CN116082069A - 处理有机废料的方法 - Google Patents

处理有机废料的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN116082069A
CN116082069A CN202211370818.3A CN202211370818A CN116082069A CN 116082069 A CN116082069 A CN 116082069A CN 202211370818 A CN202211370818 A CN 202211370818A CN 116082069 A CN116082069 A CN 116082069A
Authority
CN
China
Prior art keywords
organic
organic waste
waste
compost
treated
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202211370818.3A
Other languages
English (en)
Inventor
A·弗吉耶
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mars Inc
Original Assignee
Mars Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mars Inc filed Critical Mars Inc
Publication of CN116082069A publication Critical patent/CN116082069A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05F—ORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
    • C05F1/00—Fertilisers made from animal corpses, or parts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05F—ORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
    • C05F5/00—Fertilisers from distillery wastes, molasses, vinasses, sugar plant or similar wastes or residues, e.g. from waste originating from industrial processing of raw material of agricultural origin or derived products thereof
    • C05F5/006—Waste from chemical processing of material, e.g. diestillation, roasting, cooking
    • C05F5/008—Waste from biochemical processing of material, e.g. fermentation, breweries
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05F—ORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
    • C05F11/00—Other organic fertilisers
    • C05F11/08—Organic fertilisers containing added bacterial cultures, mycelia or the like
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05F—ORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
    • C05F17/00—Preparation of fertilisers characterised by biological or biochemical treatment steps, e.g. composting or fermentation
    • C05F17/05—Treatments involving invertebrates, e.g. worms, flies or maggots
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05F—ORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
    • C05F17/00—Preparation of fertilisers characterised by biological or biochemical treatment steps, e.g. composting or fermentation
    • C05F17/20—Preparation of fertilisers characterised by biological or biochemical treatment steps, e.g. composting or fermentation using specific microorganisms or substances, e.g. enzymes, for activating or stimulating the treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05F—ORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
    • C05F17/00—Preparation of fertilisers characterised by biological or biochemical treatment steps, e.g. composting or fermentation
    • C05F17/50—Treatments combining two or more different biological or biochemical treatments, e.g. anaerobic and aerobic treatment or vermicomposting and aerobic treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05F—ORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
    • C05F9/00—Fertilisers from household or town refuse
    • C05F9/04—Biological compost
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/141—Feedstock
    • Y02P20/145—Feedstock the feedstock being materials of biological origin
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/40—Bio-organic fraction processing; Production of fertilisers from the organic fraction of waste or refuse

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
  • Insects & Arthropods (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Botany (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Fertilizers (AREA)

Abstract

本公开涉及一种将有机废料加工成有机堆肥的方法，所述方法包括：a)发酵有机废料，包括向有机废料中添加至少一种或多种乳酸菌，其中该步骤在兼性厌氧条件和酸性pH下进行，由此获得发酵有机材料，b)在需氧条件下使步骤a)中获得的发酵有机材料熟化，由此获得熟化有机材料，和c)将在步骤b)中获得的熟化有机材料进行蚯蚓堆肥，由此获得有机堆肥。

