较长时间段内，例如在冬季内进行。存储还可进行至少1个月、至少2个月、至少3个月、至少4个月、至少5个月、至少8个月、至少12个月、至少14个月、至少16个月、至少18个月、至少20个月或至少22个月。举例来说，存储可进行至少1个月。存储可进行至少3个月。存储可进行至少5个月。存储可进行至少12个月。存储可进行至少16个月。存储可进行至少18个月。不管存储持续时间如何，与未根据本发明处理的有机废物(或未经处理的废物)相比，使用根据本发明的组合物赋予有机废物改善特性。
有机废物的生物降解速率典型地取决于存储条件，例如温度。温度越高，生物降解的速率越快。因此，可能需要以某些存储时间间隔重复本发明的处理，以便“补充”组合物的水平以确保本发明的有益效果得到维持。因此，根据本发明的处理可包括以规则时间间隔(例如每天、每2天、每周、每两周、每月、每两个月、每3个月等)检查生物降解(例如甲烷生成)速率，并且重新处理有机废物以便维持本发明的有益效果。
能够产生活性种的组合物能够减少随时间推移有机废物生物降解为气体。在一些实施方式中，减少了有机废物的甲烷生成。减少甲烷生成意味着在相等时间段内(例如在有机废物处理期间)，与一定量的未根据本发明处理的有机废物相比，等量的已根据本发明处理的有机废物中甲烷逸出较少。这也可描述为“延迟”甲烷生成，即根据本发明处理的废物的甲烷生成滞后于未根据本发明处理的废物(或未经处理的废物)的甲烷生成。甲烷生成的速率和产生的甲烷生成的总量都可由根据本发明的组合物有益地影响(即减少)。
如所提及，根据本发明的处理可减少有机废物的沼气产生。典型地，与已存储相同时间的未根据本发明处理的有机废物(或甚至未经处理的废物)相比，根据本发明处理的废物所产生的沼气量将小于约10％、约20％、约30％、约40％、约50％、约60％、约70％、约80％、约90％、约95％、约98％或约100％。举例来说，与已存储相同时间的未根据本发明处理的有机废物(或甚至未经处理的废物)相比，根据本发明处理的废物所产生的沼气量可小于约10％。与已存储相同时间的未根据本发明处理的有机废物(或甚至未经处理的废物)相比，根据本发明处理的废物所产生的沼气量可小于约50％。与已存储相同时间的未根据本发明处理的有机废物(或甚至未经处理的废物)相比，根据本发明处理的废物所产生的沼气量可小于约70％。与已存储相同时间的未根据本发明处理的有机废物(或甚至未经处理的废物)相比，根据本发明处理的废物所产生的沼气量可小于约90％。与已存储相同时间的未根据本发明处理的有机废物(或甚至未经处理的废物)相比，根据本发明处理的废物所产生的沼气量可小于约100％。
减少甲烷生成可意味着与未根据本发明处理的有机废物(或未经处理的废物)相比，使有机废物中的甲烷生成(甲烷产生)速率降低超过约10％、约20％、约30％、约40％、约50％、约60％、约70％、约80％、约90％、约95％、约98％或约100％。举例来说，与未根据本发明处理的有机废物(或未经处理的废物)相比，有机废物中的甲烷生成(甲烷产生)速率可降低超过约10％。与未根据本发明处理的有机废物(或未经处理的废物)相比，有机废物中的甲烷生成(甲烷产生)速率可降低超过约30％。与未根据本发明处理的有机废物(或未经处理的废物)相比，有机废物中的甲烷生成(甲烷产生)速率可降低超过约50％。与未根据本发明处理的有机废物(或未经处理的废物)相比，有机废物中的甲烷生成(甲烷产生)速率可降低超过约70％。与未根据本发明处理的有机废物(或未经处理的废物)相比，有机废物中的甲烷生成(甲烷产生)速率可降低超过约90％。与未根据本发明处理的有机废物(或未经处理的废物)相比，有机废物中的甲烷生成(甲烷产生)速率可降低超过约100％。当根据本发明处理时，与未根据本发明处理的有机废物(或未经处理的废物)相比，24小时时间段内产生的甲烷总量可减少大于约10％、约20％、约30％、约40％、约50％、约60％、约70％、约80％、约90％、约95％或约100％。举例来说，与未根据本发明处理的有机废物(或未经处理的废物)相比，24小时时间段内产生的甲烷总量可减少大于约10％。与未根据本发明处理的有机废物(或未经处理的废物)相比，24小时时间段内产生的甲烷总量可减少大于约30％。与未根据本发明处理的有机废物(或未经处理的废物)相比，24小时时间段内产生的甲烷总量可减少大于约50％。与未根据本发明处理的有机废物(或未经处理的废物)相比，24小时时间段内产生的甲烷总量可减少大于约70％。与未根据本发明处理的有机废物(或未经处理的废物)相比，24小时时间段内产生的甲烷总量可减少大于约90％。更具体来说，与未根据本发明处理的废物(或未经处理的废物)相比，24小时时间段内产生的甲烷总量可减少10％到90％、20％到80％、30％到70％、40％到60％或45％到55％。举例来说，与未根据本发明处理的废物(或未经处理的废物)相比，24小时时间段内产生的甲烷总量可减少10％到90％。与未根据本发明处理的废物(或未经处理的废物)相比，24小时时间段内产生的甲烷总量可减少20％到80％。与未根据本发明处理的废物(或未经处理的废物)相比，24小时时间段内产生的甲烷总量可减少30％到70％。与未根据本发明处理的废物(或未经处理的废物)相比，24小时时间段内产生的甲烷总量可减少40％到60％。与未根据本发明处理的废物(或未经处理的废物)相比，24小时时间段内产生的甲烷总量可减少45％到55％。为免生疑问，还公开了以上端点的所有组合。
另外(或独立地)，能够产生活性种的组合物可减少肥效化合物从有机废物中损失。在一些实施方式中，组合物减少含碳和/或含氮化合物，如氨基酸、铵盐、硝酸(NO3 -)盐和亚硝酸(NO2 -)盐的损失。这些化合物促成有机废物作为肥料的有效性，因此与未根据本发明处理的有机废物(或未经处理的废物)相比，减少这类肥效化合物的损失随时间推移增加有机废物的价值。有机废物内的氮化合物可降解成气体，如氨气(NH3)或氮气(N2)。NH3是一氧化二氮(其为温室气体)的前体，因此减少其因含氮化合物降解而损失也是本发明的有益效果。
根据本发明的方法和用途可意味着与未经处理的废物相比，经过处理的有机废物保留显著更高量的肥效化合物。与未根据本发明处理的废物(或未经处理的废物)相比，根据本发明处理的有机废物可具有超过约10％、约20％、约30％、约40％、约50％、约60％、约70％、约80％、约90％、约95％、约100％、约110％、约120％、约130％或约150％的肥效化合物。举例来说，与未根据本发明处理的废物(或未经处理的废物)相比，根据本发明处理的有机废物可具有超过约10％的肥效化合物。与未根据本发明处理的废物(或未经处理的废物)相比，根据本发明处理的有机废物可具有超过约30％的肥效化合物。与未根据本发明处理的废物(或未经处理的废物)相比，根据本发明处理的有机废物可具有超过约50％的肥效化合物。与未根据本发明处理的废物(或未经处理的废物)相比，根据本发明处理的有机废物可具有超过约70％的肥效化合物。与未根据本发明处理的废物(或未经处理的废物)相比，根据本发明处理的有机废物可具有超过约90％的肥效化合物。与未根据本发明处理的废物(或未经处理的废物)相比，根据本发明处理的有机废物可具有超过约110％的肥效化合物。与未根据本发明处理的废物(或未经处理的废物)相比，根据本发明处理的有机废物可具有超过约130％的肥效化合物。与未根据本发明处理的废物(或未经处理的废物)相比，根据本发明处理的有机废物可具有超过约150％的肥效化合物。更具体来说，与未根据本发明处理的废物(或未经处理的废物)相比，根据本发明处理的有机废物可具有在10％到90％、20％到80％、30％到70％、40％到60％或45％到55％、90％到150％、90％到130％、100％到140％、100％到200％、200％到400％、400％到600％、400％到800％、600％到800％之间的肥效化合物。举例来说，与未根据本发明处理的废物(或未经处理的废物)相比，根据本发明处理的有机废物可具有超过10％到90％之间的肥效化合物。与未根据本发明处理的废物(或未经处理的废物)相比，根据本发明处理的有机废物可具有超过90％到150％之间的肥效化合物。与未根据本发明处理的废物(或未经处理的废物)相比，根据本发明处理的有机废物可具有超过100％到200％之间的肥效化合物。为免生疑问，还公开了以上端点的所有组合。
根据本发明的方法和用途减少有机废物生物降解为气体。废物的生物降解造成随时间推移废物的质量损失，因为质量以气体形式损失。因此，与未根据本发明处理的废物(或未经处理的废物)相比，根据本发明的方法和用途可使有机废物的质量损失减少超过约10％、约20％、约30％、约40％、约50％、约60％、约70％、约80％、约90％或约95％。举例来说，与未根据本发明处理的废物(或未经处理的废物)相比，根据本发明的方法和用途可使有机废物的质量损失减少超过约10％。与未根据本发明处理的废物(或未经处理的废物)相比，根据本发明的方法和用途可使有机废物的质量损失减少超过约30％。与未根据本发明处理的废物(或未经处理的废物)相比，根据本发明的方法和用途可使有机废物的质量损失减少超过约50％。与未根据本发明处理的废物(或未经处理的废物)相比，根据本发明的方法和用途可因此使有机废物的质量损失减少超过约70％。与未根据本发明处理的废物(或未经处理的废物)相比，根据本发明的方法和用途可使有机废物的质量损失减少超过约90％。更具体来说，与未根据本发明处理的废物(或未经处理的废物)相比，根据本发明的方法和用途可使有机废物的质量损失减少10％到90％、20％到80％、30％到70％、40％到60％或45％到55％之间。举例来说，与未根据本发明处理的废物(或未经处理的废物)相比，根据本发明的方法和用途可使有机废物的质量损失减少10％到90％之间。与未根据本发明处理的废物(或未经处理的废物)相比，根据本发明的方法和用途可使有机废物的质量损失减少30％到70％之间。与未根据本发明处理的废物(或未经处理的废物)相比，根据本发明的方法和用途可使有机废物的质量损失减少45％到55％之间。为免生疑问，还公开了以上端点的所有组合。
