专利名称：利用畜禽粪尿制作生物活性水方法及其应用的制作方法
技术领域：
本发明属于有机废弃物和有机废水的处理及资源化技术领域，具体涉及一种利用畜禽粪尿制作生物活性水方法。
背景技术：
畜禽粪便的处理，一般将粪尿分为干物和尿污水两部分分别处理。干物为粪、厩舍敷物和草料等的混合物，含水量85％左右，常采用堆肥发酵制作有机肥；而禽畜粪尿并没有实现资源化利用。禽畜粪便污水包括部分禽畜粪、尿液和冲棚水。粪便污水根据其特点可以采用各种污水处理方法来处理，如活性污泥法、A/O工艺、生物膜法、厌氧消化法等。
在治理畜禽业污染时，往往将畜禽粪尿当作废物来处理，处理尾水达标排放。从畜禽废水处理工艺来看，从普通活性污泥法，到带脱氮除磷功能的SBR法；再到具有能源意义的厌氧处理、厌氧好氧结合处理，都是如此思路。另一方面，肥料施用由有机肥为主转变为化肥占主导地位；而且畜禽粪尿污水量大、恶臭， 带来处理、运输、施用极不方便，直接还田难度大，畜禽养殖场畜禽粪尿没有实现由“废”变“宝”。
农药、化肥的施用，农业环境的污染，给人类的食品安全问题带来了巨大威胁。一方面我们需要治理环境污染，一方面我们需要无农药、化肥的有机食品。这两方面的压力使我们不得不重新思考畜禽粪尿的处理思路。畜禽粪尿处理不仅仅是污水处理的问题，是一个生态农业全局性的问题。变“废”为“宝”迫在眉睫，解决畜禽粪便污染的同时，扭转肥料施用化肥的主导地位，提高土壤的长效肥力，发展有机农业，建立和恢复农业生态系统的生物多样性和良性循环，以维持农业的可持续发展。
综上所述，畜禽粪尿处理技术的发展方向就是的生态处理体系的建立。一方面，保护环境，净化农业、畜牧业中产生的废弃物，使农业生态得到恢复和保护；一方面资源化利用，发展有机农业，在区域内形成循环型农业。
利用畜禽粪尿制作生物活性水的方法，正是这种反思的结晶，它不是在“末端治理”思路下开发的畜禽粪便处理技术，而是符合“循环经济”思想的一种废物资源化利用技术。在处理畜禽粪便的同时，出水具有生物活性作用，是应用广泛的副产品，实现了废物的资源化利用。生物活性水技术是可以应用于畜牧业、种植业、农产品加工业等各种有机废弃物循环利用的一种新型技术，通过模仿自然生态系统，试图参照生态系统物质循环和能量流动规律来重构农业系统，使传统的农业系统逐步纳入自然生态的循环过程之中，实现人与自然的和谐发展。它遵循循环经济思想，不仅仅是一种简单的环境保护技术，而是一种生态技术，一种典型的农业循环经济范式。目前国内外尚没有关于利用畜禽粪尿制作生物活性水方法的报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用畜禽粪尿制作生物活性水方法。
本发明提出的利用畜禽粪尿制作生物活性水方法，畜禽粪尿等有机废水依次经过一号处理池1、二号处理池2、三号处理池3中，其中三个处理池底部均设有曝气装置7，一号处理池1和二号处理池2底部均设有岩石6和腐殖土反应器7，三号处理池3中设有岩石6，如图1所示，其具体制作步骤如下(1)将畜禽粪尿等有机废水泵入一号处理池1中，岩石6中含有生命活动必需的微量矿物质，微量矿物质溶于有机废水中，促进有机废水中微生物的活性，同时岩石6作为填料为微生物提供栖息附着场所，腐植土反应器7具有培养腐殖化功能微生物的作用，在有机废水中有机物分解、中间产物缩和反应中起催化作用，其中有机废水的水力停留时间为8-12天，曝气量为每1m3池容0.8～1m3/h；(2)从一号处理池1出来的处理水进入二号处理池2中，在岩石6和腐植土反应器7的作用下具有腐殖化功能的微生物更活跃，有机废水中的蛋白质、碳水化合物等大分子有机物进一步降解，此池中BOD5(即5日生化需氧量)下降至进水BOD5的一半以下，二号处理池2水力停留时间为8-12天，曝气量为每1m3池容0.8～1m3/h；(3)从二号处理池2中出来的处理水进入三号处理池3中，池中易降解有机物浓度即5日生化需氧量BOD5小于20mg/L，微生物处于生长周期中的衰亡期，即内源呼吸阶段，由于具有腐殖化功能的微生物的作用，微生物次级代谢产物在处理池3中形成，这些次级代谢产物类腐殖物质与岩石中6溶出的矿物质离子螯和形成配位化合物，三号处理池3内水力停留时间为10～20天，曝气量为每1m3池容0.4-0.6m3/h，出水即为所需的生物活性水。
本发明中，所述三号处理池3可以采用1-3个。
