CN105452196A - 有机废物处理 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及处理有机废物的方法，具体涉及由有机废物制备肥料特别是长效肥的方法。本发明也涉及由本发明的方法制备的肥料，尤其是长效肥。处理有机废物以制备长效肥的方法可以包含至少一个制备水解有机废物的水解步骤和一个制备长效肥的沉淀步骤。

Description

有机废物处理
技术领域
本发明涉及有机废物的处理方法，具体涉及由有机废物制备肥料特别是长效肥的方法。本发明还涉及由所述方法制备的肥料，特别是长效肥。
背景技术
有机废物可以是动物副产品、蔬菜废弃物、食物残渣或两种的混合物。
在由动物用于肉品生产或其他用途的处理过程中，有相对大量的动物被扔掉、丢弃并不被销售给最终用户。这些被丢弃的副产品包括动物副产品，如骨、血液、消化道内容物、羊毛、毛皮和羽毛。动物副产品也包括动物粪便，如鸡粪,牛粪浆、猪粪或马粪。蔬菜废弃物可以包括厨房垃圾、动物草垫、水果或蔬菜的下脚料，例如水果果皮、甘蔗渣。这表示有大量的可以被用于有用的目的的废物资源。储存和处理这些被当作废物的副产品也需要花费成本。
已知的有很多种用于有机废物的处理工序。众所周知可以采用焚烧和堆肥化来将废物处理成可用的形式或从废物中提取能量。
有机废物包括有价值的营养盐，因此需要处理有机废物的方法来提供有用的产品。而且也需要一种对环境友好的用于农作物的传统肥料的替代品。
长效肥或控释肥由于需要一段时间如几个月才将营养盐释放给植物，因此而非常有价值。这意味着对植物更小的毒性危险以及肥料被植物吸收前更小的流失危险。与易溶的和释放营养盐很快的肥料相比，长效肥能在生长期的一段更长的时间内提供持续的营养盐的供应。
本发明的目的之一是提供一种处理有机废物的方法和处理有机废物以提供长效肥的方法。
本发明提供了一种处理有机废物的方法，包括将有机废物与水解成分混合的步骤。
所述处理有机废物的方法可以是制备长效肥的方法。
所述方法可以在包含一个或多个容器的合适的设备中实现。所述一个或多个容器可以配备有这样的机构，所述机构借助于提升机构在容器的中心区域向上提升混合物，借助于热传递构件阻止混合物在容器的外部区域向下移动，并且利用热传递构件将热量传递到混合物中。所述容器还可以配备有加热机构，用于加热容器中的物质。
热传递构件可旋转地安装在容器内并且可以具有前端和尾端。所述前端可以在尾端的下方，从而使热传递构件的旋转产生作用于副产品的提升力，这样可以阻止其向下移动。
所述热传递构件可以为金属条形式。所述热传递构件可以为部分螺旋状。
所述提升机构可以包含螺旋状提升构件，其能够旋转以提升所述副产品。所述提升机构和热传递构件可以安装在通用设备上，所述通用设备可以包含刮除部件，例如一个或多个刮刀，用于刮容器壁的内侧，或者刮除副产品，或者容器的其他物质。所述刮除部件可以安装在通用的可旋转支撑部件上，以与热传递构件一起旋转。
所述容器壁可以是圆柱形的，例如其中心轴线为竖直的。所述容器可以进一步包含加热部件，用于加热容器中的副产品。
所述设备可以进一步包含另外的处理容器，所述处理容器也包含：容器壁；提升机构，所述提升机构可以位于容器的中心区域，用于提升容器内的副产品；金属的热传递构件，所述热传递构件可以绕着所述提升机构延伸并且可以位于容器的外部区域，热传递构件可选择地绕着容器的外部区域旋转，以阻止容器的外部区域中的副产品向下移动并且对容器外部区域中的副产品进行散热。
所述容器，或者其中一个容器，可以具有连接到水源的入口。所述容器，或者其中一个容器，可以具有连接到蒸汽源的入口。所述容器，或者其中一个容器，可以具有连接到酸源和过氧化氢源的入口部件。
所述方法可以进一步包含对容器中的混合物进行加热。
根据本发明，所述方法可以在设备中实现。
本发明可以在用于处理有机废物的设备中实现，所述设备包含：加热容器，所述加热容器具有接收副产品的产品入口、接收水的水入口和接收蒸汽的蒸汽入口；加热部件，所述加热部件加热第一加热容器；分离器，所述分离器用于接收第一加热容器的物质并且将其分离成第一组分和第二组分；和酸化容器，所述酸化容器具有接收固体组分的产品入口和接收酸的酸入口部件。所述酸入口部件可以进一步用于接收过氧化氢。
优选地，所述设备进一步包含将石灰混合物传送到酸化副产品的部件。
优选地，所述设备进一步包含将镁盐传送到酸化副产品的部件。
所述设备可以包含烘干机，所述烘干机用于有效地接收酸化副产品并对其进行干燥。
可以提供副产品筛分设备，其可有效地将副产品重筛分为低于预定大小的碎片。
所述筛分设备可以包含一个压碎机，所述压碎机可有效地将未加工的有机废物压碎为低于预定大小的碎片。
所述筛分设备可以包含多个压碎机，用于依次并有效地将未加工的有机废物压碎为更小的碎片。
优选地，所述筛分设备可有效地输出小于40mm的碎片。
可以在入口处设置金属检测器，所述检测器可有效地对未加工的有机废物中的任何金属成分进行检测并产生相应的信号，用于在检测到金属成分的情况下避免未加工的有机废物进入副产品筛分设备。
优选地，所述设备进一步包含预热容器，所述预热容器可有效地对筛分副产品进行预热并将筛分副产品传送到加热容器。
所述设备可以进一步包含至少一个添加剂源和将添加剂传送到被进一步加热的副产品的部件，以改变被进一步加热的副产品的性质。
所述设备可以包含压粒机或者制粒机，其可有效地接收干燥的副产品，并且将干燥的副产品压制成小球或者使其成为颗粒。
所述设备进一步包含包装单元或者打包机，其可有效地接收并对小球或者颗粒进行包装或者打包。