由于有机废物中有价值且有用的有机化合物的生物降解减少，因此与已存储相同时间的未根据本发明处理的有机废物(或未经处理的废物)的能量输出相比，根据本发明处理的有机废物的能量输出(例如如果有机废物在下游厌氧消化池中使用)得到改善。典型地，与未根据本发明处理的有机废物(或未经处理的废物)相比，根据本发明处理的废物的能量输出将增加超过约10％、约20％、约30％、约40％、约50％、约60％、约70％、约80％、约90％、约95％或约98％。举例来说，与未根据本发明处理的有机废物(或未经处理的废物)相比，根据本发明处理的废物的能量输出可增加超过约10％，与未根据本发明处理的有机废物(或未经处理的废物)相比，根据本发明处理的废物的能量输出可增加超过约30％。与未根据本发明处理的有机废物(或未经处理的废物)相比，根据本发明处理的废物的能量输出可增加超过约50％，与未根据本发明处理的有机废物(或未经处理的废物)相比，根据本发明处理的废物的能量输出可增加超过约70％。与未根据本发明处理的有机废物(或未经处理的废物)相比，根据本发明处理的废物的能量输出可增加超过约90％。
本发明的有益效果意味着与未经处理的废物相比，根据本发明处理的有机废物具有改善的效用。举例来说，经过处理的废物可更有效地用于如肥料的应用中；作为生物质燃料；作为土壤调理剂；作为厌氧消化的原料；作为生物精炼的原料；作为动物饲料(例如鱼食)的生产原料；作为藻类的生产原料；作为动物蛋白(例如昆虫/蠕虫等)的生产原料；作为化学合成的原料/底物；作为建筑材料的生产原料；作为动物垫料的生产原料；作为纸的生产原料；或作为如热解或气化的热转化工艺的原料。
此外，根据本发明使用的能够产生活性种的组合物可便宜获得，与其它废物处理物质相比(例如与酸相比)，对家畜和环境危害较小且较易于使用。特别地，不同于其它废物处理物质(例如酸)，根据本发明使用的能够产生活性种的组合物不需要任何特定专业存储设备来防止腐蚀或毒性，也不需要专门操作者。这些因素的组合意味着根据本发明使用的组合物总体上远比其它处理更具成本效益。
另外，根据本发明使用的能够产生活性种的组合物不在经过处理的废物中留下任何有害残留物或有害物质。这使得与用一些其它方法(例如酸)处理的废物相比，根据本发明处理的废物更适用于在土壤上散布。
举例来说，如果已酸化的经过处理的废物作为肥料散布，则其将降低土壤的pH水平。这将基于初步印象(prima facie)不适合于在土壤上散布，意味着经过处理的废物作为肥料的商业价值会很低，或使用者还将必须在土壤上散布碱剂(例如石灰)以抵消由散布酸化处理废物引起的pH水平降低。添加碱剂(例如石灰)将给使用者带来进一步的开销，并且将增加给田地施肥的工艺的复杂度和时间，因此降低处理的总体成本效益。
根据本发明使用的能够产生活性种的组合物还因为其不产生将限制其下游用途的任何有害残留物而有益。
根据本发明处理的有机废物
如上文所解释，与未根据本发明处理的废物(或未经处理的废物)相比，根据本发明的能够产生活性种的组合物所处理的有机废物生物降解较少。举例来说，与未根据本发明处理的有机废物(或未经处理的废物)相比，由甲烷生成引起的生物降解和肥效化合物的损失减少。与未经处理的废物相比，根据本发明的处理还可减少有机废物上的结皮形成。结果，根据本发明处理的有机废物的化学和生物组成不同于未经处理的有机废物或通过不同方法(例如酸化)处理的有机废物的化学和生物组成。
举例来说，与未经处理的废物相比，根据本发明处理的有机废物具有不同化学组成。首先，本发明需要将能够产生活性种(即，新化学物质)的组合物添加到废物中。未经处理的废物或通过其它方法(例如酸化)处理的废物将不存在这种组合物。如已解释，添加根据本发明的组合物的结果是与未根据本发明处理的废物(或未经处理的废物)相比，废物的生物降解减少。举例来说，废物中肥效化合物的损失减少(例如含碳、氮和/或磷酸根的化合物，如氨基酸、铵盐、硝酸(NO3 -)盐或亚硝酸(NO2 -)盐的损失减少)。因此，根据本发明处理的有机废物不仅因存在能够产生活性种的组合物而不同于未经处理的废物，而且与将以正常速率降解的未经处理的废物相比，还富含肥效化合物。典型地，并且如上文所提及，与未根据本发明处理的废物(或未经处理的废物)相比，根据本发明处理的有机废物将含有超过约100％(特别地超过约130％)的肥效化合物(特别地含氮肥效化合物)的量。
另外，能够产生活性种的组合物减少甲烷生成，即其降低含碳甲烷(CH4)的速率和总损失。通过减少甲烷生成，根据本发明处理的废物与将以正常速率降解的未经处理的废物相比具有增加的碳含量。这意味着根据本发明处理的有机废物可燃性更高(作为生物质燃料产生更多能量)，是通过例如厌氧消化或热解产生生物燃料更好的底物，并且具有更多含碳肥效化合物。由于生物降解减少，因此与将降解的未经处理的废物相比，根据本发明处理的有机废物具有更大体积且纤维状的结构，意味着其在与土壤混合时在改善土壤结构方面好得多。
这都意味着与未经处理的废物相比，根据本发明处理的有机废物更有价值且有用，因为其(i)随时间推移，与未经处理的废物相比仍更富含肥效化合物和碳，并且(ii)具有体积更大且更纤维状的结构。与未经处理的废物相比，根据本发明的处理还可减少有机废物上的结皮形成。
鉴于以上，当用作肥料时，根据本发明处理的有机废物增加作物产量。典型地，与其中所使用的肥料是未根据本发明处理的有机废物(或未经处理的废物)的作物相比，作物产量(其通常通过分析收获的作物的干质量来测量)将增加超过约5％、约10％、约15％、约20％、约25％、约30％、约40％或约50％。
本发明提供了本发明的经过处理的有机废物作为肥料；作为生物质燃料；作为土壤调理剂；作为厌氧消化的原料；作为生物精炼的原料；作为动物饲料(例如鱼食)的生产原料；作为藻类的生产原料；作为动物蛋白(例如昆虫/蠕虫等)的生产原料；作为化学合成的原料/底物；作为建筑材料的生产原料；作为动物垫料的生产原料；作为纸的生产原料；或作为如热解或气化的热转化工艺的原料的用途。经过处理的有机废物特别优选的用途是作为肥料。经过处理的有机废物另一特别优选的用途是作为生物质燃料。经过处理的有机废物另一特别优选的用途是作为厌氧消化原料。由于根据本发明处理的废物具有改善特性，因此与未经处理的废物相比，这些用途将得到改善。
本发明还提供了经过处理的有机废物作为制造肥料，如磷酸铵镁、生物炭或磷酸盐的原料的下游用途。
举例来说，当用作厌氧消化原料/底物时，与未根据本发明处理的废物(或未经处理的废物)相比，根据本发明处理的有机废物可产生超过约20％、约30％、约40％、约50％、约60％、约70％、约80％、约90％或约100％的沼气。当用作厌氧消化原料/底物时，与未根据本发明处理的废物(或未经处理的废物)相比，根据本发明处理的有机废物可产生超过约20％的沼气。当用作厌氧消化原料/底物时，与未根据本发明处理的废物(或未经处理的废物)相比，根据本发明处理的有机废物可产生超过约40％的沼气。当用作厌氧消化原料/底物时，与未根据本发明处理的废物(或未经处理的废物)相比，根据本发明处理的有机废物可产生超过约60％的沼气。当用作厌氧消化原料/底物时，与未根据本发明处理的废物(或未经处理的废物)相比，根据本发明处理的有机废物可产生超过约80％的沼气。当用作厌氧消化原料/底物时，与未根据本发明处理的废物(或未经处理的废物)相比，根据本发明处理的有机废物可产生超过约100％的沼气。
如上文所提及，根据本发明的处理可使与未根据本发明处理的有机废物(或未经处理的废物)相比，来自根据本发明处理的废物的能量输出增加超过约10％、约20％、约30％、约40％、约50％、约60％、约70％、约80％、约90％、约95％或约98％。举例来说，根据本发明的处理可使与未根据本发明处理的有机废物(或未经处理的废物)相比，来自根据本发明处理的废物的能量输出增加超过约10％。根据本发明的处理可使与未根据本发明处理的有机废物(或未经处理的废物)相比，来自根据本发明处理的废物的能量输出增加超过约30％。根据本发明的处理可使与未根据本发明处理的有机废物(或未经处理的废物)相比，来自根据本发明处理的废物的能量输出增加超过约50％。根据本发明的处理可使与未根据本发明处理的有机废物(或未经处理的废物)相比，来自根据本发明处理的废物的能量输出增加超过约70％。根据本发明的处理可使与未根据本发明处理的有机废物(或未经处理的废物)相比，来自根据本发明处理的废物的能量输出增加超过约90％。
用于在有机废物厌氧消化期间改善VFA和MCCA产生的方法
如上文所指出，本发明还提供了一种用于在有机废物的厌氧消化(AD)期间改善挥发性脂肪酸(VFA)和中链羧酸(MCCA)的产生的方法，所述方法包括使能够产生活性种的组合物与有机废物接触。
为了避免任何疑问，这些方法中所描述的能够产生活性种的组合物是上文所描述的能够产生活性种的组合物。因此，本发明包括本文所描述的用于改善VFA和MCCA的产生的方法，其使用别处且针对其它方法所描述的组合物。本发明还包括这类方法的组合，例如本文所描述的用于处理有机废物的方法和用途可在与AD相关的方法中出现。举例来说，本文所描述的用于减少甲烷生成的组合物的用途可在用于在有机废物的厌氧消化(AD)期间改善挥发性脂肪酸(VFA)和中链羧酸(MCCA)的产生的方法中出现。
一般来说，AD包括以下步骤：(i)水解，(ii)酸生成，(iii)乙酸生成，和随后(iv)甲烷生成。水解涉及通过水解酶将大的复杂聚合物，如碳水化合物、纤维素、蛋白质和脂肪分解成简单单体，例如糖类、氨基酸和脂肪酸。酸生成涉及将这些简单单体分解成VFA和MCCA。乙酸生成涉及将酸生成的产物分解成乙酸，释放氢和二氧化碳。甲烷生成如上文所定义，并且是通过例如微生物，如产甲烷菌进行的甲烷气体生物生产。所有这些步骤可在一个反应器中进行。或者，可使用超过一个反应器。举例来说，发酵(水解和酸生成)可在一个反应器中发生，接着乙酸生成和甲烷生成在独立反应器中发生。