本发明提出的生物活性水在有机种植和养殖业中的应用。可以有效改善有机种植业、养殖场畜禽饮用水、养殖场棚舍微生物环境；应用于水稻可以增强水稻对稻瘟病的抵抗力，水稻食味值提高，应用于蔬菜、瓜果可以提高产量和品质，增强抵抗病害的能力，减少甚至避免农药和化肥的使用；应用于养殖场可以避免畜禽使用抗生素，减少生产事故。
生物活性水技术是根据自然界中自然净化系统的原理，借助于自然中原有的微生物、矿物质及水的力量，创造出类似于自然净化系统的人工循环系统，以此来净化农业、畜牧业中产生的废弃物，同时处理工艺出水具有生物活性，可以用于养殖场畜禽的饮用水改善和有机种植业，区域内形成循环型农业，促进有机农业的发展。
本发明不仅利用微生物的分解作用，还为微生物的缩和作用创造合适的环境条件，将有机物分解时产生的中间产物再度缩和，形成类腐殖物质，同时填料岩石中的微量元素将溶于水中，这些微生物代谢产物类腐殖物质将与矿物质离子螯和，形成稳定的具有生物活性的配位化合物，如图3所示。
本发明中，有机废水为微生物提供食料。微生物为土壤微生物群，不含特殊微生物，使有机物发生类腐殖化反应的哪种微生物并不明确，但是土壤微生物群含有使有机物类腐殖化的微生物，本发明强调微生物群体的作用。岩石中含有生命活动必需的微量元素，微量矿物质溶于水中，可以促进微生物的活性，同时岩石作为填料为微生物提供栖息附着场所。腐植土起培养具有腐殖化功能微生物的作用，在有机物分解中间产物缩和反应中也起催化作用。
以往包括畜禽废水在内的有机废水都是处理达标后排放，也就说以往的处理工艺只考虑微生物对有机物的分解阶段，没有考虑微生物对有机物分解时中间产物的缩和反应。本发明创造了有利于微生物使有机物分解的中间产物缩和生成类腐殖物质的环境条件，使处理出水具有生物活性，应用于有机种植和养殖业可以促进农作物、蔬菜、畜禽等品质和产量的提高。
本发明是天然有机废弃物处理系统的模拟与强化，与传统的活性污泥法相比，本发明与其有相关联的地方，但是本发明是传统活性污泥法的改善和提高。微生物对有机物有两个作用分解和缩和。传统的活性污泥法利用微生物对有机物的分解作用将有机物分解成无机物，从而降低有机废水的COD(化学需氧量)和BOD5来达到净化废水的目的；本发明除了利用微生物的分解作用外，还创造合适的环境条件发挥出微生物的缩和作用，将有机物分解时产生的中间产物再度缩和，形成类腐殖物质，同时填料岩石中的微量元素将溶于水中，这些微生物代谢产物类腐殖物质将与矿物质离子螯和，形成稳定的具有生物活性的配位化合物。
本发明将畜禽废水处理、资源化利用，出水具有生物活性，可以用于养殖场畜禽的饮用水改善和有机种植业，区域内形成循环型农业，促进有机农业的发展。将处理出水应用于水稻种子浸种提高发芽率和发芽势试验表明生物活性水可以代替化学药剂应用于水稻种子处理阶段(如图4所示)。
本发明的优点在于利用矿物质、腐殖土以及土壤微生物的力量，将有机废弃物处理，处理出水具有生物活性，应用于有机种植和养殖业可以促进农作物、蔬菜、畜禽等品质和产量的提高。1、利用腐殖土作为催化剂在系统中培养具有腐殖化功能的土壤微生物群；2、在反应池内加入岩石(含各种矿物质的岩石的混合体)，使岩石中的微量元素溶于水中促进微生物活性，同时作为微生物的载体；3、在矿物质和腐殖土同时存在下，土壤微生物活性增强；4、本发明不仅利用了微生物的分解功能，还利用了微生物使有机物分解的中间产物再度缩和的功能。
图1为本发明的工艺流程图。
图2为本发明实施例2的工艺流程图。
图3为本发明方法中活性物质生成过程图。
图4是本发明应用于水稻种子中显著提高水稻种子发芽率、发芽势效果图。其中生物活性水处理指本工艺出水(生物活性水)稀释800倍浸种96小时，对照为清水浸种96小时。萌发过程在25±1℃发芽箱内进行，生物活性水处理与对照发芽率、发芽势具有显著性差异(P＜0.05)。
图中标号1为一号处理池，2为二号处理池，3为三号处理池，4为四号处理池，5为岩石，6为腐植土培养器，7为曝气装置。
具体实施例方式
下面通过实施例进一步说明本发明。