Description

处理有机废料的方法
技术领域
本公开涉及处理有机废料(organic waste)以获得经处理的有机产物的领域，所述经处理的有机产物尤其用于改善土壤植物的生长特性。
背景技术
本领域已知有多种方法将有机废料转化为有用的产品，尤其是形成土壤改良产品，例如改善土壤植物生长特性的产品。
在这些方法中，厌氧消化(anaerobic digestion)是处理有机废料的可持续选择，因为它利用生物质作为可再生能源。从厌氧消化过程中，主要获得两种产物：可用作燃料的沼气(biogas)和可称为“沼渣(digestate)”的稳定的液固残渣，其可用作土壤改良剂(soilconditioner)和/或作物的生物肥料。沼渣在本领域中描述为含有高浓度的有机物质和多种植物营养剂，其非常适合用作农业肥料(Guilayn等人，2019，废料管理，第86卷：67-79(Guilayn et al.,2019,Waste Management,Vol.86:67-79))。
然而，在多种情况下，沼渣可能会因释放氨氮(ammoniacal nitrogen)而造成水体富营养化、地下水污染和空气污染等不利影响。沼渣的缺点包括(a)存在不完全稳定的可生物降解物质，(b)高浓度的氨可能导致空气污染并可导致植物毒性作用，(c)沼渣中存在可存活长达一年的病原微生物，尤其是在中温消化系统中，和(d)由于沼渣的高含水量导致的储存和运输困难。
通常将沼渣分成两相用于进一步处理，分别是液体部分和固体部分。固体部分主要用作有机肥料。尽管如此，沼渣的固体部分通常通过生物处理过程(例如堆肥)精制。
在精制有机废料的厌氧沼渣的多种处理方法中，本领域已经描述了通过蚯蚓堆肥处理沼渣(Krishnasamy等人，2014，国际环境与废料管理，第14卷：149-164(Krishnasamyet al.,2014,Int.Environment and Waste Management,Vol.14:149-164))。在蚯蚓堆肥之前，厌氧沼渣可通过添加基体材料(bulking material)(如锯末)进行脱水和稳定化。根据Krishnasamy等人(2014年，同上)，已发现制备70:30(沼渣:锯末)的混合物是基于蠕虫生长(worm growth)的蚯蚓堆肥的合适培养基。
本领域仍然需要用于处理有机废料的改进方法，其包括用于获得适于改良土壤(例如用于改善植物生长)的经处理的有机废料的改进方法。
发明内容
本公开涉及一种将有机废料加工成有机堆肥的方法，包括：
a)发酵有机废料，包括向有机废料中添加至少一种或多种乳酸菌(lacticbacteria)，其中该步骤在兼性厌氧条件和酸性pH下进行，由此获得发酵有机材料，
b)在需氧条件下使步骤a)中获得的发酵有机材料熟化，由此获得熟化有机材料，和
c)将在步骤b)中获得的熟化有机材料进行蚯蚓堆肥，由此获得有机堆肥。
在一些实施方案中，步骤a)包括将包含乳酸菌的微生物组合物添加到有机废料中。
在一些实施方案中，在步骤a)中使用的微生物组合物除乳酸菌之外还包含一种或多种选自以下的微生物：乳酸杆菌(Lactobacillus)、丙酸杆菌(Propionibacterium)、片球菌(Pediococcus)、链球菌(Streptococcus)或其组合。
在一些实施方案中，步骤a)在约3至约5的pH下进行。
在一些实施方案中，在步骤b)中处理的发酵有机材料的水分含量为约45％至约75％。
在一些实施方案中，步骤b)在约4至约7的pH下进行。
在一些实施方案中，步骤c)包括将一种或多种蚯蚓物种的蚯蚓(earthworm)添加到在步骤b)中获得的熟化有机材料中。
在一些实施方案中，步骤c)进一步包括除蚯蚓之外，还将纤维素废料和/或水添加到熟化有机材料中。
在一些实施方案中，步骤c)在约15℃至约30℃的T℃下进行。
在一些实施方案中，步骤c)在经处理的有机材料的水分含量为约60％至约70％下进行。
本公开进一步涉及一种可通过根据本文公开的方法的方法获得的经处理的有机堆肥。
其还涉及通过本文公开的方法获得的经处理的有机堆肥或本文公开的有机堆肥用于土壤施肥的用途。
本发明还涉及一种土壤施肥方法，包括：
i)根据权利要求1至10中任一项所述的方法处理有机废料，由此获得有机堆肥；和
ii)将在步骤i)中获得的所述有机堆肥添加到待施肥的土壤中。
具体实施方式
已经发现，可通过执行包括尤其是在特定的兼性厌氧条件(这可避免甲烷的产生)下的发酵步骤的方法来改进有机废料处理。
已经发现，可通过在待处理的起始有机废料的特定兼性厌氧条件下进行发酵步骤的组合来改进有机废料处理，从而获得所得的发酵有机废料，所述发酵有机废料通过在需氧条件下发酵的步骤进一步处理，以获得立即适于通过蚯蚓堆肥进行转化的熟化有机材料。
本公开涉及一种将有机废料加工成有机堆肥的方法，包括至少发酵步骤、熟化步骤和蚯蚓堆肥步骤，其中：
a)发酵步骤包括向有机废料中至少添加一种或多种乳酸菌(lactic bacteria)，其中所述步骤在兼性厌氧条件和酸性pH下进行，由此获得发酵有机材料，
b)熟化步骤包括在需氧条件下发酵在步骤a)中获得的发酵有机材料，由此获得熟化有机材料，和
c)蚯蚓堆肥步骤包括至少使在步骤b)中获得的熟化有机材料经受蚯蚓堆肥步骤，由此获得有机堆肥。
在一些实施方案中，本公开涉及一种将有机废料加工成有机堆肥的方法，包括：
a)发酵有机废料，包括向有机废料中添加至少一种或多种乳酸菌，其中该步骤在兼性厌氧条件和酸性pH下进行，由此获得发酵有机材料，
b)在需氧条件下使步骤a)中获得的发酵有机材料熟化，由此获得熟化有机材料，和
c)将在步骤b)中获得的熟化有机材料进行蚯蚓堆肥，由此获得有机堆肥。
定义
在下面的权利要求书和此处的说明书中，术语“包括”、“包括”、“包含”、“由……组成”或“其包括”(“including”,“includes”“comprising”,“comprised of’or“whichcomprises”)中的任何一个是开放术语，其意在包括至少以下元素/特征，但不排除其他元素/特征。因此，当在权利要求中使用时，术语包括不应解释为限制其后列出的装置(means)或元素或步骤。例如，包含步骤A和步骤B的方法的表述范围不应限于仅由方法A和B组成的方法。如本文所用，术语“包括”或“其包括”或“这包括”(“including”or“which includes”or“that includes”)中的任何一个也是开放术语，其也意在包括至少该术语之后的元素/特征，但不排除其他元素/特征。因此，“包括”与“包含”同义并表示“包含”。
术语“由……组成”不包括未在权利要求中限定的任何元素、步骤或成分。过渡短语“基本上由……组成”不会显著影响权利要求中关于特定物质或步骤的范围，以及要求保护的公开的基本和新颖特征。术语“基本上由……组成”权利要求包括以“由……组成”形式撰写的封闭权利要求和以“包括”形式撰写的完全开放权利要求之间的中心区域(centralarea)。
如本文所用，术语“废料”和“有机废料”可互换使用，是指源自人、动物或工业领域的任何类型的废弃有机材料。有机废料可包括选自以下的废料：城市污水(municipalsewage)、家庭垃圾、屠宰场废料、人类排泄物(human waste)、植物废料(例如但不限于园艺)、动物废料、和工业废料，例如但不限于来自食品、饲料和制药工业的废料，例如来自发酵工艺、酿造或生产重组酶产生的废料。废料可由废料储存设施提供，即，容纳、储存或处理废料的设施，包括储存动物废料的坑(pit)或泻湖(lagoon)。
如本文所用，术语“能量密度”是指以有机材料的重量计的能量的量。通常，能量密度可以表示为每千克干物质的千焦耳。
如本文所用，酸性pH是指小于7.0的pH，优选5.0或更低的pH。如本文所用，碱性pH是指大于7.0的pH，优选8.0或更高的pH。
提供有机废料
可提供任何种类的有机废料来进行所公开的方法。
优选地，为进行所公开的方法而提供的有机废料可以是“新鲜的”有机废料，即，尚不能检测到分解开始的有机废料。
因此，优选地，可用作待通过本文公开的方法处理的起始材料的有机废料可先前未经受任何在外源微生物存在下的发酵步骤。这并不意味着起始有机废料本身不天然含有任何微生物。说明性地，可自然进入起始有机废料的组合物中的动物性杂肥(animalmanure)包括肠杆菌(enterobacteria)，例如但不限于大肠杆菌(E；coli)和/或乳酸杆菌(Lactobacillus)。
然而，尽管这不是优选的实施方案，但是起始有机废料可已经开始至少部分地分解。
由于根据本文公开的方法可处理多种有机废料，所述起始有机废料可包括各种量的碳、氢、氧和氮，尤其可以具有多种C:N比(碳量与氮量之比)。
说明性地，如本领域已知的，与主要包括鱼屑(fish scrap)的有机废料相比，主要包括新鲜草料(fresh weed)的有机废料具有显著更高的C:N比值。进一步说明性地，与锯末或木屑和树枝相比，主要包括猪粪或鸡粪的有机废料具有显著较低的C:N比值。
在一些实施方案中，起始有机废料可包括多种有机废料，例如但不限于家庭垃圾、工业有机废料、农业有机废料等。
在一些实施方案中，起始有机废料可以是多种废料的混合物。