所述方法可以包括将有机废物筛分的步骤，例如通过将固体废物粉碎、研磨或剁碎来提供合适大小的碎片。合适大小的碎片可以是小于200mm、小于150mm、小于100mm、小于50mm或小于20mm大小的碎片。
在将筛分前或筛分后可以向有机废物中加入水。
所述方法可以包括加热步骤。可以将所述有机废物加热至例如70℃到200℃之间。可以将所述有机废物加热10到60分钟。可以在压力为3bar、温度为135℃的条件下将所述有机废物加热20分钟从而提供微生物安全性。可以按照有关有机废物或动物粪便的处理和/或微生物安全性的立法规定，将有机废物加热一定的时间和/或温度。可以通过向所述有机废物中加入蒸汽对有机废物进行加热，例如蒸汽可以加入到如图1中的(18)或(20)所示的容器中。例如在如图1中的(20)所示的加压容器中，可以在高于大气压力的条件下对所述有机废物进行加热。可以通过对装有所述有机废物的容器加热而加热有机废物。当水解成分加入有机废物时，有机废物可以通过放热反应而被加热，例如在图1中的(22)所示的容器中。所述方法可以包含一个或多个、两个或多个、三个或多个、四个或多个或者五个或多个的加热步骤。每个加热步骤可以在不同的容器内进行，例如加热步骤可以在图1所示的每个(18)、(19)、(20)容器中进行。所述方法可以包含在不同温度或压力的条件下进行的两个或多个加热步骤。加热步骤可以用于移除胶质和脂肪，用于降解有机废物和/或从有机废物制备微生物安全的产品。
所述加热步骤可以是处理有机废物的方法中一个独立的步骤，加热处理的时间不同于其他步骤。所述加热步骤可以是与方法中另一个步骤例如水解步骤的处理时间相同。将有机废物与水解成分结合可以引起放热反应，所述放热反应能对有机废物进行加热。在有机废物的加热步骤中，可以采样各种加热方法的组合对有机废物进行加热。
在酸-过氧化氢/高温/高压和/或消化步骤中可以加入一种金属催化剂。所述金属催化剂可以是任何适合的能够提高有关分解蛋白材料的反应速率的金属或金属化合物，如由胶原蛋白中的羟脯氨酸到氨基酸构建模块的反应。接下来从肽键中以铵离子的形式释放氮原子。这些催化剂尤其在骨分解的酸/过氧化氢的消化步骤中的非常有用。所述催化剂可以包括铜或铜化合物，特别是硫酸铜(II)或氧化铜(II)；硒或硒化合物；钛和/或钛化合物，尤其是粉末或纳米粉末状的二氧化钛。可以添加一些催化剂，例如硒和铜，以利于最终肥料产品的微量营养素的成分。可以添加非常少量的所述催化剂，例如，催化剂的质量可以是未消化的有机废物例如骨泥质量的0.1％-0.01％之间。
所述方法可以包括从有机废物中排出液体的步骤。所述从有机废物中排出液体的步骤可以在加热步骤之后进行。液体可以从混合物中移除。所述液体可以包括可分离的和可分别处理的脂肪和/或胶质。
所述方法可以包括一个或多个水解步骤，其中，水解成分与所述有机废物结合。所述水解成分可以是，例如：
酸和过氧化氢的组合物。它们可以被一起或按顺序加入到所述有机废物中。例如，50-100％(如95％)的硫酸H2SO4与5-100％(如30％v/v)的过氧化氢H2O2按顺序或混合后加入，所述硫酸溶液：过氧化氢为1:1到1:10之间；或者如37％的硝酸(70％or1.42比重)与7％的过氧化氢(35％w/w)按顺序或混合后加入；
一种碱与过氧化氢的组合物。它们可以被一起或按顺序加入到所述有机废物中。例如氢氧化铵NH4OH和30％的过氧化氢H2O2；
一种碱，例如氢氧化钾KOH或氢氧化钠NaOH；或
一种酸，例如磷酸H3PO4；或盐酸HCL、硝酸HNO3、硫酸H2SO4。
所述方法可以包括一个水解步骤，两个水解步骤或三个水解步骤。所述水解步骤可以按顺序进行。例如，所述方法可以包括按顺序进行的一个酸水解步骤和一个碱水解步骤。所述方法可以包括一个酸水解步骤或一个碱水解步骤和一个采用酸或碱和过氧化氢的水解步骤。
所述水解步骤可以是放热反应，并可以导致所述有机废物混合物升温。可以在此步骤将热量从所述有机废物中移除，以使混合物保持在合适的温度范围内。
如果水解步骤是放热的，其可以为加热步骤贡献热量。
所述一个或多个水解步骤可以在一个容器中进行，例如，图1中(22)所示。
在一个或多个水解步骤之后，水解有机废物可以提供一种酸化水解有机废物。
所述方法可以包括一个从所述有机废物中排出液体的步骤。所述从有机废物中排出液体的步骤可以在水解步骤之后进行。液体可以从混合物中移除。所述液体可以包括可相互分离的和分别处理的脂肪和/或胶质和/或其他组分。
所述方法可以包括一个酸化步骤，其中，所述水解的有机废物与添加的酸结合以使所述有机废物的pH降至低于pH7的酸性pH。如果水解后有机废物混合物不是酸性的或水解后有机废物混合物的酸性不够时，可以加入一种酸，例如磷酸、硝酸、或硫酸。可以将所述水解有机废物酸化为pH值为-2到7之间、pH1到7之间、pH2到6之间、pH3到6之间或pH4到5之间。所述酸或碱的添加量可以足够使所述有机废物混合物呈微酸性，例如，pH6.5到4之间。
所述一个或多个酸化步骤或中和步骤可以在一个容器中进行，例如，如图1中(22)所示。
所述方法可以进一步包括添加营养盐或矿物质的步骤，例如，向有机废物混合物中添加镁盐。这一操作是有益的，因为向处理的有机废物中加入肥料中需要的额外的营养盐，可以使有机废物制成营养盐均衡的肥料。为了补充有机废物中已知的组分，以向有机废物中提供已知的缺乏的营养盐或矿物质，需对营养盐或矿物质进行选择添加。选择营养盐或矿物质以解决将处理的有机废物用作肥料的地区的缺陷。