所述方法可包括使有机废物发酵。使有机废物发酵可包括使有机废物经历水解和/或酸生成。另外，有机废物的AD可包括使有机废物经历甲烷生成。
如上文所指出，使能够产生活性种的组合物与有机废物接触。“接触”可意指将能够产生活性种的组合物添加到有机废物中，或其可意指将有机废物添加到能够产生活性种的组合物中。可将能够产生活性种的组合物混合到有机废物中(或反之亦然)。可将能够产生活性种的组合物混合到有机废物中，以便将组合物基本上均匀分布在有机废物中(或反之亦然)。
当有机废物处于厌氧消化生物反应器中时，可使能够产生活性种的组合物与有机废物接触。在有机废物进入厌氧消化生物反应器之前，可使能够产生活性种的组合物与有机废物接触，例如可使组合物与有机废物原料接触。
可在AD的甲烷生成阶段之前使能够产生活性种的组合物与有机废物接触。可在AD的乙酸生成和甲烷生成阶段之前使能够产生活性种的组合物与有机废物接触。更具体来说，可在发酵期之前，即在有机废物发酵之前使能够产生活性种的组合物与有机废物接触。
如上文所指出，本文所描述的组合物减少甲烷生成。在不希望受理论束缚的情况下，认为组合物能够产生可抑制产甲烷菌的活性种。因此，在这些方法中，能够产生活性种的组合物可抑制产甲烷菌。能够产生活性种的组合物可减少甲烷生成。因此，能够产生活性种的组合物可减少有机废物生物降解为甲烷气体。这样做减少VFA和MCCA降解为甲烷。
所述方法可进一步包括收集VFA和MCCA。更具体来说，所述方法可进一步包括在发酵之后收集VFA和MCCA，即从发酵的有机废物中分离、收集和移出VFA和MCCA。可收集的特定VFA和MCCA包含丁酸盐、己酸盐和辛酸盐(或其等效酸形式)。所述方法可包括在使有机废物发酵之后收集VFA和MCCA。所述方法可包括在使有机废物发酵之后且在使有机废物经历甲烷生成之前收集VFA和MCCA。
AD可以是连续工艺，其中将有机废物原料连续添加到AD生物反应器中。或者，AD生物反应器中的有机废物可定期“补充”，即AD生物反应器中有机废物的量可定期增加。
在用于有机废物的厌氧消化(AD)的方法中使用组合物允许在不人工降低pH的情况下执行所述方法。因此，这是一种用于在有机废物的厌氧消化(AD)期间产生挥发性脂肪酸(VFA)和中链羧酸(MCCA)的更高效方法。具体来说，本文所描述的组合物选择性抑制有机废物的甲烷生成，这抑制了VFA和MCCA的损失。因此，不需要如一些现有技术AD方法中所需，在低于5.5的pH下进行执行AD的方法以便抑制甲烷生成。
因此，可在不人工降低有机废物的pH(例如通过添加酸)的情况下进行本发明的方法。更具体来说，可在不人工降低有机废物的pH以减少甲烷生成的情况下进行本发明的方法。本发明的方法可在高于pH 5.5的pH下进行。本发明的方法可在pH 5.5与pH 8之间进行。本发明的方法可在pH 5.5与pH 7.5之间进行。本发明的方法可在pH 5.5与pH 7之间进行。本发明的方法可在pH 6与pH 8之间进行。本发明的方法可在pH 6与pH 7.5之间进行。本发明的方法可在pH 6与pH 7之间进行。本发明的方法可在pH 6.5与pH 8之间进行。本发明的方法可在pH 6.5与pH 7之间进行。本发明的方法可在大致pH 7下进行。本发明的方法可在pH 7下进行。
与不利用能够将活性种产生到有机废物中的组合物的方法相比，所述方法可增加从所述方法收集的VFA和MCCA的产量。具体来说，通过本发明的方法收集的VFA和MCCA的产量可增加至少5％(与不利用本发明的组合物的方法相比)。更具体来说，通过本发明的方法收集的VFA和MCCA的产量可增加至少10％(与不利用本发明的组合物的方法相比)。更具体来说，通过本发明的方法收集的VFA和MCCA的产量可增加至少20％(与不利用本发明的组合物的方法相比)。通过本发明的方法收集的VFA和MCCA的产量可增加5％与50％之间(与不利用本发明的组合物的方法相比)。通过本发明的方法收集的VFA和MCCA的产量可增加5％与40％之间(与不利用本发明的组合物的方法相比)。通过本发明的方法收集的VFA和MCCA的产量可增加5％与30％之间(与不利用本发明的组合物的方法相比)。通过本发明的方法收集的VFA和MCCA的产量可增加5％与25％之间(与不利用本发明的组合物的方法相比)。通过本发明的方法收集的VFA和MCCA的产量可增加10％与50％之间(与不利用本发明的组合物的方法相比)。通过本发明的方法收集的VFA和MCCA的产量可增加10％与40％之间(与不利用本发明的组合物的方法相比)。通过本发明的方法收集的VFA和MCCA的产量可增加10％与30％之间(与不利用本发明的组合物的方法相比)。通过本发明的方法收集的VFA和MCCA的产量可增加10％与25％之间(与不利用本发明的组合物的方法相比)。通过本发明的方法收集的VFA和MCCA的产量可增加15％与25％之间(与不利用本发明的组合物的方法相比)。通过本发明的方法收集的VFA和MCCA的产量可增加约20％之间(与不利用本发明的组合物的方法相比)。
如所属领域中已知，有机废物向AD反应器中的装载速率通常按照“有机废物挥发性固体克数”或“有机废物VS g”描述。“有机废物VS克数”根据APHA，2005年水和废水检验标准方法(2005Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater)进行测量。
可以每天每升(L)AD反应器约0.1g至约15g有机废物VS之间的装载速率将有机废物装载到AD反应器中。可以每天每升AD反应器约0.1g至约10g有机废物VS之间的装载速率将有机废物装载到AD反应器中。可以每天每升AD反应器约0.1g至约7.5g有机废物VS之间的装载速率将有机废物装载到AD反应器中。可以每天每升AD反应器约0.1g至约5g有机废物VS之间的装载速率将有机废物装载到AD反应器中。可以每天每升AD反应器约0.1g至约3g有机废物VS之间的装载速率将有机废物装载到AD反应器中。可以每天每升AD反应器约0.1g至约2g有机废物VS之间的装载速率将有机废物装载到AD反应器中。可以每天每升AD反应器约0.1g至约1g有机废物VS之间的装载速率将有机废物装载到AD反应器中。可以每天每升AD反应器约0.2g至约0.8g有机废物VS之间的装载速率将有机废物装载到AD反应器中。可以每天每L AD反应器约0.3g至约0.75g有机废物VS之间的装载速率将有机废物装载到AD反应器中。可以每天每升AD反应器约0.3g至约0.6g有机废物VS之间的装载速率将有机废物装载到AD反应器中。可以每天每升AD反应器约0.5g有机废物VS的装载速率将有机废物装载到AD反应器中。如上文所指出，在将组合物装载到AD反应器中之前，可使组合物与原料接触。或者或另外，可在将有机废物装载到AD反应器中之后使组合物与原料接触。
如上文所指出，组合物可包含碘离子(I-)源和氧化剂。更具体来说，组合物可包含碘离子(I-)源和过氧根(O2 2-)源。用于这些方法的特定组合物包含过氧化脲。另外或替代地，用于这些方法的组合物包含碘化钾。因此，用于这些方法的组合物可包含过氧化脲和碘化钾。
当使用时，氧化剂(特别地，过氧化脲)的用量可在约0.5g/kg有机废物与约10g/kg有机废物之间。氧化剂(特别地，过氧化脲)的用量可在约0.5g/kg有机废物与约7.5g/kg有机废物之间。氧化剂(特别地，过氧化脲)的用量可在约0.5g/kg有机废物与约5g/kg有机废物之间。氧化剂(特别地，过氧化脲)的用量可在约0.5g/kg有机废物与约4g/kg有机废物之间。氧化剂(特别地，过氧化脲)的用量可在约1g/kg有机废物与约4g/kg有机废物之间。氧化剂(特别地，过氧化脲)的用量可在约1g/kg有机废物与约3.5g/kg有机废物之间。氧化剂(特别地，过氧化脲)的用量可在约1.5g/kg有机废物与约3.5g/kg有机废物之间。氧化剂(特别地，过氧化脲)的用量可在约2g/kg有机废物与约3.5g/kg有机废物之间。氧化剂(特别地，过氧化脲)的用量可在约2g/kg有机废物与约3g/kg有机废物之间。氧化剂(特别地，过氧化脲)的用量可在约2g/kg有机废物与约2.5g/kg有机废物之间。氧化剂(特别地，过氧化脲)的用量可为约2.4g/kg有机废物。
当使用时，碘离子(I-)源(特别地，碘化钾)的用量可在约0.1g/kg有机废物与4g/kg有机废物之间。碘离子(I-)源(特别地，碘化钾)的用量可在约0.1g/kg有机废物与3g/kg有机废物之间。碘离子(I-)源(特别地，碘化钾)的用量可在约0.1g/kg有机废物与2g/kg有机废物之间。碘离子(I-)源(特别地，碘化钾)的用量可在约0.1g/kg有机废物与1.5g/kg有机废物之间。碘离子(I-)源(特别地，碘化钾)的用量可在约0.1g/kg有机废物与1.0g/kg有机废物之间。碘离子(I-)源(特别地，碘化钾)的用量可在约0.1g/kg有机废物与0.75g/kg有机废物之间。碘离子(I-)源(特别地，碘化钾)的用量可在约0.1g/kg有机废物与0.5g/kg有机废物之间。碘离子(I-)源(特别地，碘化钾)的用量可在约0.2g/kg有机废物与0.5g/kg有机废物之间。碘离子(I-)源(特别地，碘化钾)的用量可在约0.2g/kg有机废物与0.4g/kg有机废物之间。碘离子(I-)源(特别地，碘化钾)的用量可在约0.2g/kg有机废物与0.3g/kg有机废物之间。碘离子(I-)源(特别地，碘化钾)的用量可为约0.266g/kg有机废物。
应理解，本发明仅举例描述，且可进行修改，同时保持在本发明的范围和精神内。
实施例
实施例1-评定本发明的处理对累积沼气产生的影响