在其中起始有机废料是多种废料的混合物的实施方案中，可优选地调整混合物的组成以避免在所公开方法的发酵步骤期间温度过度升高。通过制备具有适当平均能量密度的废料混合物，例如能量密度小于约1000kJ/100g起始有机废料湿物质，可避免在所公开方法的发酵步骤期间温度过度升高。
本领域技术人员预先知道几乎所有有机物质的近似能量密度，因此包括可包含在用于进行所公开方法的起始有机废料中的多种材料的近似能量密度。说明性示例在下文表1中提供。本领域技术人员容易获得关于可进入用于实施所公开方法的起始有机废料的组合物中的数百种有机材料的能量密度值的详细信息。说明性地，详细信息尤其在标题为“Informations Nutritionnelles.fr”的网站上公开(以下互联网地址：“https:\\informationsnutritionnelles.fr/energie-kilojoules”_其内容通过引用并入本文)。
表1：几种有机材料的能量密度
在一些实施方案中，可制备起始有机废料以包括具有不同能量密度值的多种废料的混合物，从而获得用于所公开方法的有机废料；其中所述有机废料具有适当的平均能量密度。
通常，起始有机废料可包括具有高能量密度值的废料(例如植物油、巧克力等)和具有低能量密度值的废料(例如蔬菜、草料、锯末、纸板)。
在一些实施方案中，起始有机废料可通过将其中所含的各种废料混合来制备，以获得在其整体质量或体积内具有合适的平均能量密度的所述材料。
在一些实施方案中，可通过多层结构获得适当平均能量密度的起始有机废料。在示例性的多层结构中，起始有机废料可通过以下方式制备：(i)形成具有第一平均能量密度值的第一层有机废料(例如具有高能量密度值)，(ii)形成具有第二能量密度值的第二层废料(例如具有低密度值)等)，并且重复交替地形成高能量密度层和低能量密度层，直到完成提供待通过所公开的方法处理的起始有机废料。
说明性地，旨在根据所公开的方法处理的起始有机废料可包含以下的混合物：(i)具有高能量密度值的废料，例如含糖材料，例如可可浆(cacao pulp)，和(ii)具有低能量密度值的废料，例如含纤维的材料，例如猫砂。说明性地，所述起始有机废料的平衡组合物可包含例如约40kg可可浆和30kg猫砂。
通常，在所公开方法的步骤中，在起始有机废料中存在纤维材料(如植物废料)将有利于真菌的生长。
在一些实施方案中，起始有机废料可包含固体废料和液体废料的混合物。
在一些实施方案中，可提供有机废料，以便在切割成约1至10cm长的片段后实施所公开的方法，以优化所公开的方法的条件，例如(i)缩短该方法的温育、发酵、熟化和蚯蚓堆肥步骤中的一个或多个步骤的持续时间，和/或(ii)在该方法的一个或多个所述步骤结束时获得更完整加工的材料。
方法的步骤a)
在步骤a)中，待处理的有机废料在兼性厌氧条件和酸性pH下进行发酵步骤。
为了在步骤a)中开始发酵，可用包括乳酸菌(lactic bacteria)在内的微生物组合物接种起始有机废料。
在一些实施方案中，待通过所公开的方法处理的有机废料中所含的多种废料的性质可显著不同。在这些实施方案中，可优选地单独接种一种或多种不同的组成废料有机材料，所述有机材料旨在掺入在所述方法的步骤a)中处理的有机废料中。
如本文所用，为了实施所公开的方法，可用包括乳酸菌在内的微生物组合物单独接种可用于构成起始有机废料的不同废料，然后收集不同的经微生物接种的废料，以获得在所公开方法的步骤a)开始时使用的经微生物接种的有机废料。否则，在其中进入起始有机废料的组合物中的不同有机废料分别用所述微生物组合物接种的实施方案中，在这些不同的材料接种所述微生物组合物之后，形成多层结构的所述起始有机废料。
说明性地，在具有如前所公开的多层结构的起始有机废料中，可用包括乳酸菌在内的微生物组合物接种形成多层中的一层的各废料，这产生包括所述微生物组合物的起始有机废料，其中乳酸菌分散在所述起始有机废料的整个体积内。
进一步说明性地，用包括乳酸菌在内的微生物组合物播种宠物食品粗磨料(作为有机废料)通常需要将所述粗磨料在所述包括乳酸菌在内的微生物组合物中浸泡足够长的时间，以使微生物在宠物食品粗磨料的整个体积中定殖。
用于播种起始有机废料的微生物组合物
在步骤a)中，添加到有机废料中的乳酸菌可选自乳酸杆菌、丙酸杆菌、片球菌、链球菌或其组合。
在一些实施方案中，乳酸杆菌细菌可选自保加利亚乳酸杆菌(Lactobacillusbulgaricus)和干酪乳酸杆菌(Lactobacillus casei)。
在一些实施方案中，丙酸杆菌细菌可包括费氏丙酸杆菌(Propionibacteriumfreudenreichi)。
在一些实施方案中，片球菌细菌可包括嗜盐片球菌(Pediococcus halophilus)。
在一些实施方案中，链球菌细菌可包括乳酸链球菌(Streptococcus lactis)或粪链球菌(Streptococcus faecalis)。
在一些实施方案中，除乳酸菌之外，还可将一种或多种选自放线菌、向光性细菌(其也可称为“光合细菌”)、霉菌(mold)、真菌(fungi)和/或酵母的其他微生物在步骤a)开始时添加到有机废料中。
在一些实施方案中，一种或多种放线菌可选自链霉菌(Streptomyces)、Streptoverticilium、诺卡氏菌(Nocardia)、小单孢菌(Micromonospora)和红球菌(Rhodococcus)。
在一些实施方案中，链霉菌放线菌可选自白色链霉菌(Streptomyces albus)和灰色链霉菌(Streptomyces griseus)。
在一些实施方案中，链轮丝菌放线菌(Streptoverticilium actinomycetes)可由Streptoverticilium baldacii组成。
在一些实施方案中，诺卡氏菌放线菌可由星状诺卡氏菌(Nocardia asteroids)组成。
在一些实施方案中，小单孢菌放线菌可由青铜小单孢菌(Micromonosporachalcea)组成。
在一些实施方案中，红球菌属放线菌可由深红红螺菌(Rhodospirilum rubrum)组成。
在一些实施方案中，一种或多种霉菌真菌(mold fungi)可选自曲霉属(Aspergillus)和毛霉属(Mucor)
在一些实施方案中，曲霉属霉菌真菌可由日本曲霉(Aspergillus japonicus)或米曲霉(aspergillus oryzae)和冻土毛霉(Mucor hiemalis)组成。
在一些实施方案中，毛霉属真菌可由冻土毛霉(Mucor hiemalis)组成。
在一些实施方案中，一种或多种酵母可选自酵母属(Saccharomyces)和念珠菌属(Candida)。
在一些实施方案中，酵母属酵母可由酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)或乳酸酵母(Saccharomyces lactis)组成。
在一些实施方案中，念珠菌酵母可由产朊假丝酵母(Candida utilis)组成。
在一些实施方案中，在步骤a)中添加的微生物组合物中仅包括乳酸菌。
在一些其他实施方案中，乳酸菌与放线菌、向光性细菌、霉菌真菌和酵母中的一种或多种组合。
在所公开方法的步骤a)中添加的微生物组合物中，可与乳酸菌结合的微生物的各种示例性实施方案描述于下表2中。
表2说明性：在步骤a)中组合添加的微生物
<![CDATA[参考<sup>a</sup>]]> <![CDATA[放线菌<sup>b</sup>]]> <![CDATA[向光性细菌<sup>c</sup>]]> 霉菌真菌 酵母
1 +
2 +
3 +
4 +
5 + +
6 + +
7 + +
8 + +
9 + +
10 + +
11 + + +
12 + + +
13 + + +
14 + + +
15 + + + +
在表2中：(i)参考a：组合参考号；(ii)放线菌b：放线菌；(iii)向光性细菌c：向光性细菌。
可与乳酸菌结合以添加到有机废料中的各种微生物的每一种都是可以公开获得的(publicly available)，包括通过微生物培养物保藏中心(microorganism culturecollections)如ATCC(American Type Culture Collection，美国模式菌培养物保藏中心)。
多种组合微生物的混合物(cocktails)也是可商购的，并且可在本方法的步骤a)中使用。
在一些实施方案中，在步骤a)中添加的微生物可由称为“有效微生物”(也称为“EM”)的组合微生物组成，例如由Yamada等人所公开的(2001年，作物生产杂志(Journal ofcrop production)，第3卷：255-268)或Szymenski等人(2003年，Lanfax Laboratories，Armidale，新南威尔士州，澳大利亚，R.A.和Jones,M.J.(编辑)(ISBN 0-9579438-1-4，其内容通过引用并入本文)。
在一些实施方案中，在步骤a)中添加的组合微生物在培养混合物产品中，其中微生物任选地位于支持物上，所述培养混合物产品包括麦麸(wheat bran)和任选的糖蜜(molasses)。
在步骤a)开始时添加到有机废料中的含乳酸菌的微生物组合物的示例性实施方案可包含，每毫升所述组合物，(i)104CFU(Colony Forming Units，菌落形成单位”)的乳酸菌，(ii)103CFU的光合细菌，和(iii)103CFU的酵母。