所述方法可以进一步包括添加氨和/或其他基础物料或碳酸盐物料的步骤，来提高有机废物中的氮或其他矿物质的水平，从而使得最终制备的肥料含有较高水平的氮或其他矿物质。例如，可以在有机废物处理过程中的任何环节加入氨和/或其他矿物质，以提高最终肥料产品的氮、磷或钾含量。为了生产一种能够适用于特定的土壤类型和/或农作物类型的具有特别的氮、磷和钾(NPK含量)平衡的最终肥料产品，可以在有机废物处理过程中的任何环节加入氨和/或其他矿物质。
所述方法可以包括将中和的有机废物混合物干燥的步骤。所述步骤可以结合加热和添加脱水造粒混合物完成，接下来在处理过程的颗粒干燥阶段进行进一步加热。可以将酸化有机废物混合物干燥至其含10-12％的水分。
所述方法可以包括通过将酸性有机废物、水解有机废物与沉淀混合物或石灰混合物结合的方式，对所述有机废物混合物进行沉淀的步骤。这可以是任何的能形成石灰砂浆的化合物或混合物。
所述方法可以包括一个将所述有机废物混合物重新筛分为低于预定大小的碎片的重筛分步骤。所述重筛分步骤可以包括，例如，对产品进行粉碎、剁碎或研磨。可以将所述产品重新筛分为小于40mm的碎片。
所述方法可以进一步包括添加至少一种添加剂以改变所述有机废物混合物的特性的步骤。例如，添加一种味道差的配料防止动物吃掉所述肥料。
所述方法在沉淀步骤之后可以包括对所述有机废物混合物进行制粒或造粒的步骤。
可以通过在颗粒外部包裹疏水的抗结块剂如高岭土或将其整合为颗粒混合物的一部分对颗粒肥料进行处理。
所述方法可以进一步包括对小球或颗粒进行包装的步骤。
有机废物可以包括，例如，来自屠宰场的废物，来自肉品处理或包装的废物，死牲畜，动物尸体，食物残渣，动物排泄物如牛粪浆、猪粪或牛粪、家禽粪便动物草垫，来自食品工业的废物，屠宰场的废血。有机废物可以是动物废物，蔬菜废物或混合的动物和植物废物。
所述处理有机废物的方法可以是制备肥料的方法。可以选择水解成分从而为肥料产品提供合适的成分。例如，在水解成分中采用硝酸可以为肥料产品提供额外的氮。在水解成分中采用磷酸可以为肥料产品提供额外的磷。在水解成分中采用硫酸，可以为肥料产品提供额外的硫。
可以选择水解成分、中和成分和添加剂从而在将它们与所述有机废物结合时为最终的肥料提供合适水平的钾、磷和氮。
水解成分也可以由于其适于水解与其结合的有机废物中的特殊组分而被选择。例如，一种水解成分包括一种碱，所述碱特别适于水解包含纤维素的有机废物。一种水解成分包括一种酸，所述酸可特别适于水解包含骨的有机废物。
氢氧化铵NH4OH和30％的过氧化氢H2O2可特别适于水解家禽粪便、猪粪、牛粪、马粪和/或肠道内容物。
本发明的方法可以包括一个采用氢氧化钾KOH的水解步骤，以及接下来用硝酸将pH调至接近中性但使所述混合物保持造粒成颗粒所要求的微碱性或微酸性的中和步骤。可以用石灰、熟石膏CaSO41/2H2O、碳酸钙CaCO3、氧化钙CaO或氢氧化钙Ca(OH)2对所述混合物进行沉淀。
本发明的所述方法可以是对有机废物进行处理来提供肥料的方法，所述方法包括至少一个水解步骤。
本发明的所述方法可以是对有机废物进行处理来提供肥料的方法，所述方法包括至少一个加热步骤和至少一个水解步骤。
本发明的所述方法可以是对有机废物进行处理来提供肥料的方法，所述方法包括至少一个加热步骤、至少一个水解步骤和至少一个中和步骤。
本发明的所述方法可以是对有机废物进行处理来提供肥料的方法，所述方法包括至少一个加热步骤、至少一个水解步骤、至少一个中和步骤和至少一个制粒步骤。
本发明的所述方法可以是对有机废物进行处理来提供长效肥的方法，所述方法包括至少一个提供一个水解有机废物的水解步骤和一个提供长效肥的沉淀步骤。
所述至少一个水解步骤可以包括提供酸化水解有机废物的酸水解步骤。
所述至少一个水解步骤可以包括制备酸化水解有机废物的一个酸水解步骤和一个碱水解步骤。
所述至少一个水解步骤可以包括采用任何种类的酸，例如，硫酸、硝酸和/或磷酸，来对有机废物进行水解并制备酸化水解有机废物的酸水解步骤。所述至少一个水解步骤可以包括一个采用硫酸水解有机废物来制备酸化水解有机废物的酸水解步骤。
所述方法可以包括一个可选的酸化步骤，以使酸化有机废物的pH值低于7。
所述酸化水解有机废物可以包括硫酸、磷酸和硝酸。
所述方法可以包括一个将酸性、水解有机废物与沉淀混合物或石灰混合物进行结合，来对所述酸化水解有机废物混合物进行沉淀的步骤。这可以是可形成石灰砂浆的任意的化合物或组合物。所述有机废物可以与所述石灰砂浆结合或嵌入其内。所述石灰砂浆可以包括，例如，石灰、硫酸钙CaSO4、碳酸钙CaCO3、氧化钙CaO和/或氢氧化钙Ca(OH)2。
所述石灰混合物可以进一步包括粘土基材料，如高岭土。
所述石灰混合物可以沉淀以提供一种石灰砂浆。在所述沉淀步骤中，所述有机废物和任何加入其中的添加剂可以结合到所述石灰砂浆上或沉淀在所述石灰砂浆内从而提供一种长效肥。
当所述石灰砂浆暴露于环境中或在土壤中1到6个月、或超过9个月、或3到9个月、或3到6个月、或3到5个月、或4到5个月时，其可以降解。所述石灰砂浆在更酸的土壤中可以更快地降解。
根据需要，可以调整所述沉淀混合物或石灰混合物的成分来提供一种降解得更快或更慢的长效肥。为了调整肥料的降解时间，可以向酸化水解有机废物中加入不同比例的每一个石灰混合物成分。例如，调整石灰混合物，从而使得沉淀步骤产生更多的硫酸钙，以提供一种分解得更慢的肥料。通过减少石灰在石灰混合物中的量，以便过多的硫酸与石灰反应生成更多的硫酸钙。可以通过向石灰混合物中加入更多的石灰对石灰混合物进行调整，以便其分解的更快。