使用六个含有16kg浆料的25L桶来评定本发明的处理的影响。所使用的浆料来自荷斯坦-弗里斯兰(Holstein Friesian)草饲奶牛。
三个桶不接受阳性处理，而是仅用水处理且充当对照。另外三个桶接受根据本发明用能够产生活性种的组合物进行的处理。
处理中所使用的组合物包括过氧化氢尿素加合物和碘化钾。组合物的浓度为2.66g/kg浆料，基于2.4g过氧化氢-尿素加合物和0.265g碘化钾。这对应于过氧化氢与碘离子4.2:1的比。
所有桶用经修改的盖密封，气袋附接到所述盖，从而允许收集任何产生的沼气。随着浆料生物降解，放出沼气。
产生的沼气体积通过排水测量。
这一实施例的结果显示于图1中。图1显示根据本发明的处理显著减少由有机废物产生的沼气的累积量。这证明本发明的处理显著减少生物废物的生物降解。
图1还显示在长时间段内维持生物降解减少，这通过对废物进行再处理得到增强。如图1所示，将浆料再处理三次。每个处理循环称为一个“阶段”，因此图1展示四个处理阶段。
当测量沼气体积时，取出子样品以使用气相色谱确定其甲烷含量。图2显示这些结果，且证实随时间段测量甲烷产生显著减少。因此，显示根据本发明的处理减少有机废物的甲烷生成。
实施例2-评定本发明的处理对铵化合物浓度的影响
这一实施例中的数据由与实施例1中相同批次的浆料产生。因此，处理组合物、对照和处理条件与用于实施例1的相同。
在每一阶段处理结束时，就在再处理之前，将25L桶内的浆料充分混合且取出子样品。在进行过滤之前，将这立即与4体积的提取剂(2M KCl)混合一小时。
使用比色靛酚蓝法测量滤液内的铵浓度，如默克铵测试(Merck Ammonium Test)中所实施。图3显示在实验结束时，即第四阶段处理后取出的子样品的铵浓度结果。
图3显示与未经处理的废物相比，根据本发明处理的有机废物维持较高水平的铵化合物。含铵化合物是含氮肥效化合物的实例。防止这类化合物的降解改善有机废物在下游应用中例如作为肥料的效用和价值。
实施例3-评定根据本发明处理的有机废物的肥效能力
这一实施例中的数据由与实施例1中相同批次的浆料产生。因此，处理组合物、对照和处理条件与用于实施例1的相同。
在第48天(阶段3结束)从每一25L桶取出1kg浆料，以便评定处理对经过处理的废物就植物生长来说的肥效能力的影响。
测试三种处理：
1)无修改
2)用未经处理的浆料修改
3)用经过处理的浆料修改
每次处理10个重复盆用1kg表土(+/-修改)填充。将浆料预混合到土壤中，其中使用的体积等于一次浆料施用中每公顷至多33吨浆料的指导施用率。这意味着浆料用量为每盆45g浆料。(“指导施用”意指爱尔兰农业与食品发展部(Teagasc)，爱尔兰农业咨询机构提供关于使肥料价值最大化且使环境危害最小化的浆料施用率的指导，例如https://www.teagasc.ie/media/website/crops/grassland/Grazing-Guide-Book-2011_0-21.pdf)。
所有盆播种有53mg多年生黑麦草高大变种(Lolium Perenne var Majestic)，且以随机布置放置于接受定期顶部浇水的温室内。每周使盆再随机化一次，且3周之后，通过在土壤线上方1cm处切割草来收获牧草(herbage)。再次称量以确定干物质之前，将草称量，且随后在80℃下干燥48小时。以下显示早期结果。
表1-每盆平均产量，以干物质克数计
表2-每盆平均产量，以干物质毫克数计
表1和2显示，平均起来，使用根据本发明的处理与收获时的产量增加之间存在相关性，其由所获得的干物质量增加指示。这一实施例指示在早期试验中，与未经处理的废物相比，根据本发明的处理产生作为优良肥料的有机废物。
实施例4-评定根据本发明处理的有机废物的肥效能力
基于对基于爱尔兰农场的厌氧消化的表征，在37℃下操作三个10升连续搅拌槽生物反应器(CSTR；R1-R3)。
所使用的未经处理的底物是以2:1的比与脂肪、油和油脂(FOG，来自隔油池)共消化的牛浆料。所使用的经过处理的浆料是如实施例1中所陈述处理的浆料。
每个反应器的有机物装载速率为2g挥发性固体(VS)L d-1，其中8L工作体积半连续进料，固体滞留时间21天。
使用比甲烷生成分析(SMA)，开发接种物以将颗粒状淤泥的混合物、来自已加工所选底物(BEOFS，坎普希尔公司(Camphill，Co.)，爱尔兰基尔肯尼(Kilkenny，Ireland))的全尺寸连续搅拌槽反应器(CSTR)的消化拆解物与促进水解的额外浆料以2:1:1的比组合。分析底物和消化拆解物的总固体和挥发性固体、pH、总COD和可溶性COD、氨以及粪便指示细菌(大肠菌群(coliform)、大肠杆菌(E.coli)、肠球菌(enterococci))。收集沼气并且分析其甲烷含量和体积。在开始试验之前，操作生物反应器直至稳定。
结果如下：
表3.厌氧消化底物的输出
| 处理 | 输出(产生的平均沼气体积/天) |
| 未经处理 | 3,146.1mL |
| 根据本发明处理 | 4,492.2mL |
这些数据显示，与未经处理的有机废物相比，根据本发明处理的废物在经历厌氧消化时产生较多沼气。因此，这些数据证实与未经处理的废物相比，根据本发明处理的有机废物是厌氧消化的优良底物。
实施例5-根据本发明的处理
将四个含有9kg新鲜浆料的12L桶在环境室外温度(约10-15℃)下在环境压力下存储于良好通风的室外棚屋中。如上，所使用的浆料来自荷斯坦-弗里斯兰草饲奶牛。四个桶之一中的浆料未经处理，而其它三个桶中的浆料用以下组合物处理。
1.含有1.2g过氧化脲/kg浆料和0.133g KI/kg浆料的组合物。
2.含有2.4g过氧化脲/kg浆料和0.266g KI/kg浆料的组合物。
3.含有6g过氧化脲/kg浆料和0.665g KI/kg浆料的组合物。
在第0天施加处理，且随后在第17天再次施加处理。
所有桶用经修改的盖密封，气袋附接到所述盖，从而允许收集任何产生的沼气。随着浆料生物降解，放出沼气。
产生的沼气体积通过排水测量，而沼气的甲烷含量通过气相色谱来定量。
这一实施例的结果显示于图4中。图4显示根据本发明的所有处理减少由有机废物产生的沼气的累积量。这证明本发明的处理减少生物废物的生物降解。
实施例6-在额外浆料情况下的处理
将两个含有12kg新鲜浆料的25L桶在环境室外温度(约10-15℃)下在环境压力下存储于良好通风的室外棚屋中。如上，所使用的浆料来自荷斯坦-弗里斯兰草饲奶牛。两个桶之一中的浆料未经处理，而另一桶中的浆料用含有2.4g过氧化脲/kg浆料和0.266g KI/kg浆料的组合物处理。
大致每3天，将250g新鲜浆料添加到两个桶中已存在的浆料的顶部。在第13天重复用组合物处理。
所有桶用经修改的盖密封，气袋附接到所述盖，从而允许收集任何产生的沼气。随着浆料生物降解，放出沼气。
产生的沼气体积通过排水测量，而沼气的甲烷含量通过气相色谱来定量。
这一实施例的结果显示于图5中。图5显示根据本发明的处理减少由有机废物产生的沼气的累积量。这证明即使在添加额外浆料时，本发明的处理也减少生物废物的生物降解。图5上的“+”指示何时添加新鲜浆料。
实施例7-根据本发明的进一步处理
将五个含有12kg新鲜浆料的25L桶在环境室外温度(约10-15℃)下在环境压力下存储于良好通风的室外棚屋中。如上，所使用的浆料来自荷斯坦-弗里斯兰草饲奶牛。一个桶中的浆料未经处理，而其它四个桶中的浆料用以下组合物处理。
1.含有2.4g过氧化脲/kg浆料和0.266g KI/kg浆料的组合物。
2.含有2.4g过氧化脲/kg浆料的组合物。
3.含有1.53g尿素/kg浆料的组合物。
4.含有0.86g H2O2/kg浆料的组合物。
在第0、13和49天施加处理。每种处理三次重复测试。
所有桶用经修改的盖密封，气袋附接到所述盖，从而允许收集任何产生的沼气。随着浆料生物降解，放出沼气。
产生的沼气体积通过排水测量，而沼气的甲烷含量通过气相色谱来定量。
这一实施例的结果显示于图6中。图6显示根据本发明的处理减少由有机废物产生的沼气的累积量。
实施例8-根据本发明对牛浆料的进一步处理
使用四个110ml厌氧小瓶来测试本发明的处理对比甲烷生成活性的影响。这一方法描述于Coates等人,《微生物学方法杂志(Journal of Microbiological Methods)》,26(1996),237-246中。
每个小瓶含有4.5g浆料，其与含有酵母提取物的磷酸盐缓冲液一起培育(如Goering Van Soest(美国政府出版局(U.S.GOVERNMENT PRINTING OFFICE):1970 O 387-598)中所描述，并且如果经处理，则与以下组合物之一一起培育。四个小瓶之一中的浆料未经处理，且其它三个小瓶中的浆料用以下组合物处理。
1.含有1.19g过氧化脲/kg浆料(鲜重)和0.133g KI/kg浆料(鲜重)的组合物。
2.含有1.19g过氧化脲/kg浆料和0.172g IKO3/kg浆料的组合物。
3.仅含有0.172g IKO3/kg浆料的组合物。
将小瓶顶部空间用H2/CO2混合物过压，并且将小瓶振荡放置(37℃下100rpm)。通过在消耗H2/CO2产生CH4后顶部空间压力损失来检测甲烷生成。
这一实施例的结果显示于图7中。图7显示根据本发明的处理减少由有机废物产生的甲烷的累积量。
实施例9-根据本发明对猪浆料的处理
这一实施例分析本发明的处理对猪粪肥的影响。
使用比甲烷生成分析(如实施例8中所描述，其例外之处在于使用9g猪浆料代替牛浆料)来评定处理对猪粪肥的抑制效果。设置四个小瓶。一个小瓶中的浆料未经处理，且其它三个小瓶中的浆料用以下组合物处理。
1.含有1.19g过氧化脲/kg浆料(鲜重)和0.133g KI/kg浆料(鲜重)的组合物。
2.含有0.43g过氧化物/kg浆料(鲜重)和0.133g KI/kg浆料(鲜重)的组合物。
3.含有0.172g IKO3/kg浆料(鲜重)的组合物。