可添加到用于进行步骤a)的有机废料中的含有乳酸菌的微生物组合物的一个实施方案是由TeraGanix公司以名称“EM-1TM”市售的组合物提供。
制备包含乳酸菌的微生物组合物
如本文先前所述，步骤a)的一些实施方案包括添加包含可商购的乳酸菌的微生物组合物。
在步骤a)的一些实施方案中，包含乳酸菌的微生物组合物可专门制备，然后将其添加至有机废料。
包含乳酸菌的微生物组合物可通过在合适的培养基中，预培养乳酸菌和任选地还有一种或多种选自放线菌、向光性细菌、霉菌、真菌和/或酵母的其他微生物，以提供在所公开方法的步骤a)中可重复用作包含乳酸菌的起始微生物组合物的原液微生物组合物(stock microorganism composition)。
包含乳酸菌的原液微生物组合物可通过将适量的乳酸菌、包含乳酸菌的微生物组合物添加到合适的培养基中来制备。
然后，为了实施步骤a)，收集适当部分(例如，体积)的所述原液(stock solution)以提供包含乳酸菌的微生物组合物，所述微生物组合物添加到待处理的有机废料中。
在一些实施方案中，所述原液以及由此收集的包含乳酸菌的微生物组合物每毫升所述组合物可包含约104CFU(“菌落形成单位”)的乳酸菌。
在其中所述原液还包含光合细菌的一些实施方案中，所述原液可包含约103CFU的光合细菌。
在其中所述原液还包含酵母的一些实施方案中，所述原液可包含约103CFU的酵母。
在一些实施方案中，用于预培养乳酸菌和任选地还有一种或多种选自放线菌、向光性细菌、霉菌、真菌和/或酵母的其他微生物的合适培养基，主要包括向其中添加有机糖蜜和纤维(例如，麦麸)的水。说明性地，在这样的实施方案中，培养基可包括约20升水(例如在室温下)、约250mL有机糖蜜和约20kg麦麸的混合物。
乳酸菌以及任选地还有一种或多种选自放线菌、向光性细菌、霉菌、真菌和/或酵母的其他微生物添加到预培养基中。
在一些实施方案中，已接种有乳酸菌和任选地还有一种或多种选自放线菌、向光性细菌、霉菌、真菌和/或酵母菌的其他微生物的预培养基在约25℃下、优选在兼性厌氧条件下例如在两周的时间段内温育，以允许乳酸菌和任选地还有一种或多种选自放线菌、向光性细菌、霉菌、真菌和/或酵母菌的其他微生物生长。
在预培养基温育期结束时，提供包含乳酸菌的原液微生物组合物，其中其部分可用作在所公开方法的步骤a)中添加到有机废料中的包含乳酸菌的微生物组合物。
根据这些实施方案，可在所公开方法的步骤a)中使用的包含乳酸菌的微生物组合物是连续可用的。
步骤a)的实施方案
在步骤a)中，取决于尤其是待处理的有机废料的平均定性和定量组成，含乳酸菌的微生物组合物可以以每kg待处理有机废料约102至约106、优选约103至约105CFU的乳酸菌的平均量添加。
在步骤a)中，可根据技术人员熟知的任何方法添加微生物组合物。典型地，任选地支持在特定载体上的微生物可简单地分散在待处理的可发酵有机废料的顶部，或者单独分散在包括在待处理的起始有机废料中的每种废料的顶部，或者进一步地尤其是当微生物组合物为液体形式时，有机废料可浸泡在所述组合物中。
在一些实施方案中，在步骤a)中使用的含有乳酸菌的微生物组合物可为液体组合物。
在步骤a)中应用的兼性厌氧条件意指避免完全没有氧气。或者说，步骤a)不在严格的厌氧条件下进行。
通常，在严格的厌氧条件下，微生物在含氧量为约1％至约2％的有机材料中生长。应用严格的厌氧条件导致主要是厌氧微生物的生长，包括在接种含乳酸菌的微生物组合物之前最初可能存在于有机废料中的那些厌氧微生物，例如共生细菌，例如在其中有机废料包括动物粪便的实施方案中，肠杆菌。通常，在严格的厌氧条件下处理所述有机废料，从而有利于厌氧微生物的生长，会导致产生酒精(特别是由于含糖材料发酵)和氨(特别是由于含蛋白质的物质发酵)。通常，应用严格的厌氧条件，特别是由于其会产生大量的氨，会导致被处理的有机废料的高碱性pH，例如通常8至9的碱性pH。碱性pH导致杀死大多数微生物，包括真菌和酵母，当它们存在时，根据所公开的方法、尤其在所公开方法的下一步骤b)中非常有用。此外，如本领域所知，应用严格的厌氧条件将允许病原菌生长，在一些实施方案中，包括可能包含在动物粪便中的病原菌。此外，在严格的厌氧条件下发酵原始有机废料会导致高升温，通常高达70℃，这将导致多种有用的微生物(包括真菌和酵母菌)被杀死。
如本领域所知，有机废料的严格厌氧消化使用天然细菌的联合体(consortium)来降解有机底物，然后将其转化为甲烷和二氧化碳的混合物。通常，本领域已知的有机废料的严格厌氧消化的步骤在(i)在不受控制的pH条件下、或(ii)在碱性pH条件(该pH条件有利于甲烷的产生)下进行。
然而，本公开认为虽然甲烷产生可提供有用的能源，但它是大气污染的来源。此外，所得发酵有机物不适合随后用作肥料，特别是由于其含有氨，其对通过微生物转化的进一步步骤进一步立即加工所得发酵材料是有害的。
相比之下，步骤a)的酸性pH条件可避免产生甲烷。
相比之下，在所公开方法的步骤a)中，发酵的兼性厌氧条件可允许(i)避免过量产生醇和氨，和(ii)有利于特别是乳酸的产生(特别是由于含糖物质发酵)。
在其中产生发酵液的步骤a)的一些实施方案中，所述发酵液可优选地在以一定时间段内或连续地去除，以避免会导致严格的厌氧条件的缺氧。
在步骤a)中乙酸的产生可允许在酸性条件下进行步骤a)。
在一些实施方案中，步骤a)可在约3.0至约5.0的pH范围内进行，例如在约3.5至约4.0的pH范围内进行。
pH可根据本领域已知的任何方法测量，例如使用本身已知的pH探针。
在步骤a)中，可通过本领域熟知的技术容易地获得兼性厌氧条件，例如但不限于通过最初提供“充气的(aerated)”有机废料。充气的有机废料可通过在步骤a)开始时简单地搅拌待处理的有机废料，并且任选地还通过在步骤a)期间搅拌发酵有机废料一次或多次来获得。
通常，通过在兼性厌氧条件下进行步骤a)，微生物可在具有约5％至约20％的氧含量的发酵有机废料中生长。
如本说明书通篇所用，有机材料的氧含量、尤其是在步骤a)中处理的有机废料的氧含量在需要时可根据本领域已知的任何方法测量，例如通过使用氧气探针(oxygenprobe)。
通常不需要对有机废料进行酸化，因为可通过在步骤a)中产生乙酸来获得酸性pH值。
在一些实施方案中，可通过将一种或多种有机酸添加到所述废料中至少部分地获得酸性pH。
在一些实施方案中，所述一种或多种有机酸可为具有2至6个碳原子的直链或支链、饱和或不饱和羧酸。在一些实施方案中，所述一种或多种有机酸可选自乙酸、乳酸、柠檬酸、苹果酸、抗坏血酸和葡萄糖酸。乳酸是最优选的有机酸。
步骤a)不会引起高升温，因为其在兼性厌氧条件下进行。
通常，步骤a)可在基本上不影响已添加并已在处理中的废弃有机材料中定殖的微生物的活力的温度下进行。
步骤a)可优选地在低于约50℃的温度下进行，并且可优选在约10℃至约45℃的温度下进行。
实际上，厌氧发酵工艺在宽温度范围内进行，并且在大多数实施方案中，不需要监测和/或控制日常温度。
由于应用了兼性厌氧条件，步骤a)可在中等温度下进行的事实有利于期望的嗜常温细菌的生长并且不利于不期望的嗜热细菌的生长。
此外，步骤a)可在兼性厌氧条件和酸性条件下进行，这些条件允许真菌和酵母的生长，它们在碱性pH条件或严格厌氧条件下会被杀死或不会生长。
由于在发酵过程中没有高升温，从而没有失水或由于蒸发而仅有减少量的失水，因此在进行步骤a)时一般不需要进一步添加水。
在一些实施方案中，步骤a)的持续时间可为约15天至约45天，这取决于在步骤a)中提供的有机废料的种类、在步骤a)中温育的完成程度、在步骤b)中添加的微生物的种类和在步骤a)中经处理的废料的温度。
取决于在步骤a)开始时提供的有机废料的种类以及尤其是其量，步骤a)的兼性厌氧条件可通过本领域公知的方法实施。
在一些实施方案中，步骤a)可在适当尺寸的已知模型的厌氧消化装置中进行。消化器装置在本文中也可称为发酵装置。
应当理解，当步骤a)在厌氧消化器装置中进行时，步骤a)的兼性厌氧条件通过允许消化器的内部隔室、以及因此发酵有机废料与大气环境接触而获得。
此外，避免严格厌氧条件可通过避免发酵有机废料的内部体积的缺氧来达到，例如通过限制消化器中有机废料的高度，例如将有机废料的高度限制为小于80厘米高。
在步骤a)结束时，所得发酵有机产物主要包括含水固体部分。
在步骤a)结束时，可储存所得发酵有机产物直至进一步加工。其可储存在步骤a)使用的消化器中，或者可储存在另一个容器中。
值得注意的是，用于制备起始有机废料的每种组合废料的初始颜色基本上没有改变。不希望受任何特定理论的束缚，据信与在步骤a)期间产生的乳酸相关的氧气消耗至少部分地保存了所述有机废料，因此所述有机废料仅经历了部分降解。例如，据信包含在起始有机废料中的糖材料被降解为产生的乳酸和/或乙酸。
方法的步骤b)
步骤a)中获得的发酵有机材料的加工可通过使所述材料在需氧条件下进行进一步的步骤b)来继续。步骤b)也可称为所公开方法的“熟化阶段”。
在步骤a)结束时，所得发酵有机材料通常仅包括固体，可具有高水分含量，因为在发酵步骤a)期间可产生的液体被定期或连续去除以保持兼性厌氧条件，从而避免严格厌氧条件。