当选择有机废物的组成和石灰混合物的组成时，可以考虑长效肥将要应用的具体条件。所述具体条件可以是土壤的pH值、预期雨量、农作物的类型、土壤的营养需求量、土壤的营养盐剖面分布、农作物将要生长的环境温度、农作物的生长期的长度和/或农作物在其生长的特定阶段对营养盐的需求速率。
可以调整石灰相对于酸化有机废物的百分比，以提供分解得更快或更慢的肥料。用于沉淀所述酸化有机废物的石灰混合物的百分比可以是所述有机废物质量的10％到50％之间，可以是20％到50％之间、或可以是30％到50％之间、或可以是40％到50％之间。
可以调整所述石灰混合物相对于酸化有机废物质量的百分比，以提供一种具有更高或更低的中和值的肥料。中和值可以是碱化合物在肥料中的量。例如，部分中和酸性土壤或为洗好碱性条件的农作物提供石灰可能需要较高的中和值。用于沉淀酸化有机废物的石灰混合物的百分比可以是所述有机废物质量的10％到50％之间。
石灰砂浆可以包括石灰、硫酸钙CaSO4、碳酸钙CaCO3、氧化钙CaO和/或氢氧化钙Ca(OH)2，其可与水和/或酸反应并沉淀形成石灰砂浆。所述石灰混合物可以进一步包括粘土基材料，例如改变石灰砂浆特性的高岭土。水解有机废物的其他组分可以通过化学方式与所述石灰砂浆进行结合，或固定在所述石灰砂浆内而不是通过化学方式结合到所述石灰砂浆上，而成为石灰砂浆的一部分。当所述石灰砂浆在土壤中分解时，其可以向土壤中释放石灰，也可以向土壤中释放能提供营养盐并作为肥料的有机废物组分。
所述沉淀步骤可以包括将酸性混合物与石灰和/或一种或多种钙化合物混合的步骤，其中，所述钙化合物能够与水和/或酸反应形成能够沉淀所述混合物以形成长效肥的石灰砂浆。在石灰混合物中的一种或多种钙化合物可以与硫酸反应形成硫酸钙，所述硫酸钙能够沉淀混合物形成长效肥的石灰砂浆的一部分。
所述石灰砂浆可以沉淀混合物以形成固体长效肥，所述长效肥含有结合在石灰砂浆基质内的酸性混合物组分。
所述沉淀步骤可以包括将酸性水解有机废物与选自氧化钙、碳酸钙和氢氧化钙的一种或多种进行混合形成长效肥。
所述沉淀步骤可以包括将所述酸性混合物与氧化钙和碳酸钙混合形成长效肥。
所述沉淀步骤可以包括将酸性混合物与氧化钙和氢氧化钙混合形成长效肥。
所述沉淀步骤可以包括将酸性混合物与碳酸钙和氢氧化钙混合形成长效肥。
可以调整酸性混合物、氧化钙、氢氧化钙和/或碳酸钙的比例，以便使长效肥产品是微碱性的。
可以调整酸性混合物、石灰、氧化钙、氢氧化钙和/或碳酸钙的比例，以便使长效肥产品在土壤中需要超过1个月、超过2个月、超过3个月、超过4个月、超过5个月或超过6个月的时间来分解。所述土壤可以介于pH5到pH7之间。所述土壤可以介于pH5到pH9之间.
可以调整酸性混合物、氧化钙、氢氧化钙和/或碳酸钙的比例，以便使长效肥产品在弱酸性土壤中需要1到6个月之间、1到4个月之间或2到3个月之间来分解。例如，所述土壤可以介于pH5到pH7之间。
所述方法可以包括加入一种或多种矿物质为长效肥提供适宜的营养盐的步骤。
所述方法可以包括加入一种或多种杀菌剂为长效肥提供抗真菌的特性的步骤。
所述方法可以包括加入一种或多种杀虫剂为长效肥提供杀虫特性的步骤。
所述方法可以包括加入一种或多种除草剂为长效肥提供除草特性的步骤。
所述方法可以包括加入一种或多种味道差的化合物以阻止动物吃掉长效肥的步骤。
所述方法可以包括处理长效肥的步骤，例如，对长效肥进行制粒、造粒、压制成型或粉化。
所述方法可以包括对肥料进行包衣的步骤，例如，用包膜对肥料小球或颗粒进行包衣，所述包膜包括一种或多种细菌、真菌孢子、杀菌剂、杀虫剂、除草剂、害虫控制剂和/或一种或多种味道差的化合物。
本发明的第二个方面提供了一种由本发明方法提供的长效肥。
本发明的另一个方面提供了一种长效肥，包括一定比例的沉淀所述肥料的石灰砂浆。
所述长效肥可以包括大于10％、大于20％、大于30％、大于40％、大于50％、大于60％或大于70％的石灰砂浆。
所述长效肥可以包括10％到70％之间、20％到50％之间、或30％到40％之间的石灰砂浆。
所述长效肥可以包括在弱酸性土壤中需要1到6个月之间、1到4个月之间或2到3个月之间分解的石灰砂浆。例如，所述土壤可以为pH5到pH7之间。
所述长效肥可以进一步包括一种或多种杀菌剂、一种或多种杀虫剂、一种或多种除草剂、一种或多种害虫控制剂和/或一种或多种味道差的化合物。可以采用包膜对肥料小球进行包衣，所述包膜包括一种或多种细菌、真菌孢子、杀菌剂、杀虫剂、除草剂、害虫控制剂、和/或一种或多种味道差的化合物。
本发明的另一个方面提供了一种由本发明方法得到的或可得到的混合物。
本发明的另一个方面提供了一种由本发明方法得到的或可得到的肥料混合物。
附图说明
以下仅通过举例和附图对本发明进行详细描述，其中，
图1为处理有机废物的设备的示意图；
图2为加热容器的剖面侧视图，所述加热容器构成图1所示设备的一部分；
图3为图2所示容器的俯视图；
图4为进一步包含其他组件的图2所示加热容器的剖面侧视图；
图5为图4所示容器的俯视图；
图6显示包含95g凝固血液和30g水的烧杯；
图7显示95g血液和30g水进行的水解和加热阶段的视图。添加10g氢氧化钾小球并将混合物被搅拌2分钟以形成深红色溶液。所述反应放出大量热，因此水解和加热同时发生；
图8显示了向图7所示的混合物中加入8g70％(1.42比重)的硝酸来中和氢氧化钾。此步骤放出大量热，且中和步骤和加热步骤同时进行。所得混合物是含有溶解的水解血液的硝酸钾碱性溶液；