如实施例8，通过在消耗H2/CO2产生CH4后顶部空间压力损失来检测甲烷生成。
这一实施例的结果显示于图8中。图8显示根据本发明的处理减少由有机废物产生的甲烷的累积量。
实施例10-根据本发明对猪浆料的进一步处理
将三个含有9kg新鲜浆料的12L桶在环境室内室温(约15-20℃)下在环境压力下存储。一个桶中的浆料未经处理，而其它两个桶中的浆料用以下组合物处理。
1.含有2.66g过氧化脲/kg浆料(鲜重)和0.265g KI/kg浆料(鲜重)的组合物。
2.含有0.86g过氧化物/kg浆料(鲜重)和0.265g KI/kg浆料(鲜重)的组合物。
所有桶用经修改的盖密封，气袋附接到所述盖，从而允许收集任何产生的沼气。随着浆料生物降解，放出沼气。
产生的沼气体积通过排水测量，而沼气的甲烷含量通过气相色谱来定量。
这一实施例的结果显示于图9中。图9显示根据本发明的处理减少由有机废物产生的沼气的累积量。
实施例11-根据本发明对猪浆料的进一步处理
将三个含有9kg新鲜浆料的12L桶在环境室内室温(约20℃)下在环境压力下存储。一个桶中的浆料未经处理，而其它两个桶中的浆料用以下组合物处理。
1.含有2.66g过氧化脲/kg浆料(鲜重)和0.265g KI/kg浆料(鲜重)的组合物。
2.含有0.86g过氧化物/kg浆料(鲜重)和0.344g IKO3/kg浆料(鲜重)的组合物。
在第0天和第25天施加处理。
所有桶用经修改的盖密封，气袋附接到所述盖，从而允许收集任何产生的沼气。随着浆料生物降解，放出沼气。
产生的沼气体积通过排水测量，而沼气的甲烷含量通过气相色谱来定量。
这一实施例的结果显示于图10中。图10显示根据本发明的处理减少由有机废物产生的沼气的累积量。
实施例12-根据本发明对从中温厌氧消化池取样的消化拆解物的处理
这一实施例中所使用的消化拆解物从共消化食物废物和牛浆料的中温厌氧消化池取样。
使五个含有100g消化拆解物的250mL小瓶在37℃下经历振荡(100rpm)。一个小瓶中的浆料未经处理。其它四个小瓶中的浆料用以下组合物处理。
1.含有2.4g过氧化脲/kg消化拆解物(鲜重)和0.265g KI/kg消化拆解物(鲜重)的组合物。
2.含有1.53g尿素/kg浆料的组合物。
3.含有2.4g过氧化脲/kg消化拆解物(鲜重)的组合物。
4.含有2.4g过氧化脲+0.344g IKO3/kg浆料(鲜重)的组合物。
小瓶处于环境压力下且在9天内收集沼气。
所有小瓶用经修改的盖密封，气袋附接到所述盖，从而允许收集任何产生的沼气。随着浆料生物降解，放出沼气。
产生的沼气体积通过排水测量，而沼气的甲烷含量通过气相色谱来定量。
这一实施例的结果显示于图11中。图11显示根据本发明的处理减少由有机废物产生的沼气的累积量。
实施例13-根据本发明在厌氧消化池中的处理
发酵工艺的效率比较反映在实验中，所述实验在150天连续厌氧生物反应器试验期间监测来自食物废物和动物粪肥的混合物的VFA产生。
使用两个10L厌氧CSTR生物反应器以0.5g挥发性固体/L反应器/天的装载速率发酵牛浆料(原料中40％的挥发性固体)以及脂肪、油和油脂的混合物(原料中60％的挥发性固体)。一个生物反应器中的原料未经处理。另一生物反应器的原料用含有2.4g过氧化脲/kg和0.266g KI/kg的组合物处理，随即引入到消化池中。
如使用气相色谱(APHA，2005年水和废水检验标准方法)所测量，在17个单独每周时间点上对照生物反应器(未经处理)的平均VFA产量为按化学需氧量/L/天，26.72+/-0.85g VFA。
在17个单独每周时间点上经处理的生物反应器中的平均VFA产量为按化学需氧量/L/天，32.21+/-1.37g VFA。
还如APHA，2005年水和废水检验标准方法中所陈述来确定“g挥发性固体”。
这些结果证明，与未经处理的生物反应器相比，根据本发明的处理引起VFA和MCCA产量增加20.1％。这些结果表明，根据本发明的处理可为VFA/MCCA生产的目前先进技术的重大进展。
编号实施方式：
1.一种用于处理有机废物的方法，其包括：
使有机废物与能够产生活性种的组合物接触；
其中所述组合物包含氧化剂，并且
其中所述活性种由碘离子(I-)源和所述氧化剂产生。
2.能够产生活性种的组合物在有机废物处理中减少有机废物的生物降解的方法中的用途。
3.根据编号实施方式2的用途，其中减少有机废物的生物降解的方法是减少甲烷生成的方法。
4.根据编号实施方式2的用途，其中减少有机废物的生物降解的方法是在有机废物处理中减少有机废物中肥效化合物损失的方法。
5.根据编号实施方式4的用途，其中组合物减少含碳肥效化合物、含磷肥效化合物和/或含氮肥效化合物的损失。
6.根据编号实施方式5的用途，其中含氮肥效化合物是铵盐。
7.根据编号实施方式5的用途，其中组合物减少氨基酸、硝酸(NO3 -)盐或亚硝酸(NO2 -)盐的损失。
8.根据编号实施方式2至7中任一项的用途，其中活性种由碘离子(I-)源和氧化剂产生。
9.根据编号实施方式8的用途，其中组合物包含氧化剂。
10.根据编号实施方式1的方法，或根据编号实施方式2至9中任一项的用途，其中组合物基本上不含任何在水中的pKa小于pKa 8的酸。
11.根据编号实施方式10的方法，或根据编号实施方式10的用途，其中组合物包含小于10重量％、小于5重量％、小于2重量％、小于1重量％、小于0.5重量％或小于0.1重量％的任何在水中的pKa小于pKa 8的酸。
12.根据编号实施方式11的方法，或根据编号实施方式11的用途，其中组合物不包含在水中的pKa小于8的酸。
13.根据编号实施方式1或10至12中任一项的方法，或根据编号实施方式2至12中任一项的用途，其中1g组合物在一升水中的pH大于pH 4。
14.根据编号实施方式1或10至13中任一项的方法，或根据编号实施方式2至13中任一项的用途，其中组合物在处理期间不酸化有机废物。
15.根据编号实施方式14的方法，或根据编号实施方式14的用途，其中在有机废物处理期间有机废物的pH水平降低小于两个pH单位。
16.根据编号实施方式15的方法，或根据编号实施方式15的用途，其中在有机废物处理期间有机废物的pH水平降低小于一个pH单位。
17.根据编号实施方式16的方法，或根据编号实施方式16的用途，其中在有机废物处理期间有机废物的pH水平降低小于0.5个pH单位。
18.根据编号实施方式1或10至17中任一项的方法，或根据编号实施方式8至17中任一项的用途，其中有机废物包含碘离子(I-)源。
19.根据编号实施方式1或10至18中任一项的方法，或根据编号实施方式8至18中任一项的用途，其中组合物包含碘离子(I-)源。
20.根据编号实施方式1或10至19中任一项的方法，或根据编号实施方式8至19中任一项的用途，其中碘离子(I-)源选自下组：碘化钠(NaI)、碘化钾(KI)、碘化锂(LiI)、碘化铯(CsI)、碘化氢(HI)、碘化铑(RhI3)和其组合。
21.根据编号实施方式20的方法，或根据编号实施方式20的用途，其中碘离子(I-)源是碘化钾(KI)。
22.根据编号实施方式1或10至21中任一项的方法，或根据编号实施方式8至21中任一项的用途，其中氧化剂是过氧根(O2 2-)源，或选自下组的氧化剂：碘酸根([IO3]-)源(例如碘酸钠、碘酸钾)、高锰酸根([MnO4]-)源(例如高锰酸钠、高锰酸钾)和其组合。
23.根据编号实施方式22的方法，或根据编号实施方式22的用途，其中氧化剂是高锰酸根([MnO4]-)源，优选高锰酸钾。
24.根据编号实施方式22的方法，或根据编号实施方式22的用途，其中氧化剂是碘酸根([IO3]-)源(例如碘酸钠、碘酸钾)。
25.根据编号实施方式22的方法，或根据编号实施方式22的用途，其中氧化剂是过氧根(O2 2-)源。
26.根据编号实施方式25的方法，或根据编号实施方式25的用途，其中过氧根(O2 2-)源选自下组：过氧化氢、过氧化钠、过氧化锂、释放过氧根的柠檬酸、释放过氧根的维生素C、过氧化物盐(例如氧化钡)、过硼酸钠、释放氧的伪过氧化物(例如超氧化物、双加氧物、臭氧和臭氧化物)、有机过氧化物(例如过氧酸、酰基卤和脂肪族过氧化物)、释放过氧根的过碳酸盐(例如过碳酸钠、过碳酸钾或释放过氧根的过碳酸盐的缓释形式)、过氧化物-尿素加合物、糖与其适当氧化还原酶之间的酶促反应和其组合。
27.根据编号实施方式25或26中任一项的方法，或根据编号实施方式25或26中任一项的用途，其中过氧根(O2 2-)源是过氧化氢(H2O2)。
28.根据编号实施方式27的方法，或根据编号实施方式26的用途，其中组合物包含过氧化氢，并且在有机废物处理期间碘离子与过氧化氢的比在1(I-):0.1(过氧化氢)与1(I-):15(过氧化氢)之间。
29.根据编号实施方式28的方法，或根据编号实施方式27的用途，其中在有机废物处理期间碘离子与过氧化氢的比在1(I-):0.1(过氧化氢)与1(I-):5(过氧化氢)之间，优选在1(I-):0.1(过氧化氢)与1(I-):3.5(过氧化氢)之间。
30.根据编号实施方式29的方法，或根据编号实施方式28的用途，其中碘离子与过氧化氢的比选自下组：
1(I-):0.1(过氧化氢)；
1(I-):0.4(过氧化氢)；
1(I-):1.1(过氧化氢)；
1(I-):2.5(过氧化氢)；和
1(I-):3.2(过氧化氢)。
31.根据编号实施方式30的方法，或根据编号实施方式30的用途，其中组合物中碘离子与过氧化氢的比为1(I-):3.2(过氧化氢)。
32.根据编号实施方式1或10至31中任一项的方法，或根据编号实施方式2至31中任一项的用途，其中组合物包含尿素源。
33.根据编号实施方式32的方法，或根据编号实施方式32的用途，其中尿素源选自下组：尿素、过氧化物-尿素加合物、蛋白质、氨基酸、尿液和其组合。
34.根据编号实施方式32或33中任一项的方法，或根据编号实施方式32或33中任一项的用途，其中尿素源是尿素。