与其中将一种或多种微生物特定添加到待处理的起始有机废料中的步骤a)相比，在该方法的步骤b)中没有特定添加其他微生物。
步骤a)中应用的兼性厌氧条件可允许保存在需氧条件下生长的微生物，包括需氧细菌、真菌和酵母。在所公开方法的步骤b)中，这些微生物处于适合其生长的条件下。
优选地，在步骤b)中，可使步骤a)中获得的发酵有机物与大气接触，以实现进一步转化的需氧条件。
由于大气传播多种微生物，包括需氧微生物，因此置于需氧条件下的发酵有机材料会随时间定殖有空气中的微生物，这些微生物也将有助于发酵有机废料的转化和降解，更准确地说，将有助于转化和降解在该方法的步骤a)中获得的发酵有机材料。
因此，在步骤b)中，包括细菌在内的需氧微生物群落在步骤a)获得的发酵有机材料中自发地生长。
由于步骤b)在需氧条件下进行，因此发酵有机材料的全部物质应尽可能与氧气接触，例如与大气接触。
在步骤b)中，应注意避免经处理的发酵有机产物的温度过度升高，以及避免产生不希望的气体释放，尤其是甲烷释放。
根据待处理的发酵有机产物的质量(mass amount)以及反应器的大小和形状，可在步骤b)中轻轻搅拌经处理的发酵有机产物，以保证步骤b)在需氧条件下进行。
在一些实施方案中，在需氧条件下进行步骤b)可包括将植物材料添加到经处理的发酵有机材料中，以降低其密度并确保发酵物内的大气循环。说明性地，在步骤b)中，可将含纤维的材料、尤其是含木质素的材料，例如但不限于粉碎的树枝木、锯末、草料(fodder)或动物垃圾(animal litter)，添加到在步骤a)中获得的发酵有机材料中，以降低在步骤b)处理的废料的密度，也有利于真菌和酵母的生长。
优选地，在所公开方法的步骤b)中处理的废料的含水量(即，水分含量)通常可为约45％至约75％。
在其中提供用于进行所公开的方法的有机废料具有高能量密度的实施方案中，例如为具有高含量的碳水化合物、脂肪和蛋白质中的一种或多种中的有机废料，还可将低能量密度的材料添加到步骤b)开始时的发酵有机产物中。
优选地，在所公开方法的步骤b)中处理的废料的pH可为约4至约6。
在步骤b)中处理的废料的温度可优选为约25℃至约50℃，最优选约25℃至约45℃。
通常，在步骤b)中观察到温度升高，这是由于在处理的发酵有机废料中发生的放热转化反应。在大多数实施方案中，在步骤b)中处理的发酵有机废料的温度升高至高于周围环境的温度最高达15℃，例如升高至高于环境温度15℃或升高至高于环境温度最高达20℃。
步骤b)的持续时间可为约2周至约6周并且通常可为约30天。
在一些实施方案中，步骤b)的完成可确定为，在上述温度升高之后，经处理的发酵有机废料的温度降低直到达到比周围环境的温度最高达2℃，例如降低至高于环境温度最高达2℃。
在一些实施方案中，步骤b)的完成也可根据所获得的熟化有机材料的颜色来确定，所述熟化有机材料是褐色的。
在一些实施方案中，步骤b)的完成也可在酵母和真菌达到生长时确定，例如当操作者感知到真菌存在的特有气味时。
在需氧发酵步骤b)结束时，获得熟化有机产物。
方法的步骤c)
在所公开方法的步骤c)中，可将步骤b)结束时获得的熟化有机材料进行蚯蚓堆肥步骤，从而得到经处理的有机堆肥。
蚯蚓堆肥本身是本领域已知的废料转化方法。关于蚯蚓堆肥作为将废料转化为有机肥料的技术的一般教导可见于例如Guttierrez-Miceli等人(2011,植物营养杂志(Journal of Plant Nutrition),第34卷:1642-1653)和Yadav等人(2011,废料管理(WasteManagement),第30卷:50-56–其内容通过引用并入本文)。
蚯蚓堆肥产生的产品被称为细碎的熟化泥炭状(peat-like)材料，其通过包括蚯蚓和微生物之间相互作用的非嗜热过程产生(Edwards等人，1988，In Neuhauser,C.A.(Ed.)，环境和废料管理中的蚯蚓(Earthworms in Environmental and WasteManagement)，SPB学术出版社，荷兰海牙，211-220)，所述非嗜热过程导致有机材料的生物氧化和稳定化(Aira等人，2000，欧洲土壤生物学杂志(Eur J Soil Biol)，第38卷:7-10_其内容通过引用并入本文)
在本文中，“蚯蚓堆肥”应理解为通过蠕虫(worm)摄取和消化物质进行的有机物质分解。蚯蚓堆肥还包括来自微生物作用的有机物质的附带生物转化，例如此类系统中固有的细菌作用。因此，蚯蚓堆肥是蚯蚓将原料转化为蚯蚓粪(vermicastings)(蚯蚓的排泄物)和蚯蚓堆肥(vermicompost)(通过与蠕虫接触而改变的材料，而不是排泄物)。
如本领域所知，蚯蚓堆肥增加了铵(即，氨气(ammonia)或氨(ammoniac)形式)转化为硝酸盐的转化率。
将在步骤b)结束时获得的熟化有机产物进行蚯蚓堆肥的步骤c)是显著可行的，因为所述熟化有机产物的氨含量低。
已经观察到，根据本公开，蠕虫可立即定殖在所公开方法的步骤b)获得的熟化有机材料中。这与已知的废料处理方法通常观察到的情况形成对比，特别是与对先前在厌氧条件下经过发酵步骤的物质进行蚯蚓堆肥所观察到的情况形成对比，其中在对先前在厌氧条件下经过发酵步骤的物质进行蚯蚓堆肥中，蠕虫定殖不是立即的，而是在待处理的发酵材料所必需的潜伏期以消除对蠕虫有毒的物质(例如氨)之后。
在一些实施方案中，步骤c)可包括将含蚯蚓的底物(earthworm-containingsubstrate)添加到在步骤b)中获得的熟化有机产物中，并在适当的蚯蚓生长条件下开始进行蚯蚓堆肥。
在一些实施方案中，蚯蚓堆肥的步骤c)可包括将一种或多种蚯蚓物种的蚯蚓添加到在步骤b)中获得的熟化有机材料中。
有多种蠕虫物种、特别是蚯蚓物种，它们通常称为“红”蠕虫，能够进行蚯蚓堆肥。一个非限制性实例是粉正蚓(Lumbricus rubellus)，另一个非限制性实例是赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)(自2004年从foetida改为fetida)。可在步骤e)中使用的其他蠕虫物种是安德爱胜蚓(Eisenia andrei)、掘穴环爪蚓(Perionyx excavatus)和尤金真蚓(Eudrilus eugeniae)(Dominguez等人，2010年，在C.A.Edwards、N.Q.Arancon和R.L.Sherman(Eds)，蚯蚓养殖技术：蚯蚓，有机废料和环境，博卡拉顿(Boca Raton)，FL:CRC出版社，第11-25页_其内容通过引用并入本文)。本系统中使用的红蠕虫可为赤子爱胜蚓(Esenia fetida)。然而，该系统不限于特定种类的红蠕虫，因为其他类型也可使用，部分取决于有机物质的类型和可用的可持续环境。也就是说，可使用其他种类的蚯蚓来补充或代替“红”蠕虫例如赤子爱胜蚓。如本说明书中使用的术语，“蠕虫”旨在包括可用于有机材料的蚯蚓堆肥的所有类型和种类的蚯蚓。
有利地，蚯蚓“安德爱胜蚓(Eisenia andrei)”类型，也称为“加利福尼亚蠕虫”，它们喜欢有机物质，因此可很好地适应该功能。自然地，蚯蚓从它们的消化道中释放出一种无味的深棕色液滴——称为渗出液——其中含有非常丰富的矿物质和有机元素，同时也非常富含厌氧菌。因此，渗出液是极好的“肥料”，可用作液体肥料。
尽管线虫接种物(nematode inoculum)是可商购的，但是这些产品可以包装在湿海绵中，设计成在水中冲洗并用水直接施用于需要处理的产品，本文中为在所公开方法的步骤c)中获得的熟化有机产物。
在含有蚯蚓的底物由含有蚯蚓的湿海绵组成的实施方案中，这些海绵可递送物质也可通过将海绵浸泡并挤压到酿造罐的水或茶中而释放到堆肥和蚯蚓堆肥茶酿造罐中。由于传统蚯蚓堆肥茶(conventional vermicompost tea)的酿造时间为24小时或更短，这些茶不会繁殖添加的线虫种群中，它们只是作为所添加线虫的载体。
在一些实施方案中，在所公开方法的步骤c)开始时，可将蚯蚓以每千克待处理的熟化有机产物至少约10个蚯蚓的量添加到在步骤b)中获得的熟化有机材料中。
在一些实施方案中，在步骤c)结束时，可收集所需体积的已被蚯蚓定殖的经处理的有机废料，用于随后用作含蚯蚓的底物，以与在实施本文公开的方法的步骤b)的另一个循环中获得的熟化有机材料一起重复步骤d)。
蠕虫种群可通过繁殖和自然选择无限期地维持。在没有特殊情况的情况下，除床的初始形成之外，不需要添加或移除蠕虫种群的成员。因此，本发明还涉及一种通过将蠕虫暴露于经调节的原料来生产蠕虫的设备和方法。然而，为了维持适合蚯蚓的环境条件，在一些实施方案中，生物量必须保持对湿润度(moist)以及盐度、pH和氮等参数被监控。
优选地，当需要时，步骤c)可进一步包括将纤维素废料和/或水添加到在步骤b)中获得的熟化有机材料中。
可在配备有喷水系统的发酵反应器中调节蠕虫床的水分含量。调节施加的水量以避免可能导致蠕虫上升并暴露在表面上的饱和状态，同时提供足够的水分以保持在整个蠕虫床高度上的水分梯度。还可监测待施加的水的温度，以免过多的热量不从蠕虫床上带走或施加到蠕虫床上。也就是说，如果水太冷，即使水量对于水分含量是合适的，也可能会带走过多的热量，并且蠕虫可能会向下迁移而远离最近施加的进料。