图9显示了图8所示的混合物与CaSO4.1/2H2O(左手侧)或与CaO、CaCO3和Ca(OH)2结合得到的固体沉淀产品视图；
图10显示了63g鸡粪和草垫的视图；
图11显示了63g鸡粪和草垫与150ml混合形成可用的糊状物视图；
图12显示了图11所示的混合后的混合物中加入3g(0.0306摩尔)H3PO4(正磷酸(比重为1.75))并煮沸后的视图。此为一个加热阶段和一个水解阶段(酸水解)同时完成；
图13显示了图12所示的混合物加入0.0918mol的氢氧化钾(5.14g)中和其中的酸，然后加入另外5g氢氧化钾将pH提高至14并水解脂肪、蛋白、脂类和核酸的视图。这一阶段是高度放热的，因此第二水解步骤(碱水解)与加热步骤同时进行；
图14显示了用8g70％(比重为1.42)的硝酸中和图13所示的混合物的pH后所得的混合物视图；
图15显示了向图14所示的混合物中加入碳酸钙、氢氧化钙和氧化钙制备的固体小球的视图；和
图16显示了采用本发明的处理过程由鸡粪制备的肥料小球。
本发明的方法可以在一个处理有机废物的设备中实现，所述设备的一个实例如下所述并且如图1至5所示。
参见图1，处理有机废物的设备包含接收未加工的有机废物的入口10。金属探测器12设置在入口10处，以检测未加工的有机废物中的任何金属并产生控制信号，用于指示检测到的任何金属成分。通过入口10为颗粒筛分模块提供原料，在这种情况下，为压碎模块14，用于将未加工的产品减小至合适大小的碎片。在本实施例中，所述压碎模块14包含：第一压碎机，用于将未加工的有机废物压碎成小于预定大小的碎片，所述大小在本实例中为150mm；和第二压碎机，用于将未加工的有机废物压碎成更小的碎片，在本实例中为小于40mm。输送机16，可以为螺纹输送机，用于将压碎的产品从压碎模块14的出口输送到三个加热容器18、20、22中的第一加热容器18。
输送第一加热容器18包含：钢制的封闭容纳部，所述容纳部在顶部具有入口24，压碎的产品能够通过所述入口24导入；另外一个入口26，也在顶部，并经由泵28连接到水源，从而使水能够加入到容器18内的产品中；另外一个入口29，所述入口29连接到蒸汽源；和位于底部的出口31。流动控制阀设置在水入口和蒸汽入口26、29和出口31中。加热器30绕容器壁设置，温度计32用于测量容器18中的温度。控制器34控制整个设备的操作，包括所有的输送机、泵和加热器、入口阀和出口阀，以下将进行详细描述。
第一分离容器36用于接收来自第一加热容器的出口31的产品，用于留住固体产品并允许液体排到位于其下方的收集箱38中。第二输送机40用于将固体产品从分离容器36运送至第二加热容器20的入口42。
对第二加热容器20进行加压，由排气阀43控制其压力通风，从而控制容器20中的压力。第二加热容器20还具有另外的水入口44，另外的蒸汽入口45和位于其底端的出口46，其均具有由控制器34控制的流动控制阀。第二加热容器20还具有围绕其侧壁的加热器48，以及用于测量第二容器20中的物质的温度和压力的温度计50和压力计52。这些部件与控制器34相连接，所述控制器34根据需要用于控制第二容器20中的温度和压力，以及水量、蒸汽量和产品量。
第二分离容器56用于接收来自第二加热容器20的出口46的产品，和用于留住固体产品并允许液体排到位于其下方的收集箱58。第三输送机60用于将固体产品从分离容器56运送至第二压碎机单元62。所述第二压碎机单元62用于将固体产品压碎成不大于2mm的碎片。
压碎机单元62的出口用于将产品输出到盘64中，盘64在产品被第三加热容器22接收之前对产品预热。另外的输送机66用于将产品从盘64运送至第三加热容器22的入口68。
第三容器68还具有：另外的入口70，所述入口70位于其顶端并且经由泵74连接到酸源72；和另外的入口76，所述入口76经由泵80连接到过氧化氢源78。这些部件通过控制器34控制，从而使酸和过氧化氢能够以所需的量和速率并且在所需的时间内添加到容器22中。第三容器还具有连接到控制器34的温度计84和加热器82。位于容器22底端的出口84连接到中和容器86，所述中和容器86用于接收来自第三加热容器22的产品，和在控制器34的控制下，用于通过输送机88接收来自碱性添加剂源90的碱性添加剂，在本实施例中为石灰混合物。
最终的中和产品为糊状物。挤压机92用于接收来自中和容器86的所述产品并将其挤压成小球。包装模块94用于接收挤压后的小球并将它们包装好运离所述设备。
每个液体收集容器38、58具有连接到分离器的出口，所述分离器以离心机96的形式用于分离液体中的较轻组分和较重组分。较轻组分一般包含脂肪，较重组分一般包含胶质，并且这些成分被收集在分类收集容器98、100中。
以下具体参照骨头的处理，对设备的运行进行描述，应当认识到的是，其还可以用于多种其他的废物产品。
未加工的骨头被引入压碎机模块14，并在压碎机模块14中被压碎成不大于40mm的碎片。将其从此处输送至第一容器18。控制器34用于例如利用测压元件测量产品重量来监控进入容器18的产品的量，并且当规定量已经进入容器时停止传输产品。控制器34也用于控制水和蒸汽进入容器18，并且将容器18加热至所需温度。将骨头和水的混合物加热到大致95℃，以形成有机废物浆料，然后将其输送到分离容器36。