35.根据编号实施方式22或24至33中任一项的方法，或根据编号实施方式22或24至33中任一项的用途，其中组合物包含过氧化氢-尿素加合物。
36.根据编号实施方式1或10至35中任一项的方法，或根据编号实施方式2至35中任一项的用途，其中组合物包含碘化钾和过氧化氢。
37.根据编号实施方式1或10至36中任一项的方法，或根据编号实施方式2至36中任一项的用途，其中组合物包含硫氰酸根([SCN]-)源。
38.根据编号实施方式37的方法，或根据编号实施方式37的用途，其中硫氰酸根([SCN]-)源选自下组：硫氰酸钠、硫氰酸钾、硫氰酸锂、硫氰酸铯、硫氰酸、硫氰酸铑和异硫氰酸烯丙酯。
39.根据编号实施方式1或10至38中任一项的方法，或根据编号实施方式2至37中任一项的用途，其中组合物包含氰酸化合物，如氰酸钾或硫氰。
40.根据编号实施方式1或10至39中任一项的方法，或根据编号实施方式2至38中任一项的用途，其中处理中组合物的用量在每吨有机废物约0.01kg与约0.1kg之间；或在每吨有机废物约0.1kg与1kg之间，或在每吨有机废物约1kg与约5kg之间，或在每吨有机废物约5kg与约10kg之间，或在每吨有机废物约10kg与约20kg之间，或在每吨有机废物约20kg与约50kg之间，或在每吨有机废物约50kg与约100kg之间。
41.根据编号实施方式40的方法，或根据编号实施方式40的用途，其中处理中组合物的用量选自下组：
每克有机废物约0.33mg；
每克有机废物约0.67mg；
每克有机废物约1.33mg。
42根据编号实施方式40的方法，或根据编号实施方式40的用途，其中处理中组合物的用量选自下组：
每克有机废物约2.66mg；和
每克有机废物约3.39mg。
43根据编号实施方式41的方法，或根据编号实施方式41的用途，其中组合物的用量是每克有机废物约1.33mg。
44.根据编号实施方式42的方法，或根据编号实施方式42的用途，其中组合物的用量是每克有机废物约3.39mg。
45.根据编号实施方式1或10至44中任一项的方法，或根据编号实施方式2至44中任一项的用途，其中有机废物是人类废物、可堆肥废物、真菌废物或动物废物。
46.根据编号实施方式45的方法，或根据编号实施方式45的用途，其中动物废物来自牛、猪、马、绵羊、母鸡、鸡、火鸡、鸭、鹿或山羊。
47.根据编号实施方式46的方法，或根据编号实施方式46的用途，其中动物废物是来自牛的废物，例如粪肥、尿液或浆料。
48.根据编号实施方式1或10至47中任一项的方法，或根据编号实施方式2至47中任一项的用途，其中活性种是碘递体或次碘酸根(IO-)源。
49.根据编号实施方式1或10至48中任一项的方法，其中所述方法减少有机废物通过甲烷生成产生甲烷。
50.根据编号实施方式1或10至49中任一项的方法，其中所述方法减少含氮肥效化合物从有机废物中损失。
51.通过编号实施方式1或10至50中任一项的方法处理的有机废物。
52.根据编号实施方式51的有机废物，其中有机废物中肥效化合物的浓度大于已存储相同持续时间、未通过编号实施方式1或10至51中任一项的方法处理的有机废物中肥效化合物的浓度。
53.根据编号实施方式51至52中任一项的有机废物，其中有机废物中肥效化合物的浓度比已存储相同持续时间、未通过编号实施方式1或10至51中任一项的方法处理的有机废物中肥效化合物的浓度大超过约100％，优选超过约130％，更优选在约200％至400％、400％至600％、400％至800％或600％至800％之间。
54.根据编号实施方式51至53中任一项的有机废物作为肥料；作为生物质燃料；作为土壤调理剂；作为厌氧消化的原料；作为生物精炼的原料；作为动物饲料(例如鱼食)的生产原料；作为藻类的生产原料；作为动物蛋白(例如昆虫/蠕虫等)的生产原料；作为化学合成的原料/底物；作为建筑材料的生产原料；作为动物垫料的生产原料；作为纸的生产原料；或作为如热解或气化的热转化工艺的原料的用途。
55.根据编号实施方式51至53中任一项的有机废物作为制造肥料，如磷酸铵镁、生物炭或磷酸盐的原料的用途。
56.一种用于在有机废物的厌氧消化(AD)期间改良挥发性脂肪酸(VFA)和中链羧酸(MCCA)的产生的方法，
所述方法包括使能够产生活性种的组合物与有机废物接触。
57.根据编号实施方式56所述的方法，其中组合物产生抑制有机废物的甲烷生成的活性种。
58.根据编号实施方式56或57中任一项的方法，其中组合物如编号实施方式8至14或18至44中任一项所定义。
59.根据编号实施方式56至58中任一项的方法，其中所述方法包括使有机废物发酵。
60.根据编号实施方式59的方法，其中在有机废物发酵之前使能够产生活性种的组合物与有机废物接触。
61.根据编号实施方式59至60中任一项的方法，其进一步包括在使有机废物发酵之后收集VFA和MCCA。
62.根据编号实施方式56至61中任一项的方法，其中从所述方法收集的VFA和MCCA的产量增加至少5％。
63.根据编号实施方式56至62中任一项的方法，其中从所述方法收集的VFA和MCCA的产量增加10％与25％之间。
64.根据编号实施方式56至63中任一项的方法，其中组合物包含过氧根(O2 2-)源和碘离子(I-)源。
65.根据编号实施方式64的方法，其中组合物包含过氧化脲。
66.根据编号实施方式64或65中任一项的方法，其中组合物包含碘化钾。
67.根据编号实施方式64至66中任一项的方法，其中组合物包含碘化钾。
Claims (207)
1.能够产生活性种的组合物在有机废物处理中减少有机废物的生物降解的方法中的用途，其中所述活性种由碘离子（I-）源和氧化剂产生。
2.根据权利要求1所述的用途，其中所述减少有机废物的生物降解的方法是减少甲烷生成的方法。
3.根据权利要求1所述的用途，其中所述减少有机废物的生物降解的方法是在所述有机废物处理中减少有机废物中肥效化合物（fertilising compound）损失的方法。
4.根据权利要求1所述的用途，其中所述组合物包含所述氧化剂。
5.根据权利要求2所述的用途，其中所述组合物包含所述氧化剂。
6.根据权利要求3所述的用途，其中所述组合物包含所述氧化剂。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的用途，其中所述组合物不含任何在水中的pKa小于pKa 8的酸。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的用途，其中所述组合物包含小于10重量％的任何在水中的pKa小于pKa 8的酸。
9.根据权利要求1至6中任一项所述的用途，其中所述组合物在所述处理期间不酸化所述有机废物。
10.根据权利要求7所述的用途，其中所述组合物在所述处理期间不酸化所述有机废物。
11.根据权利要求8所述的用途，其中所述组合物在所述处理期间不酸化所述有机废物。
12.根据权利要求1至6中任一项所述的用途，其中所述有机废物包含所述碘离子（I-）源。
13.根据权利要求7所述的用途，其中所述有机废物包含所述碘离子（I-）源。
14.根据权利要求8所述的用途，其中所述有机废物包含所述碘离子（I-）源。
15.根据权利要求9所述的用途，其中所述有机废物包含所述碘离子（I-）源。
16.根据权利要求10所述的用途，其中所述有机废物包含所述碘离子（I-）源。
17.根据权利要求11所述的用途，其中所述有机废物包含所述碘离子（I-）源。
18.根据权利要求1至6、10至11、13至17中任一项所述的用途，其中组合物包含所述碘离子（I-）源。
19.根据权利要求7所述的用途，其中组合物包含所述碘离子（I-）源。
20.根据权利要求8所述的用途，其中组合物包含所述碘离子（I-）源。
21.根据权利要求9所述的用途，其中组合物包含所述碘离子（I-）源。
22.根据权利要求12所述的用途，其中组合物包含所述碘离子（I-）源。
23.根据权利要求1至6、10至11、13至17、19至22中任一项所述的用途，其中碘离子（I-）源是碘化钾（KI）。
24.根据权利要求7所述的用途，其中碘离子（I-）源是碘化钾（KI）。
25.根据权利要求8所述的用途，其中碘离子（I-）源是碘化钾（KI）。
26.根据权利要求9所述的用途，其中碘离子（I-）源是碘化钾（KI）。
27.根据权利要求12所述的用途，其中碘离子（I-）源是碘化钾（KI）。
28.根据权利要求18所述的用途，其中碘离子（I-）源是碘化钾（KI）。
29.根据权利要求1至6、10至11、13至17、19至22、24至28中任一项所述的用途，其中所述氧化剂是过氧根（O2 2-）源，或选自下组的氧化剂：碘酸根（[IO3]-）源、高锰酸根（[MnO4]-）源和其组合。
30.根据权利要求7所述的用途，其中所述氧化剂是过氧根（O2 2-）源，或选自下组的氧化剂：碘酸根（[IO3]-）源、高锰酸根（[MnO4]-）源和其组合。
31.根据权利要求8所述的用途，其中所述氧化剂是过氧根（O2 2-）源，或选自下组的氧化剂：碘酸根（[IO3]-）源、高锰酸根（[MnO4]-）源和其组合。
32.根据权利要求9所述的用途，其中所述氧化剂是过氧根（O2 2-）源，或选自下组的氧化剂：碘酸根（[IO3]-）源、高锰酸根（[MnO4]-）源和其组合。
33.根据权利要求12所述的用途，其中所述氧化剂是过氧根（O2 2-）源，或选自下组的氧化剂：碘酸根（[IO3]-）源、高锰酸根（[MnO4]-）源和其组合。
34.根据权利要求18所述的用途，其中所述氧化剂是过氧根（O2 2-）源，或选自下组的氧化剂：碘酸根（[IO3]-）源、高锰酸根（[MnO4]-）源和其组合。
35.根据权利要求23所述的用途，其中所述氧化剂是过氧根（O2 2-）源，或选自下组的氧化剂：碘酸根（[IO3]-）源、高锰酸根（[MnO4]-）源和其组合。