实施例1如图1所示，1号池为一次处理池，内部有池容积10％的岩石，也有腐植土培养器；2号池为二次处理池，内部有池容积10％的岩石和腐植土培养器；3号池内有池容积10％的岩石，没有腐殖土反应器。此池内进一步类腐殖化反应，处理出水含有矿物质、土壤微生物及其代谢产物，称之为生物活性水，具有生物活性，可以改善区域生态环境。各池均曝气，但是1号、2号曝气量较大，曝气量为每1m3池容1m3/h，3号曝气量稍弱，曝气量为每1m3池容0.5m3/h。1号处理池和2号处理池水力停留时间都为8天，3号处理池水力停留时间为20天。处理出水可以作为农作物种子浸种的天然药剂，并可以广泛应用于有机种植，可以提高水稻、蔬菜、瓜果的抗虫害能力；同时生物活性水可以诱导土壤腐殖化，从而可以减少施用有机肥的量，减少有机农业成本。处理出水也可以用于养殖业，可以改善畜禽棚舍微生物环境，用于畜禽饮用水改善可以减少畜禽生病机会，减少甚至避免抗生素的使用，减少生产事故，产品吃口变好。也可以喷洒在堆肥上，制作高品质堆肥。如果将处理出水用0.45μm膜过滤，可以长期在常温下保存，可以用于宠物消臭、厕所消臭、花卉浇灌等。
实施例2如图2所示，1号池为一次处理池，内部有池容积10％的岩石，也有腐植土培养器；2号池为二次处理池，内部有池容积10％的岩石和腐植土培养器；3号、4号池内有池容积10％的岩石，没有腐殖土反应器。此池内进一步类腐殖化反应，处理出水含有矿物质、土壤微生物及其代谢产物，称之为生物活性水，具有生物活性。各池均曝气，但是1号、2号曝气量较大，曝气量为每1m3池容0.8m3/h，3号、4号曝气量稍弱，曝气量为每1m3池容0.5m3/h。1号处理池、2号处理池、3号处理池、4号处理池水力停留时间都为10天。
权利要求
1.一种利用畜禽粪尿制作生物活性水方法，其特征在于畜禽粪尿有机废水依次经过一号处理池(1)、二号处理池(2)、三号处理池(3)中，其中三个处理池底部均设有曝气装置(7)，一号处理池(1)和二号处理池(2)底部均设有岩石(6)和腐殖土反应器(7)，三号处理池(3)中设有岩石(6)，其具体制作步骤如下(1)、将畜禽粪尿有机废水泵入一号处理池(1)中，岩石(6)中含有生命活动必需的微量矿物质，微量矿物质溶于有机废水中，促进有机废水中微生物的活性，同时岩石(6)作为填料为微生物提供栖息附着场所，腐植土反应器(7)具有培养腐殖化功能微生物的作用，催化有机废水中有机物分解、中间产物缩和反应，其中有机废水的水力停留时间为8-12天，曝气量为每1m3池容0.8～1m3/h；(2)、从一号处理池(1)出来的处理水进入二号处理池(2)中，在岩石(6)和腐植土反应器(7)的作用下具有腐殖化功能的微生物更活跃，有机废水中的蛋白质、碳水化合物大分子有机物进一步降解，二号处理池(2)中BOD5即5日生化需氧量下降至进水BOD5的一半以下，二号处理池(2)水力停留时间为8-12天，曝气量为每1m3池容0.8～1m3/h；(3)、从二号处理池(2)中出来的处理水进入三号处理池(3)中，池中易降解有机物浓度即5日生化需氧量BOD5小于20mg/L，微生物处于生长周期中的衰亡期，即内源呼吸阶段，由于具有腐殖化功能的微生物的作用，微生物次级代谢产物在处理池(3)中形成，这些次级代谢产物类腐殖物质与岩石中(6)溶出的矿物质离子螯和形成配位化合物，三号处理池(3)内水力停留时间为10～20天，曝气量为每1m3池容0.4-0.6m3/h，出水即为所需的生物活性水。
2.根据权利要求1所述的利用畜禽粪尿制作生物活性水方法，其特征在于所述三号处理池(3)采用1-3个。
3.一种如权利要求1所述的生物活性水在有机种植和养殖业中的应用。
全文摘要
本发明属于有机废弃物和有机废水的处理及资源化技术领域，具体涉及一种利用畜禽粪尿制作生物活性水方法。利用含有各种矿物质的岩石和腐殖土培养具有腐殖化功能的土壤微生物群，在消除畜禽粪尿环境污染的同时，处理出水能够显著提高水稻种子的发芽率和发芽势，可以广泛应用于有机种植业、养殖场畜禽饮用水改善、养殖场棚舍微生物环境改善；应用于水稻可以增强水稻对稻瘟病的抵抗力，水稻食味值提高，应用于蔬菜、瓜果可以提高产量和品质，增强抵抗病害的能力，减少甚至避免农药和化肥的使用；应用于养殖场可以避免畜禽使用抗生素，减少生产事故。本发明不仅能减少环境负担还有修复被破坏的环境的能力；可以区域内形成循环型农业，促进有机农业的发展。
文档编号C02F1/68GK101054251SQ200710036909
公开日2007年10月17日 申请日期2007年1月29日 优先权日2007年1月29日
发明者何文远, 顾国维 申请人:同济大学