在分离容器36中，当沿着容器输送浆料时，液体从浆料中排入收集箱38。然后，干燥的浆料经由输送机40输送到第二加热容器20。进入第二容器20的浆料的量由控制器控制，例如利用称重传感器称出添加的量，然后通过入口阀的控制操作添加控制量的水和蒸汽。然后，第二容器20被加热到大约135℃，关闭排气阀43，从而使压力增至大约5bar。将所述温度和压力维持大约二十分钟。
在第二容器20中的处理结束时，打开排气阀43，以减少容器中的压力，并且打开出口46，以允许仍处于浆料形式的产品注入第二分离容器56。液体从所述容器56排入第二收集容器58，并且浆料的固体组分从所述容器56经由输送机60输送至第二压碎机单元62，在第二压碎机单元62中固体成分被压成大约2mm大小的小球，并且被输送到预热容器64，并在其中预热。
从预热容器64，固体产品经由输送机66和入口68被输送至第三加热容器22。引入的产品的量被再次控制，并且控制量的硫酸和过氧化氢经由入口70、76被加入。容器22中的反应放出热量，温度升至大约95℃，然后反应完成时温度下降。所述热、酸和过氧化氢杀死产品中的任何疾病或者细菌，以及使产品中的碳氧化，获得适合作为肥料的无机产品。
当完成酸化步骤时，打开第三容器22的出口22，将产品输送至中和容器86，并加入控制量的石灰混合物，以便增加混合物的pH，并且中和所述产品。所述石灰混合物可以包含白垩和石灰的混合物，或者例如生石灰。所述石灰混合物还可以包括改变混合物性质的添加剂，这种添加剂例如包含选定的大量营养素/微量营养素。所述石灰混合物和/或添加剂可以根据提供所需肥料性质的需求而变化。所述石灰混合物可以引起放热反应。这至少用于使酸化有机废物稍微干燥。
必要时，对通常处于糊状形式、增加了pH值的混合物进行干燥，然后传送至挤压机92，在挤压机92中，所述混合物被挤压成小球或者颗粒，并且在包装模块94中被包装以便于运输。
在离心机96中分离来自收集容器38、58的液体，其中脂肪被输送至脂肪储存箱98，胶质被输送至胶质储存箱100。
第三加热容器22还可以包含添加剂入口，用于将另外的添加剂运送到浆料中。这些添加剂可以是任何合适的成分，以调节固体浆料颗粒的矿物质或者营养素以适于特殊用途或者场所使用。因此，可以控制添加剂以改变固体浆料颗粒的大量/微量营养素成分，从而适于例如不同的土壤或者地面条件，或者为特定类型的农作物提供最佳营养素。
参见图2和3，第一加热容器18包含圆柱形的钢本体200，高约1.25m，直径约750mm，其中心轴线202和弯曲侧壁204垂直延伸。一对部分螺旋的热传递刀片206借助于横向构件208安装在中心可旋转轴210上，中心可旋转轴210位于中心轴线202上。每个热传递刀片206由一条大约15mm宽的金属薄片209形成，其形成为部分螺旋形状，绕着容器的外部延伸接近侧壁204但与侧壁204稍微间隔开。每个刀片从容器一侧大约靠上三分之二处的点向下延伸接近容器的底部，并且绕着中心轴线旋转半圈。所述两个刀片206截然相反，因此它们向相对侧绕着容器延伸。
一对刮刀212也被支撑在横向构件208上。每个刮刀212包含垂直延伸到容器侧壁204的平头刮刀片214，其外刮除边缘216正好清理侧壁204。每个刮刀片214被支撑在一组支撑架218上，支撑架218反过来被支撑在竖向支撑杆220上，竖直支撑杆220在其外端附近的横向构件208之间垂直延伸。
参见图4和5，内螺旋扬料板222也被安装在轴210上。所述扬料板222由宽约100mm的平头金属条224形成，并形成以轴210为中心的螺旋，并且大约旋转七次。扬料板222的顶部大约与热传递刀片206的顶部对齐，扬料板222的底部稍微高于热传递刀片206的底部。扬料板222的旋转方向与热传递刀片206都相同。在旋转轴210上安装马达224，从而使扬料板的下端形成前端，扬料板的上端形成尾端，扬料板在容器18在靠近中心轴线202的中心部提供提升力。同时，热传递刀片206的下端形成前端，热传递刀片的上端形成尾端，并且热传递刀片也在更接近外壁204的容器的外部提供少量提升力，或者事实上的对向下的流体的阻力。当轴旋转时，刮刀212绕着容器壁204移动，从壁上刮除容器中已经积聚在壁上的任何副产品或者其他物质。
中心轴210旋转时，通过入口24向容器18中引入产品，通过入口26引入水，这样形成浆体，以及通过入口29引入有助于对浆体进行加热的蒸汽。当加热器30加热容器18的物质，且蒸汽被注入容器18时，中心扬料板222在容器的中心区域引起混合物总体向上流动。然后，混合物移出容器18的顶部并在靠近壁204的容器18的外部区域像瀑布似的向下流。旋转的热交换刀片206对向下的流体提供一定的阻力，因此混合所述混合物，而且有助于对混合物迅速传热，使其迅速加热到所需温度。这有助于减少在第一加热容器18中进行的加热步骤所需的时间。
第二容器20具有与第一容器18相同的混合和热交换机构，如图2至5所示。在所述容器中，除了是在增加的压力条件下，加热过程与第一容器相似，并且热交换线圈和扬料板将来自加热器和蒸汽的热量以相似的方式分布于整个容器。类似地，第三容器22也具有相同的混合和热交换机构，如图2至5所示。在这种情况下，热量由容器中的放热反应产生。然而，迅速散热仍然有助于保证温度在整个容器中保持近似相同，而且反应在整个容器中以大致相同的速率进行。
应该理解的是，如上所述的实施例可以进行各种修改，并且加热容器或者容器的设计可以变化，以适合于要处理的过程和产品。例如，两个热传递刀片可以由一个连续螺旋形线圈或者多于两个刀片代替。此外，刀片不一定是严格的部分螺旋。例如，该刀片或者这些刀片相对于竖直方向的角度可以沿着其长度方向变化。类似地，所述扬料板可以具有不同的形状，或者可以相对于热传递线圈独立地旋转。甚至可以设置不同类型的提升机构，而不是螺旋扬料板。