喷水系统可调节以在消化器床上方产生细雾，使得蒸发冷却可占主导地位并实现相应的温度降低，而不会显著增加消化器床和蠕虫床的水分含量。也就是说，大部分排出的水(expressed water)在下降到蠕虫床表面之前蒸发，从而局部冷却该区域，从而冷却蠕虫床。
在所公开方法的步骤c)中，被处理的废弃有机材料的温度可为至少约15℃，优选至少约20℃。在所公开方法的步骤c)中，被处理的废弃有机材料的温度可为至多约40℃，最优选至多约30℃。
在所公开方法的步骤c)中，被处理的废弃有机材料的水分含量可为至少约50％，例如至少约60％。被处理的废弃有机材料的水分含量可为至多约75％。被处理的废弃有机材料的水分含量可为约65％至约80％。
在所公开方法的步骤c)中，被处理的废弃有机材料的pH值可为约5至约7。
通常，蚯蚓堆肥过程可包括与蚯蚓活动有关的两个不同阶段，(i)蚯蚓处理待处理有机产物的活动阶段，和(ii)熟化阶段，其标志是，当微生物分解经蚯蚓处理的底物时，蚯蚓向更新鲜的未消化的有机底物层迁移。因此，蠕虫通过蠕虫床有效地向上迁移，总是寻找更高部分的蠕虫床，具有更高的食物浓度(并且远离底部照明)。随着施加到暴露在外的蠕虫床顶部的水量和温度受到调节，蠕虫在蠕虫床中不断向上迁移。也就是说，可选择水施用的速率和水温，以防止将蠕虫驱离消化器床中的蠕虫床的表面。
在步骤b)中获得的施用的熟化有机材料可在约12周至约18周的时间内通过消化器床中的蠕虫床(worm bed)进行处理。
在一些实施方案中，作为一般处理的一部分，刮板(scraper)可沿消化器床底部的筛网顶部周期性地通过。将材料固定在消化器床中的蚯蚓粪和蚯蚓堆肥的桥接特性受到干扰，从而材料从筛网中落下，直到新的桥接作用将覆盖的垫料(overlying bedding)固定到位。落入落料区的材料被转移到筛选器，包装并出售。
在蚯蚓堆肥步骤c)结束时获得的经处理的有机废料在病原生物中的含量降低，甚至可不含病原生物。蚯蚓堆肥减少人类病原体存在的有效性是本领域已知的(参见Eastman等人，2001，堆肥科学与应用(Compost Science&Utilization)，第9卷：38-49_其内容通过引用并入本文)。
步骤c)可在本领域已知的任何种类的蚯蚓堆肥装置中进行。本领域技术人员可例如参考Tauseef等人(2021,生物质转化和生物精炼(Biomass Conversion andBiorefinery)_其内容通过引用并入本文)公开的装置，
在本文公开的方法的步骤c)中使用的蚯蚓堆肥装置(也可称为“蠕虫箱(wormbin)”)应基本上对大气开放。蚯蚓堆肥装置可优选地在其顶部开口，没有实心底部，并且在一些实施方案中，可在其侧面具有额外的通风口。在适于实施所公开方法的步骤c)的蚯蚓堆肥装置的实施方案中，所述蚯蚓堆肥装置的底部可包括螺旋钻(auger)，所述螺旋钻可转动以收获蠕虫粪(worm casting)和其他成分。
在所公开方法的步骤c)结束时，获得有机堆肥。
本公开还涉及可通过本文公开的方法获得的有机废料堆肥。
用途
据信，在所公开方法的步骤c)结束时获得的经处理的有机堆肥材料将增加土壤磷的利用率。
此外，蚯蚓堆肥中腐殖质的已知存在使得在所公开方法的步骤c)中获得的所得经处理的有机堆肥既农艺学上有效又环保(Senesi等人，2007，土壤生物学与生物化学(SoilBiol Biochem)，第39卷：1244-1262)。
此外，据报道，在由不同种类的蚯蚓产生的蚯蚓堆肥中存在许多不同种类的细菌。
此外，已知蚯蚓堆肥可增强植物(包括幼苗)的多个参数(Joshi等人，2014，环境科学与生物技术综述(Rev Environ Sci Biotechnol)，DOI10.1007/s11157-014-9347-1，尤其是表3)。
本公开还涉及可通过本文公开的方法获得的有机堆肥用于土壤施肥的用途。
本公开涉及通过本文公开的方法获得的经处理的有机堆肥或本文公开的有机堆肥用于土壤施肥的用途。
本发明还涉及一种用于土壤施肥的方法，包括以下步骤：
a)通过本文公开的方法处理有机废料，由此获得有机堆肥，和
b)将在步骤a)中获得的有机堆肥添加到待施肥的土壤中。
提供对所公开实施方案的上述描述以使本领域的任何技术人员能够制造或使用本发明。对这些实施方案的各种修改对于本领域技术人员而言将是显而易见的，并且本文描述的通用原理可应用于其他实施方案而不背离本发明的精神或范围。因此，应理解，本文提供的描述代表本发明的当前优选的实施方案，因此代表了本发明广泛考虑的主题。还应理解，本发明的范围完全涵盖对本领域技术人员而言可变得显而易见的其他实施方案。
实施例
A-步骤a：兼性厌氧发酵
收集了几种废料：密封的干粗磨料、少量用过的猫砂(98％的杉木树枝锯屑)、不含塑料和金属的纸板。
将2x10升原液(来自Agriton的)与稀释在2x180升水中的2x10升甘蔗糖蜜在30℃下温育1周，制成400升特定微生物溶液。
本实验“步骤a”中使用的废料的整体概况(global profile)如表3所示。
表3：有机废料的整体概况
有机废料 重量，kg 概况
用于狗和猫的重分类粗磨物 394 30.9％
用过的猫砂 185 14.5％
纸板 136 10.7％
用过的咖啡渣(Used coffee ground) 112 8.8％
益生菌
接种水(85％的微生物溶液) 449 35.1％
总计 1276 100％
废料单独接种适当掺入比率的接种水(seeded water)，表4。
表4：有机废料的接种水比率
*根据水分含量
重新引入过量的液体，直到观察到废料完全浸透。
然后，根据对其碳、氮和能量含量的生物利用度的粗略估计，互补的有机物质成对关联。还考虑了与现场废料产生量相关的可用性。以这种方式，通过在600升的特定容器中交替叠加多层(slide)(厚度10cm)，制备完成狗/猫粗磨物和用过的猫砂的混合物。采用纸板和用过的咖啡渣也完成相同的制备。
具体而言，对于混合粗磨物和用过的猫砂，认为几种掺入比率是20％至40％。
发酵发生在接下来的4周内。
在本实验中，在此步骤中非生物(brute matter)的平均重量损失为约6％。
B-步骤b：熟化，需氧发酵
首先，根据水分含量，以来自“步骤a”的发酵材料重量的20％至40％加入水。然后，根据发酵物组成，发酵物每周搅拌3次，持续2至6周。
在前3周内，且特别是对于混合粗磨物/猫砂，温度与粗磨物掺入比率成比例增加。发酵材料可准时达到比环境温度高20℃的温度(实验中表面<45℃)。随着温度的升高，CO2释放增加，并且材料气味也显示了氨和脂肪酸释放。
发酵材料的自重增强了反应。在该阶段，堆料(pile)的尺寸和形状很重要。通过在高度小于80cm的容器中建立条带(swath)来增加与空气的交换表面是在需要时进行热控制的适当调整。
根据粗磨物的掺入比率和热量管理，在前3周内材料的非生物重量损失(bruteweight loss)为15％至34％。
根据粗磨物的掺入比率，第4周温度可能仍高于环境温度。在该氧化阶段，浅色有机物变成深棕色。
为了对蠕虫而言适口，氨等难闻的气味必须消除。在熟化物中添加湿纤维解决了这一问题。
事实上，从第4周至第6周，以发酵物重量的10至20％的掺入比率添加浸有水的纤维(纸板)，可明显促进真菌的发育，并在一周内抑制对于蠕虫而言的不适气体。其次认为是有机物质元素的更好螯合(sequestration)。
这种纤维添加还允许将密度调节到约0.5至0.75的最佳范围。
对于特定的发酵材料，包括纸板和用过的咖啡渣，熟化阶段仅持续几周，没有检测到任何难闻的气味。
此步骤的适当管理允许在短时间内观察对熟化食物感兴趣的蠕虫。
在本实验的规模下，1190kg发酵材料“步骤b”通过添加476kg水和36kg纸板进行熟化。
在本实验中，整体测量的该步骤中非生物的平均重量损失为27％。
C-步骤c：蚯蚓堆肥
八个600升的容器专为蚯蚓堆肥而设计。主要特点是：用于收集蠕虫茶的阀门(tap)，底部用于充氧的遮泥板(duckboard)(10cm高)，盖子上的适当孔洞表面以优化空气流动，同时保持冷凝并避免蠕虫逃出。
每个容器中添加5kg安德爱胜蚓(Eisenia andrei)，总共40kg。
对于每种食物(熟化材料)分配，其量均分在每个容器中。
水被雾化，纸板和用过的咖啡渣根据蠕虫的行为直接均匀地添加到每个蚯蚓堆肥容器中。
表5显示了蚯蚓堆肥容器中投入的概况。
表5：蚯蚓堆肥容器中的投入概况
蚯蚓堆肥容器中的食物投入 重量，kg 概况
来自步骤b的熟化发酵材料 1235.5 64.8％
雾化水 422.5 22.1％
纸板 163.5 8.6％
用过的咖啡渣 86 4.5％
总计 1907.5 100％
8个蚯蚓堆肥容器的整体投入重量为1907.5kg。
为了计算该步骤的非生物的重量损失，考虑了“步骤c”的3个输出(表6)。
表6：蚯蚓堆肥容器的整体产出
蚯蚓堆肥容器的整体产出 重量，kg
1-筛至6mm的蚯蚓堆肥 1379.2
2-蠕虫茶(worm tea) 16
3-蠕虫质量(worms’mass)的重量增加 40
蚯蚓堆肥容器的总产量 1435.2
经认证实验室分析后，蚯蚓堆肥符合法国标准NF U44-051(有机土壤改良剂——命名、规范和标记)。
在本实验中，该步骤中非生物的平均重量损失为15％。
在本实验中经过6-7个月的蚯蚓堆肥后，当所有给定的食物似乎都被吃掉时，停止步骤c。1吨目标蚯蚓堆肥的最佳持续时间为约4个月。