36.根据权利要求29所述的用途，其中所述氧化剂是过氧根（O2 2-）源。
37.根据权利要求30至35中任一项所述的用途，其中所述氧化剂是过氧根（O2 2-）源。
38.根据权利要求36所述的用途，其中所述过氧根（O2 2-）源是过氧化氢（H2O2）。
39.根据权利要求37所述的用途，其中所述过氧根（O2 2-）源是过氧化氢（H2O2）。
40.根据权利要求1至6、10至11、13至17、19至22、24至28、30至36、38至39中任一项所述的用途，其中所述组合物包含尿素源。
41.根据权利要求7所述的用途，其中所述组合物包含尿素源。
42.根据权利要求8所述的用途，其中所述组合物包含尿素源。
43.根据权利要求9所述的用途，其中所述组合物包含尿素源。
44.根据权利要求12所述的用途，其中所述组合物包含尿素源。
45.根据权利要求18所述的用途，其中所述组合物包含尿素源。
46.根据权利要求23所述的用途，其中所述组合物包含尿素源。
47.根据权利要求29所述的用途，其中所述组合物包含尿素源。
48.根据权利要求37所述的用途，其中所述组合物包含尿素源。
49.根据权利要求40所述的用途，其中所述尿素源选自下组：尿素、过氧化物-尿素加合物、蛋白质、氨基酸、尿液和其组合。
50.根据权利要求41至48中任一项所述的用途，其中所述尿素源选自下组：尿素、过氧化物-尿素加合物、蛋白质、氨基酸、尿液和其组合。
51.根据权利要求29所述的用途，其中所述组合物包含过氧化氢-尿素加合物。
52.根据权利要求37所述的用途，其中所述组合物包含过氧化氢-尿素加合物。
53.根据权利要求40所述的用途，其中所述组合物包含过氧化氢-尿素加合物。
54.根据权利要求50所述的用途，其中所述组合物包含过氧化氢-尿素加合物。
55.根据权利要求30至36、38至39、41至49中任一项所述的用途，其中所述组合物包含过氧化氢-尿素加合物。
56.根据权利要求1至6、10至11、13至17、19至22、24至28、30至36、38至39、41至49、51至54中任一项所述的用途，其中所述组合物包含碘化钾和过氧化氢。
57.根据权利要求7所述的用途，其中所述组合物包含碘化钾和过氧化氢。
58.根据权利要求8所述的用途，其中所述组合物包含碘化钾和过氧化氢。
59.根据权利要求9所述的用途，其中所述组合物包含碘化钾和过氧化氢。
60.根据权利要求12所述的用途，其中所述组合物包含碘化钾和过氧化氢。
61.根据权利要求18所述的用途，其中所述组合物包含碘化钾和过氧化氢。
62.根据权利要求23所述的用途，其中所述组合物包含碘化钾和过氧化氢。
63.根据权利要求29所述的用途，其中所述组合物包含碘化钾和过氧化氢。
64.根据权利要求37所述的用途，其中所述组合物包含碘化钾和过氧化氢。
65.根据权利要求40所述的用途，其中所述组合物包含碘化钾和过氧化氢。
66.根据权利要求50所述的用途，其中所述组合物包含碘化钾和过氧化氢。
67.根据权利要求55所述的用途，其中所述组合物包含碘化钾和过氧化氢。
68.根据权利要求1至6、10至11、13至17、19至22、24至28、30至36、38至39、41至49、51至54、57至67中任一项所述的用途，其中所述有机废物是人类废物、可堆肥废物、真菌废物或动物废物。
69.根据权利要求7所述的用途，其中所述有机废物是人类废物、可堆肥废物、真菌废物或动物废物。
70.根据权利要求8所述的用途，其中所述有机废物是人类废物、可堆肥废物、真菌废物或动物废物。
71.根据权利要求9所述的用途，其中所述有机废物是人类废物、可堆肥废物、真菌废物或动物废物。
72.根据权利要求12所述的用途，其中所述有机废物是人类废物、可堆肥废物、真菌废物或动物废物。
73.根据权利要求18所述的用途，其中所述有机废物是人类废物、可堆肥废物、真菌废物或动物废物。
74.根据权利要求23所述的用途，其中所述有机废物是人类废物、可堆肥废物、真菌废物或动物废物。
75.根据权利要求29所述的用途，其中所述有机废物是人类废物、可堆肥废物、真菌废物或动物废物。
76.根据权利要求37所述的用途，其中所述有机废物是人类废物、可堆肥废物、真菌废物或动物废物。
77.根据权利要求40所述的用途，其中所述有机废物是人类废物、可堆肥废物、真菌废物或动物废物。
78.根据权利要求50所述的用途，其中所述有机废物是人类废物、可堆肥废物、真菌废物或动物废物。
79.根据权利要求55所述的用途，其中所述有机废物是人类废物、可堆肥废物、真菌废物或动物废物。
80.根据权利要求56所述的用途，其中所述有机废物是人类废物、可堆肥废物、真菌废物或动物废物。
81.根据权利要求1至6、10至11、13至17、19至22、24至28、30至36、38至39、41至49、51至54、57至67、69至80中任一项所述的用途，其中所述有机废物是生物可降解的有机物。
82.根据权利要求7所述的用途，其中所述有机废物是生物可降解的有机物。
83.根据权利要求8所述的用途，其中所述有机废物是生物可降解的有机物。
84.根据权利要求9所述的用途，其中所述有机废物是生物可降解的有机物。
85.根据权利要求12所述的用途，其中所述有机废物是生物可降解的有机物。
86.根据权利要求18所述的用途，其中所述有机废物是生物可降解的有机物。
87.根据权利要求23所述的用途，其中所述有机废物是生物可降解的有机物。
88.根据权利要求29所述的用途，其中所述有机废物是生物可降解的有机物。
89.根据权利要求37所述的用途，其中所述有机废物是生物可降解的有机物。
90.根据权利要求40所述的用途，其中所述有机废物是生物可降解的有机物。
91.根据权利要求50所述的用途，其中所述有机废物是生物可降解的有机物。
92.根据权利要求55所述的用途，其中所述有机废物是生物可降解的有机物。
93.根据权利要求56所述的用途，其中所述有机废物是生物可降解的有机物。
94.根据权利要求68所述的用途，其中所述有机废物是生物可降解的有机物。
95.根据权利要求1至6、10至11、13至17、19至22、24至28、30至36、38至39、41至49、51至54、57至67、69至80、82至94中任一项所述的用途，其中所述组合物呈一种或多种胶囊或片剂形式。
96.根据权利要求7所述的用途，其中所述组合物呈一种或多种胶囊或片剂形式。
97.根据权利要求8所述的用途，其中所述组合物呈一种或多种胶囊或片剂形式。
98.根据权利要求9所述的用途，其中所述组合物呈一种或多种胶囊或片剂形式。
99.根据权利要求12所述的用途，其中所述组合物呈一种或多种胶囊或片剂形式。
100.根据权利要求18所述的用途，其中所述组合物呈一种或多种胶囊或片剂形式。
101.根据权利要求23所述的用途，其中所述组合物呈一种或多种胶囊或片剂形式。
102.根据权利要求29所述的用途，其中所述组合物呈一种或多种胶囊或片剂形式。
103.根据权利要求37所述的用途，其中所述组合物呈一种或多种胶囊或片剂形式。
104.根据权利要求40所述的用途，其中所述组合物呈一种或多种胶囊或片剂形式。
105.根据权利要求50所述的用途，其中所述组合物呈一种或多种胶囊或片剂形式。
106.根据权利要求55所述的用途，其中所述组合物呈一种或多种胶囊或片剂形式。
107.根据权利要求56所述的用途，其中所述组合物呈一种或多种胶囊或片剂形式。
108.根据权利要求68所述的用途，其中所述组合物呈一种或多种胶囊或片剂形式。
109.根据权利要求81所述的用途，其中所述组合物呈一种或多种胶囊或片剂形式。
110.根据权利要求29所述的用途，其中所述碘酸根（[IO3]-）源是碘酸钠或碘酸钾；或者所述高锰酸根（[MnO4]-）源是高锰酸钠或高锰酸钾。
111.根据权利要求30至35中任一项所述的用途，其中所述碘酸根（[IO3]-）源是碘酸钠或碘酸钾；或者所述高锰酸根（[MnO4]-）源是高锰酸钠或高锰酸钾。
112.一种用于减少有机废物的生物降解的处理有机废物的方法，所述方法包括：
使有机废物与能够产生活性种的组合物接触；
其中所述组合物包含氧化剂，并且
其中所述活性种由碘离子（I-）源和所述氧化剂产生。
113.根据权利要求112所述的方法，其中所述组合物不含任何在水中的pKa小于pKa 8的酸。
114.根据权利要求112所述的方法，其中所述组合物包含小于10重量％的任何在水中的pKa小于pKa 8的酸。
115.根据权利要求112至114中任一项所述的方法，其中所述组合物在所述处理期间不酸化所述有机废物。
116.根据权利要求112至114中任一项所述的方法，其中所述有机废物包含所述碘离子（I-）源。
117.根据权利要求115所述的方法，其中所述有机废物包含所述碘离子（I-）源。
118.根据权利要求116所述的方法，其中所述有机废物包含所述碘离子（I-）源。
119.根据权利要求112至114、117至118中任一项所述的方法，其中组合物包含所述碘离子（I-）源。
120.根据权利要求115所述的方法，其中组合物包含所述碘离子（I-）源。
121.根据权利要求116所述的方法，其中组合物包含所述碘离子（I-）源。
122.根据权利要求112至114、117至118、120至121中任一项所述的方法，其中碘离子（I-）源是碘化钾（KI）。
123.根据权利要求115所述的方法，其中碘离子（I-）源是碘化钾（KI）。
124.根据权利要求116所述的方法，其中碘离子（I-）源是碘化钾（KI）。
125.根据权利要求119所述的方法，其中碘离子（I-）源是碘化钾（KI）。
126.根据权利要求112至114、117至118、120至121、123至125中任一项所述的方法，其中所述氧化剂是过氧根（O2 2-）源，或选自下组的氧化剂：碘酸根（[IO3]-）源、高锰酸根（[MnO4]-）源和其组合。