具体实施例
以下实例中描述了若干初步研究，以评估本方法的水解步骤中使用的不同成分的有效性。所述水解步骤可以在一个反应容器中进行，例如图1中的容器(22)。初步研究主要以小规模完成，但是可以按比例放大，并且所述方法可以用于大量有机废物，例如在如图1所示的设备中。关于图1中描述的酸和过氧化氢的入口，可以选择性地用于添加用于水解和中和步骤的其他成分。
实施例1酸和过氧化氢-骨泥
优选的温度和反应时间的范围。
操作的温度范围：骨泥的起始温度为10℃至100℃，水解后的最终温度为100℃至200℃。
处理的优选温度为：起始温度50-90℃–终止温度130-170℃。
湿骨泥、酸、过氧化氢的质量比为5-20:5:1(湿骨泥：酸：过氧化氢)，例如13.5:5:1(湿骨泥：酸：过氧化氢)。
例如，比例可以为1000kg的骨泥(湿的)与370kg95％的硫酸与74kg30％的过氧化氢。
处理时间的宽范围–1分钟至30分钟，例如，处理时间可以是5-10分钟。
酸和过氧化氢的量的宽范围–1:1至1:10的浓硫酸与过氧化氢溶液。
优选地，用于骨消化的浓硫酸与过氧化氢的比值为1:5，用于其他废液时会变化。
所采用的浓硫酸为95％(1.83g/ml)，但是在50–100％的范围内都可以使用。
所采用的浓的过氧化氢为30％w/v(重量/体积百分比)，但是浓度在5-100％w/v之间，尽管大于30％会带来爆炸的危险。
实施例2碱和过氧化氢
碱过氧化氢
宽范围的浓缩氢氧化铵、和/或氢氧化钾和/或钠以过氧化氢1:1-1:10之间用0.880sg(比重)的氢氧化铵(氨水)和30％的过氧化氢。
优选地，将0.880sg的氨水与30％的过氧化氢以3:1混合，用于溶解如家禽粪便、猪粪、牛泥浆、牛粪、马粪、来自屠宰场垃圾的肠道内容物等。
实施例3血液的水解
概述-采用氢氧化钠或氢氧化钾水解血液。所得溶液用硝酸或硫酸中和，基于所用的酸和碱的种类不同，形成包含溶解的、热处理的、水解的血液组分的硝酸钾、硝酸钠、硫酸钠或硫酸钾溶液。
方法：
向100g凝固的血液中加入30g水(如果血液是新鲜的和融化的则无需加入水)附注-由图1可以看出凝固的血液融化了。
水解：加入10g氢氧化钾KOH(优选的形式为固体)或7g氢氧化钠(优选的形式为固体)，并搅拌两分钟直到形成深红色的液体-大量放热反应。反应所得产品如图2所示。
中和：加入16g70％的比重为1.42的硝酸中和氢氧化钾(浓缩的)，尽管稀释的硝酸也可以-大量放热的。得到的混合物如图3所示。
进一步用硝酸处理所得到的混合物，以达到造粒所期望的pH值—可以是酸性的或碱性的。
硝酸钾溶液包含溶解的、水解的血液。如果少量的固体从血液中析出，可以在与原始溶液重新混合用于粘合或沉淀前，采用少量的、额外添加的以5:1的比例混合的硝酸(或硫酸)和过氧化氢进行分离、水解/氧化。
中和水解血液可以与其他的可溶的成分混合，所得液体可以作为一种液体肥料进行销售；或用熟石膏(CaSO4.1/2H2O)(图4左侧)或碳酸钙(CaCO3)/氧化钙(CaO)/氢氧化钙/(Ca(OH)2)(图4右侧)沉淀后，对中和水解血液进行造粒，并以固体颗粒状形式销售。
实施例4磷酸(也可采用其他酸-硝酸或硫酸)进行酸水解后，采用氢氧化钾或氢氧化钠进行碱水解-所得混合物用硝酸或硫酸中和。
磷酸增加了含磷量(P)和水解纤维素含量。硝酸增加含N量。
氢氧化钾增加含K量和水解的体积含量。
硝酸中和氢氧化钾或氢氧化钠合成硝酸钾或硝酸钠并增加含N量。
合适的质量比-42(鸡粪)：100(水)：2(磷酸)：6.6(氢氧化钾)或4.7氢氧化钠：8.0(硝酸)。
概述如图5所示为63g鸡粪和草垫。
添加150ml的水，“混合”以形成一种可溶的、可使用的糊状物，如图6所示。
酸水解-处理的高温过程。加入3g(0.0306摩尔)H3PO4(比重为1.75的正磷酸)或加入2.75g70％的硝酸使pH降至pH3-4并使混合物沸腾。(处理过程的高温阶段)。
H3PO4+3KOH→Na3PO4+3H2O
碱水解-–常温阶段。首先，用氢氧化钾中和磷酸。H3PO4+3KOH→Na3PO4+3H2O
3.00g(0.0306mol)磷酸需要0.0918mol(＝5.14g)的氢氧化钾，然后需要加入5gKOH使pH值增至14并水解脂肪/蛋白/脂类/核酸等(共需10gKOH)-释放大量热量，也可采用NaOH(需要更少的量–7.14g)。
中和-仍然为常温阶段。
采用17g70％(比重为1.42)的硝酸进行中和。
所得混合物是一种碱性的、甜的(糖浆类的味道)棕色的糊状物，包含硝酸钾、磷酸钾和鸡粪中适于植物吸收的所有组分。
添加碳酸钙/氢氧化钙/氧化钙/七水硫酸钙混合物以形成固体的小球状，如图10所示。
氢氧化钠对于水解血液或鸡粪是有用的，然后用硫酸进行中和。例如100g的血液在90℃水解时需要5g的氢氧化钠,接着用3.6ml(6.63g)浓缩的硫酸进行中和，然后将pH值调至理想水平。
本发明的目的可以进一步采用以下几段进行描述：
1、一种处理有机废物的方法，包括一个或多个将所述有机废物与水解成分结合的步骤。
2.如第1段所述的方法，可以进一步包括加热步骤。
3.如第2段所述的方法，其中，将所述有机废物加热到70℃至200℃之间。
4.如第2段或第3段所述的方法，其中，将所述有机废物加热10至60分钟。
5.如前述任意一段所述的方法，进一步包括将包括脂肪和/或明胶的液体从所述有机废物中移除的步骤。