Claims (13)

1.一种将有机废料加工成有机堆肥的方法，所述方法包括：
a)发酵有机废料，包括向有机废料中添加至少一种或多种乳酸菌，其中该步骤在兼性厌氧条件和酸性pH下进行，由此获得发酵有机材料，
b)在需氧条件下使步骤a)中获得的发酵有机材料熟化，由此获得熟化有机材料，和
c)将在步骤b)中获得的熟化有机材料进行蚯蚓堆肥，由此获得有机堆肥。
2.根据权利要求1所述的方法，其中步骤a)包括将包含乳酸菌的微生物组合物添加到所述有机废料中。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述微生物组合物除所述乳酸菌之外还包含一种或多种选自以下的微生物：乳酸杆菌(Lactobacillus)、丙酸杆菌(Propionibacterium)、片球菌(Pediococcus)、链球菌(Streptococcus)，或它们的组合。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中步骤a)在约3至约5的pH下进行。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中在步骤b)中处理的发酵有机材料的水分含量为约45％至约75％。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中步骤b)在约4至约7的pH下进行。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中步骤c)包括将一种或多种蚯蚓物种的蚯蚓添加到在步骤b)中获得的所述熟化有机材料中。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中步骤c)进一步包括除蚯蚓之外，还将纤维素废料和/或水添加到所述熟化有机材料中。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中步骤c)在约15℃至约30℃的T℃下进行。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中步骤c)在经处理的有机材料的水分含量为约60％至约70％下进行。
11.一种可通过根据权利要求1至10中任一项所述的方法获得的加工有机堆肥。
12.根据权利要求1至10中任一项所述的方法获得的加工有机堆肥或根据权利要求11所述的有机堆肥用于土壤施肥的用途。
13.一种用于土壤施肥的方法，所述方法包括：
i)根据权利要求1至10中任一项所述的方法处理有机废料，由此获得有机堆肥；和
ii)将在步骤i)中获得的所述有机堆肥添加到待施肥的土壤中。
CN202211370818.3A 2021-11-05 2022-11-03 处理有机废料的方法 Pending CN116082069A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP21206746.6A EP4177237A1 (en) 2021-11-05 2021-11-05 Method for processing organic waste
EP21206746.6 2021-11-05