127.根据权利要求115所述的方法，其中所述氧化剂是过氧根（O2 2-）源，或选自下组的氧化剂：碘酸根（[IO3]-）源、高锰酸根（[MnO4]-）源和其组合。
128.根据权利要求116所述的方法，其中所述氧化剂是过氧根（O2 2-）源，或选自下组的氧化剂：碘酸根（[IO3]-）源、高锰酸根（[MnO4]-）源和其组合。
129.根据权利要求119所述的方法，其中所述氧化剂是过氧根（O2 2-）源，或选自下组的氧化剂：碘酸根（[IO3]-）源、高锰酸根（[MnO4]-）源和其组合。
130.根据权利要求122所述的方法，其中所述氧化剂是过氧根（O2 2-）源，或选自下组的氧化剂：碘酸根（[IO3]-）源、高锰酸根（[MnO4]-）源和其组合。
131.根据权利要求126所述的方法，其中所述氧化剂是过氧根（O2 2-）源。
132.根据权利要求127至130中任一项所述的方法，其中所述氧化剂是过氧根（O2 2-）源。
133.根据权利要求131所述的方法，其中所述过氧根（O2 2-）源是过氧化氢（H2O2）。
134.根据权利要求132所述的方法，其中所述过氧根（O2 2-）源是过氧化氢（H2O2）。
135.根据权利要求112至114、117至118、120至121、123至125、127至131、133至134中任一项所述的方法，其中所述组合物包含尿素源。
136.根据权利要求115所述的方法，其中所述组合物包含尿素源。
137.根据权利要求116所述的方法，其中所述组合物包含尿素源。
138.根据权利要求119所述的方法，其中所述组合物包含尿素源。
139.根据权利要求122所述的方法，其中所述组合物包含尿素源。
140.根据权利要求126所述的方法，其中所述组合物包含尿素源。
141.根据权利要求132所述的方法，其中所述组合物包含尿素源。
142.根据权利要求135所述的方法，其中所述尿素源选自下组：尿素、过氧化物-尿素加合物、蛋白质、氨基酸、尿液和其组合。
143.根据权利要求136至141中任一项所述的方法，其中所述尿素源选自下组：尿素、过氧化物-尿素加合物、蛋白质、氨基酸、尿液和其组合。
144.根据权利要求126所述的方法，其中所述组合物包含过氧化氢-尿素加合物。
145.根据权利要求132所述的方法，其中所述组合物包含过氧化氢-尿素加合物。
146.根据权利要求135所述的方法，其中所述组合物包含过氧化氢-尿素加合物。
147.根据权利要求143所述的方法，其中所述组合物包含过氧化氢-尿素加合物。
148.根据权利要求127至131、133至134、136至142中任一项所述的方法，其中所述组合物包含过氧化氢-尿素加合物。
149.根据权利要求112至114、117至118、120至121、123至125、127至131、133至134、136至142、144至147中任一项所述的方法，其中所述组合物包含碘化钾和过氧化氢。
150.根据权利要求115所述的方法，其中所述组合物包含碘化钾和过氧化氢。
151.根据权利要求116所述的方法，其中所述组合物包含碘化钾和过氧化氢。
152.根据权利要求119所述的方法，其中所述组合物包含碘化钾和过氧化氢。
153.根据权利要求122所述的方法，其中所述组合物包含碘化钾和过氧化氢。
154.根据权利要求126所述的方法，其中所述组合物包含碘化钾和过氧化氢。
155.根据权利要求132所述的方法，其中所述组合物包含碘化钾和过氧化氢。
156.根据权利要求135所述的方法，其中所述组合物包含碘化钾和过氧化氢。
157.根据权利要求143所述的方法，其中所述组合物包含碘化钾和过氧化氢。
158.根据权利要求148所述的方法，其中所述组合物包含碘化钾和过氧化氢。
159.根据权利要求149所述的方法，其中所述组合物包含碘化钾和过氧化氢。
160.根据权利要求112至114、117至118、120至121、123至125、127至131、133至134、136至142、144至147、150至159中任一项所述的方法，其中所述有机废物是人类废物、可堆肥废物、真菌废物或动物废物。
161.根据权利要求115所述的方法，其中所述有机废物是人类废物、可堆肥废物、真菌废物或动物废物。
162.根据权利要求116所述的方法，其中所述有机废物是人类废物、可堆肥废物、真菌废物或动物废物。
163.根据权利要求119所述的方法，其中所述有机废物是人类废物、可堆肥废物、真菌废物或动物废物。
164.根据权利要求122所述的方法，其中所述有机废物是人类废物、可堆肥废物、真菌废物或动物废物。
165.根据权利要求126所述的方法，其中所述有机废物是人类废物、可堆肥废物、真菌废物或动物废物。
166.根据权利要求132所述的方法，其中所述有机废物是人类废物、可堆肥废物、真菌废物或动物废物。
167.根据权利要求135所述的方法，其中所述有机废物是人类废物、可堆肥废物、真菌废物或动物废物。
168.根据权利要求143所述的方法，其中所述有机废物是人类废物、可堆肥废物、真菌废物或动物废物。
169.根据权利要求148所述的方法，其中所述有机废物是人类废物、可堆肥废物、真菌废物或动物废物。
170.根据权利要求149所述的方法，其中所述有机废物是人类废物、可堆肥废物、真菌废物或动物废物。
171.根据权利要求112至114、117至118、120至121、123至125、127至131、133至134、136至142、144至147、150至159、161至170中任一项所述的方法，其中所述有机废物是生物可降解的有机物。
172.根据权利要求115所述的方法，其中所述有机废物是生物可降解的有机物。
173.根据权利要求116所述的方法，其中所述有机废物是生物可降解的有机物。
174.根据权利要求119所述的方法，其中所述有机废物是生物可降解的有机物。
175.根据权利要求122所述的方法，其中所述有机废物是生物可降解的有机物。
176.根据权利要求126所述的方法，其中所述有机废物是生物可降解的有机物。
177.根据权利要求132所述的方法，其中所述有机废物是生物可降解的有机物。
178.根据权利要求135所述的方法，其中所述有机废物是生物可降解的有机物。
179.根据权利要求143所述的方法，其中所述有机废物是生物可降解的有机物。
180.根据权利要求148所述的方法，其中所述有机废物是生物可降解的有机物。
181.根据权利要求149所述的方法，其中所述有机废物是生物可降解的有机物。
182.根据权利要求160所述的方法，其中所述有机废物是生物可降解的有机物。
183.根据权利要求112至114、117至118、120至121、123至125、127至131、133至134、136至142、144至147、150至159、161至170、172至182中任一项所述的方法，其中所述组合物呈一种或多种胶囊或片剂形式。
184.根据权利要求115所述的方法，其中所述组合物呈一种或多种胶囊或片剂形式。
185.根据权利要求116所述的方法，其中所述组合物呈一种或多种胶囊或片剂形式。
186.根据权利要求119所述的方法，其中所述组合物呈一种或多种胶囊或片剂形式。
187.根据权利要求122所述的方法，其中所述组合物呈一种或多种胶囊或片剂形式。
188.根据权利要求126所述的方法，其中所述组合物呈一种或多种胶囊或片剂形式。
189.根据权利要求132所述的方法，其中所述组合物呈一种或多种胶囊或片剂形式。
190.根据权利要求135所述的方法，其中所述组合物呈一种或多种胶囊或片剂形式。
191.根据权利要求143所述的方法，其中所述组合物呈一种或多种胶囊或片剂形式。
192.根据权利要求148所述的方法，其中所述组合物呈一种或多种胶囊或片剂形式。
193.根据权利要求149所述的方法，其中所述组合物呈一种或多种胶囊或片剂形式。
194.根据权利要求160所述的方法，其中所述组合物呈一种或多种胶囊或片剂形式。
195.根据权利要求171所述的方法，其中所述组合物呈一种或多种胶囊或片剂形式。
196.根据权利要求126所述的方法，其中所述碘酸根（[IO3]-）源是碘酸钠或碘酸钾；或者所述高锰酸根（[MnO4]-）源是高锰酸钠或高锰酸钾。
197.根据权利要求127至130中任一项所述的方法，其中所述碘酸根（[IO3]-）源是碘酸钠或碘酸钾；或者所述高锰酸根（[MnO4]-）源是高锰酸钠或高锰酸钾。
198.通过根据权利要求112至197中任一项所述的方法处理得到的有机废物。
199.根据权利要求198所述的有机废物作为肥料；作为生物质燃料；作为土壤调理剂；作为厌氧消化的原料；作为生物精炼的原料；作为动物饲料的生产原料；作为藻类的生产原料；作为动物蛋白的生产原料；作为化学合成的原料/底物；作为建筑材料的生产原料；作为动物垫料的生产原料；作为纸的生产原料；或作为热转化工艺的原料的用途。
200.根据权利要求199所述的用途，其中所述动物饲料是鱼食。
201.根据权利要求199所述的用途，其中所述动物蛋白是昆虫或蠕虫。
202.根据权利要求199所述的用途，其中所述热转化工艺是热解或气化。
203.一种用于在有机废物的厌氧消化（AD）期间改善挥发性脂肪酸（VFA）和中链羧酸（MCCA）的产生的方法，
所述方法包括使能够产生活性种的组合物与所述有机废物接触；
其中所述组合物包含碘离子（I-）源和氧化剂。
204.根据权利要求203所述的方法，其中所述组合物产生抑制所述有机废物的甲烷生成的活性种。
205.根据权利要求203所述的方法，其中所述组合物包含碘离子（I-）源和过氧根（O2 2-）源。
206.根据权利要求204所述的方法，其中所述组合物包含碘离子（I-）源和过氧根（O2 2-）源。
207.根据权利要求203至206中任一项所述的方法，其中所述组合物包含碘离子（I-）源和过氧化脲。
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