6.如前述任意一段所述的方法，其中，所述水解组分包括：一种酸和过氧化氢；一种强碱和过氧化氢；一种碱；一种酸；或过氧化氢。
7.如前述任意一段所述的方法，进一步包括对所述有机废物进行筛分的步骤，其中，所述有机废物被筛分为小于50mm的碎片。
8.如前述任意一段所述的方法，进一步包括一个中和步骤，其中，向所述混合物中加入酸或碱，使pH接近中性。
9.如前述任意一段所述的方法，进一步包括一个向所述混合物中加入矿物质或营养素的步骤。
10.如前述任意一段所述的方法，进一步包括将所述有机废物混合物干燥的步骤。
11.如前述任意一段所述的方法，进一步包括向所述有机废物中加入适量的沉淀剂，如碳酸钙、氢氧化钙、半水硫酸钙和/或氧化钙，以对混合物进行沉淀的步骤。
12.如前述任意一段所述的方法，进一步包括对所述沉淀有机废物重筛分的步骤。
13.如前述任意一段所述的方法，进一步包括向所述有机废物混合物中加入一种或多种味道差的成分。
14.如前述任意一段所述的方法，进一步包括一个对所述有机废物混合物进行制粒或造粒的步骤。
15.如前述任意一段所述的方法，其中，所述处理有机废物的方法是一种制备肥料的方法。
16.一种如前述任意一段所述的方法制备得到的有机废物组合物。
17.一种如前述任意一段所述的方法制备得到的肥料。

Claims (26)

1.一种处理有机废物制备长效肥的方法，包括至少一个制备水解有机废物的水解步骤和一个制备长效肥的沉淀步骤。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个水解步骤包括一个制备酸化水解有机废物的酸水解步骤。
3.如权利要求1或2所述的方法，其中，所述至少一个水解步骤包括制备酸化水解有机废物的一个酸水解步骤和一个碱水解步骤。
4.如前述任意一项权利要求所述的方法，其中，所述至少一个水解步骤包括一个用硫酸和/或硝酸和/或磷酸对有机废物进行水解制备酸化水解有机废物的酸水解步骤。
5.如前述任意一项权利要求所述的方法，其中，所述至少一个水解步骤包括一个用硫酸水解有机废物制备酸化水解有机废物的酸水解步骤。
6.如前述任意一项权利要求所述的方法，其中，所述方法包括一个可选的使酸化水解有机废物的pH值低于7的酸化步骤。
7.如前述任意一项权利要求所述的方法，其中，所述方法包括一个将酸性水解有机废物与石灰混合物混合以对酸化水解有机废物混合物进行沉淀的步骤。
8.如权利要求7所述的方法，其中，所述石灰混合物是一种能形成石灰砂浆的化合物或混合物。
9.如权利要求7或8所述的方法，其中，所述石灰混合物包括石灰、硫酸钙、碳酸钙、氧化钙和/或氢氧化钙。
10.如权利要求7至9任意一项所述的方法，其中，所述石灰混合物进一步包括粘土基材料，如高岭土。
11.如权利要求7至10任意一项所述的方法，其中，所述石灰混合物沉淀后以提供一种所述酸化水解有机废物结合到其上或沉淀在其内的石灰砂浆，进而制备一种长效肥。
12.如权利要求7至11任意一项所述的方法，其中，所述石灰混合物的组成使其提供一种暴露于环境中或位于土壤中能够降解超过1到9个月的石灰砂浆。
13.如权利要求7至12任意一项所述的方法，进一步包括考虑酸化、水解有机废物的组成并调整石灰混合物的组成的步骤，以使水解有机废物和石灰混合物能够提供一种在特定条件下降解超过期望时间的长效肥。
14.如权利要求7至13任意一项所述的方法，其中，根据酸化水解有机废物的质量调整石灰混合物的质量，以提供一种降解的更快或更慢的长效肥和/或提供一种具有更高或更低中和值的长效肥。
15.如权利要求7至14任意一项所述的方法，其中，所述石灰混合物的质量为所述酸化水解有机废物质量的10％至50％之间。
16.如前述任意一项权利要求所述的方法，其中，所述沉淀步骤包括将酸化水解有机废物混合物与选自氧化钙、碳酸钙和氢氧化钙的一种或多种进行混合形成长效肥。
17.如前述任意一项权利要求所述的方法，进一步包括在所述方法的任何阶段添加一种或多种矿物质以为长效肥提供适宜营养的步骤。
18.如前述任意一项权利要求所述的方法，进一步包括添加一种或多种杀菌剂、杀虫剂、除草剂和/或味道差的化合物以制备具有期望性质的长效肥的步骤。
19.如前述任意一项权利要求所述的方法，进一步包括对长效肥进行处理的步骤，例如对长效肥进行制粒、造粒、压型或粉化。
20.如前述任意一项权利要求所述的方法，进一步包括用包膜对肥料进行包衣的步骤，所述包膜包括一种或多种细菌、真菌孢子、杀菌剂、杀虫剂、除草剂、害虫控制剂、和/或一种或多种味道差的化合物。
21.一种由权利要求1至20任意一项所述的方法制备得到的长效肥。
22.一种长效肥，包括一定比例的沉淀所述肥料的石灰砂浆。
23.如权利要求22所述的长效肥，包括10％至70％之间的石灰砂浆。
24.如权利要求22或23所述的长效肥，其中，所述石灰砂浆在土壤中降解1至9个月。
25.如权利要求22至24任意一项所述的长效肥，进一步包括一种或多种杀菌剂、一种或多种杀虫剂、一种或多种除草剂、一种或多种害虫控制剂和/或一种或多种味道差的化合物结合到所述石灰砂浆上或沉淀在所述石灰砂浆内。
26.如权利要求22至25任意一项所述的长效肥，其中，所述肥料用包膜进行包衣，所述包膜包括一种或多种细菌、一种或多种菌种的真菌孢子、一种或多种杀菌剂、一种或多种杀虫剂、一种或多种除草剂、一种或多种害虫控制剂、和/或一种或多种味道差的化合物。
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