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116082069A true CN116082069A (zh) 2023-05-09

Family

ID=78536061

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211370818.3A Pending CN116082069A (zh) 2021-11-05 2022-11-03 处理有机废料的方法

Country Status (7)

Country Link
EP (1) EP4177237A1 (zh)
CN (1) CN116082069A (zh)
AR (1) AR127586A1 (zh)
AU (1) AU2022380762A1 (zh)
CA (1) CA3234781A1 (zh)
TW (1) TW202328031A (zh)
WO (1) WO2023081132A1 (zh)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106396924A (zh) * 2016-08-31 2017-02-15 简立华 砂糖橘容器栽培基质及其制备方法
CN107082726A (zh) * 2017-05-11 2017-08-22 河南龙之锦农业发展有限公司 一种以蚯蚓粪为基质的烤烟专用有机肥的制备方法
CN107129328A (zh) * 2017-05-24 2017-09-05 钟志雄 一种高钙蚯蚓有机叶面肥的制备方法
CN111978116A (zh) * 2019-05-23 2020-11-24 汤官太 一种废弃菌包转生物质有机肥的回收再利用方法

Also Published As

Publication number Publication date
CA3234781A1 (en) 2023-05-11
AU2022380762A1 (en) 2024-05-02
AR127586A1 (es) 2024-02-07
EP4177237A1 (en) 2023-05-10
TW202328031A (zh) 2023-07-16
WO2023081132A1 (en) 2023-05-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Sweeten Composting manure and sludge
US5198252A (en) Method for the manufacture of fodder and/or soil improving agents from waste material
JP4073441B2 (ja) 発酵肥料の製造方法および発酵肥料
Suthar Potential of domestic biogas digester slurry in vermitechnology
JP4698705B2 (ja) 竹の有効成分を含む発酵肥料およびその製造方法
Garg et al. Vermicomposting of agro-industrial processing waste
JPWO2001068563A1 (ja) 有機肥料の製造方法と装置
CN1624100A (zh) 微生物发酵剂
EP2828225B1 (en) Method for composting spent mushroom compost
CN111410569A (zh) 一种园林废弃物的生物堆肥方法
Fuchs et al. Compost types, feedstocks and composting methods
CN110540441A (zh) 一种利用增氧活化水促进畜禽粪便快速腐熟的方法
CN116082069A (zh) 处理有机废料的方法
JP2000327465A (ja) 未利用水産廃棄物の利用方法
CZ20022621A3 (cs) Způsob úpravy organického odpadu
JP4463951B2 (ja) 発酵処理用の土壌菌担持水分調節材料及びその製造方法
Badawi Composting farm waste for production o f high quality organic fertilizers and sustainable development
Khan et al. Agricultural solid waste management: an approach to protect the environment and increase agricultural productivity
JP4643203B2 (ja) 牛糞を発酵・分解・処理する微生物、及びこれを用いた牛糞の処理方法
RU2055823C1 (ru) Способ биологической переработки птичьего помета
JPH11314987A (ja) 米ぬかの発酵肥料とその製造法
KR101138702B1 (ko) 호기성 호열균을 이용한 축산 분뇨의 발효물 제조방법 및 발효물을 이용한 축사의 악취 제거 방법
JP2004035277A (ja) 肥料の製造方法
Kazemi Solid waste composting and the application of compost for biosurfactant production
Hafid et al. Technical Guidance for Increasing Production of Cow Manure-Based Organic Fertilizer in Farmer's Groups in Konda District

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination