CN114555541A - 用于处理人或动物尿液的方法和所获得的经转化尿液具体地作为肥料的用途 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于处理人或动物尿液的方法，所述方法包括执行以下步骤：‑酸化所述尿液，使得所述尿液的pH低于6的步骤；‑过滤所述尿液的步骤；‑通过发酵转化所述尿液的步骤。本发明还涉及所获得的尿液并且涉及这种方法的副产物，以及所述所获得的尿液和所述副产物具体地作为肥料的用途。

Description

用于处理人或动物尿液的方法和所获得的经转化尿液具体地 作为肥料的用途
技术领域
本发明涉及处理人或动物尿液并增加其价值。具体地，本发明涉及一种用于处理尿液的方法和所获得的经转化尿液以及所述方法的副产物，具体地作为用于制造肥料的原料的用途。
背景技术
尿液被认为是必须消除的废产物。目前主要通过干线排水来消除尿液的方法对于废水处理厂来说是有问题的，并且更一般地涉及水资源的可持续管理。事实上，尿液中的氮和微污染物含量会造成藻类生长和鱼类雌性化的问题。
已知人尿液在农业中具有已证实的施肥潜力，这与农民已经使用的动物尿液的方式相同。事实上，尿液中富含氮(N)、磷(P)和钾(K)，其是土壤和作物施肥的必需元素。
然而，尿液在收集时并不稳定。尿液迅速失去其特性和其NPK含量，具体地通过尿素水解成氨，这使得其工业用途目前是不适合且不可能的。
因此，需要一种稳定的尿液，所述尿液满足现行法规的安全标准，具体地关于痕量金属和病原生物的含量，并且具有允许其用作适于农业用途的肥料的特征。
发明内容
为了处理尿液，本发明人已经开发了一种生物方法，所述生物方法使得有可能稳定和净化人或动物的尿液，并且使其富含微生物。通过实施所述方法获得的肥料的pH低于6，并且细菌浓度为至少106CFU.mL-1。
本发明因此涉及一种用于处理人或动物尿液的方法，所述方法包括：
-酸化所述尿液，使得所述尿液的pH低于6的步骤；
-过滤所述尿液的步骤；以及
-通过发酵转化所述尿液的步骤。
所述方法包括其它步骤，并且具体地在酸化步骤之前的任选的步骤，所述任选的步骤包括在所述尿液中回收至少一种呈沉淀形式的矿物质，具体地至少一种选自氮、钾或磷的矿物质。本发明还涉及一种通过发酵酸化和转化的尿液，所述尿液可以通过实施所述方法获得并且所述尿液具有至少以下特征：pH低于6，并且细菌浓度为至少106CFU.mL-1。在不实施根据本发明的方法的情况下，尿液的pH将自然地升高到介于8与9之间，并且经转化尿液将不包括细菌，因为所述尿液中将充满对细菌有毒浓度的氨。
本发明还涉及这种通过发酵酸化和转化的尿液具体地作为基于细菌接种物的肥料的用途，具体地用于大田作物、商品蔬菜种植业和园艺。
本发明还涉及任选地在酸化步骤(具体地呈沉淀形式的矿物质)之前或在尿液的发酵步骤期间(具体地在所述步骤期间形成的生物膜)获得的副产物，具体地作为用于农业用途的肥料、植物检疫产品或生物防治产品的用途。
附图说明
图1：图1以曲线的形式示出了使用乳酸酸化新鲜尿液获得的结果。
图2：图2以曲线的形式示出了使用乳酸酸化所储存尿液获得的结果。
图3：图3以条形图的形式示出了用根据本发明的不同体积的尿液处理的玉米地上部分的新鲜生物量的重量在4周内获得的结果。
图4：图4以条形图的形式示出了用根据本发明的不同体积的尿液处理的玉米根系部分的新鲜生物量的重量在4周内获得的结果。
图5：图5以条形图的形式示出了用根据本发明的不同体积的尿液处理的玉米的总新鲜生物量的重量在4周内获得的结果。
图6：图6以条形图的形式示出了用根据本发明的不同体积的尿液处理的葡萄藤的新鲜地上生物量的重量在4周内获得的结果。
图7：图7以条形图的形式示出了用根据本发明的不同体积的尿液处理的葡萄藤的新鲜根系生物量的重量在4周内获得的结果。
图8：图8以条形图的形式示出了用根据本发明的不同体积的尿液处理的葡萄藤的总新鲜生物量的重量在4周内获得的结果。
具体实施方式
定义
在本发明的含义内，“经酸化尿液”意指其pH值相对于初始尿液的pH值已经降低的尿液。酸化尿液的pH是酸性pH。
在本发明的含义内，“经转化尿液”意指已经经历转化天然尿的至少一种特性的过程的尿液，结果是所述尿液不再是天然产物，而是从天然产物获得的经转化产物。经转化尿液优选地是至少通过发酵，例如通过乳酸发酵转化的尿液。
用于处理人或动物尿液的方法
本发明涉及一种用于处理人或动物尿液的方法，所述方法包括至少实施以下步骤：
-酸化所述尿液，使得所述尿液的pH低于6的步骤；
-过滤所述尿液的步骤；以及
-通过发酵转化所述尿液的步骤。
人或动物尿液是通过适于实施根据本发明的方法的任何方法来收集的。
对于人尿液，这具体地可以从如厕所租赁公司、会演、医学分析实验室和社区等不同来源收集。
对于动物尿液，这具体地可以从如饲养员和兽医分析实验室等不同来源收集。
人或动物尿液收集在如罐、桶或箱等容器中。根据一个实施例，容器可以含有用于实施酸化步骤的一种或多种酸。
任选地，根据本发明的方法可能可以包括在酸化步骤之前的预备步骤，所述预备步骤包括沉淀在酸化之前的储存步骤期间产生的副产物。所述副产物优选地是矿物质，具体地选自氮、钾和磷(鸟粪石)的矿物质。在酸化之前回收尿液中存在的鸟粪石的具体情况下，所述方法包括在溶液中优选地以1:1(Mg:P)的体积比添加镁盐，以沉淀存在的磷。所述沉淀物可以通过在筛孔尺寸介于10μm与30μm之间的过滤器上进行过滤来回收。沉淀物可以随后经历各种处理，如洗涤、溶解、压制和/或露天干燥，以获得呈液体或固体形式的材料。
进行酸化尿液的步骤，使得尿液的pH低于6，优选地低于或等于5.5，并且根据一个实施例，低于或等于4。将尿液酸化到pH低于6是必要的，因为其使得有可能抑制病原体的生长并且防止尿素自发水解成氨，并且因此使尿液保持其氮浓度。酸化还使得尿液有可能具有发酵，具体地乳酸发酵所需的pH。
此外，将尿液的pH调节到用于发酵的微生物的发酵条件。在发酵期间，还可能需要通过以下方式来稳定尿液的pH：在pH降低的情况下，通过添加碱，优选地选自氢氧化钙、氢氧化钾、氢氧化钠或其混合物；或在pH升高的情况下，通过添加酸，优选地选自硫酸、乙酸、盐酸、磷酸、硝酸、乳酸或其混合物。
在通过乳酸菌进行发酵的情况下：
-当用于乳发酵步骤的细菌是乳酸杆菌科(Lactobacillaceae)家族的细菌时，优选地将尿液酸化到4<pH<5；
-当用于乳发酵步骤的细菌是链球菌科(Streptococcaceae)家族的细菌时，优选地将尿液酸化到4.5<pH<5.5；
-当用于乳发酵步骤的细菌是假单胞菌科(Pseudomonadaceae)家族的细菌时，优选地将尿液酸化到4.5<pH<5.5；
-当用于乳发酵步骤的细菌是肠球菌科(Enterococcaceae)家族的细菌时，优选地将尿液酸化到4<pH<5；
-当用于乳发酵步骤的细菌是明串珠菌科(Leuconostocaceae)家族的细菌时，优选地将尿液酸化到3.5<pH<4.5；
-当用于乳发酵步骤的细菌是双歧杆菌科(Bifidiobacteriaceae)家族的细菌时，优选地将尿液酸化到5<pH<6。
酸化步骤可以通过任何手段进行，使得有可能获得具有期望的酸性pH的尿液。具体地，酸化步骤可以通过向尿液中添加至少一种酸性pH调节剂，优选地至少一种酸，并且又更优选地至少一种选自以下的酸来进行：硫酸、乙酸、盐酸、磷酸、硝酸和乳酸。
在本发明的具体实施例中，将用于酸化尿液的酸以介于在由尿液和酸构成的混合物的总重量的0.1wt.％与10wt.％之间，优选地介于0.5％与2.5％之间的浓度添加到尿液中。
当通过向尿液中添加至少一种乳酸来进行酸化步骤时，酸化步骤优选地通过向尿液中添加介于尿液和酸混合物的总重量的0.5重量％与5重量％之间，甚至更优选地介于1重量％与2重量％之间的乳酸来进行。
当通过添加酸性培养基中的至少细菌来进行酸化步骤时，酸化步骤优选地通过向尿液中添加介于尿液和酸化剂混合物的总重量的1重量％与10重量％之间，甚至更优选地介于3重量％与5重量％之间的含细菌混合物的酸性培养基来进行。
酸化步骤优选地在收集尿液时进行，以避免尿素水解成氨。为了尽可能地限制氮的损失，酸化步骤是通过在接收尿液的上游，优选地将尿液倾倒于容器中之前在容器的底部，向接收或倾倒尿液的容器中添加至少一种酸进行的。一旦装满，容器优选地被气密密封以用于运输，以便限制露天中的气体交换，并且容器优选地由塑料材料或抗酸腐蚀的金属制成。
在本发明的具体实施例中，一种或多种酸可以被含细菌混合物的酸性培养基替代，使得酸化与细菌的接种相关。因此，在此实施例中，根据本发明的方法的酸化步骤是通过向尿液中添加至少一种含细菌混合物的酸性培养基来进行的，使得酸化与细菌的接种相关。优选地，在酸化步骤结束时：
-尿液的NH4/N总比率小于或等于30％；和/或
-尿液的脲N/N总比率大于或等于50％；和/或
-C/N比率大于或等于2。
在本发明的一实施例中，酸化步骤的持续时间少于12天，甚至更优选地少于7天，并且具体地介于12小时与7天之间。
在已经酸化之后，可以储存尿液。因此，根据本发明的方法可以包括在酸化之后储存尿液的另外的步骤。
可以在所述酸化步骤之后且在所述过滤步骤之前，或在所述过滤步骤之后且在所述通过乳酸发酵进行转化的步骤之前储存所述尿液。
尿液可以储存持续不确定的时间段，优选地少于或等于6个月的时间段。事实上，超过6个月，尿素会显著降解成氨，这使得培养基不利于微生物生长。
储存可以在任何合适的容器中进行。这可以是收集尿液的容器，或由抗酸腐蚀的塑料材料或金属制成的任何其它容器。优选地，储存是在避光和环境温度(大约20℃)下进行的，以防止UV对尿液的组成的影响。极端温度(低于0℃或高于40℃)不利于储存，因为极端温度可能改变尿液的组成。
经酸化尿液在可能的储存之前或之后，优选地刚好在通过发酵进行转化的步骤之前，包括过滤步骤。
所述过滤步骤必须使得有可能去除尿液中含有的不令人期望的颗粒，如具体地毛发、呈螯合形式的污染物、残余盐和可能存在的任何其它颗粒(枯叶、砾石等)。
所述过滤步骤优选地至少通过在筛孔尺寸介于0.1μm与80μm之间的过滤器上进行过滤来进行。具体地，所述过滤是在25μm下进行的。这使得有可能消除不令人期望的颗粒，这取决于所储存尿液的质量。
所述过滤可以在吸收有机化合物的过滤器，如活性炭过滤器、菱沸石过滤器、沸石过滤器，或任何其它过滤***上进行。
在过滤之后，根据本发明的方法包括发酵步骤，即，在微生物影响下的转化。用于发酵步骤的微生物优选地是细菌。这些细菌可以是乳酸菌(在这种情况下，发酵具体地意指乳酸发酵或乳发酵)或非乳酸菌。
在本发明的优选实施例中，通过发酵转化所述尿液的步骤包括向所述尿液中添加至少一种碳源和至少一种细菌接种物。
所述碳源优选地相对于待转化的经酸化且经过滤的尿液的体积以1g.L-1到40g.L-1的比率添加。所述碳源可以变化。所述碳源优选地选自果糖、葡萄糖、乳糖、麦芽糖、蔗糖和其混合物。
所述细菌接种物优选地相对于经酸化且经过滤的尿液和碳源混合物的体积以0.1vol.％到10vol.％的比率添加。所述接种物具体地可以从由至少以下构成的母液获得：
-经酸化尿液，所述经酸化尿液的pH低于6，优选地pH与旨在通过发酵转化的经酸化尿液的pH相同或接近；
-碳源；
-以及至少一种细菌。
所述发酵步骤具体地可以在介于25℃与35℃之间的温度下进行。所述发酵步骤优选地在与用于发酵的微生物的最佳生长温度相对应的温度下进行。
具体地，在发酵是乳酸发酵的情况下，温度可以是，例如：
-对于乳酸杆菌科家族的细菌，35℃；
-对于链球菌科家族的细菌，25℃；
-对于肠球菌科家族的细菌，30℃；
-对于明串珠菌科家族的细菌，25℃；
-对于双歧杆菌科家族的细菌，35℃。
在本发明的一实施例中，所述发酵步骤是在至少12小时的时间段期间，优选地在介于3天与12天之间的时间段期间进行的。所述时间段根据微生物和实施发酵的条件而变化。
一种或多种细菌可以用于发酵。因此，可以使用至少两种不同的细菌进行发酵。在发酵是乳酸发酵的情况下，这些细菌可以是至少两种不同的乳酸菌。如果使用一种或多种非乳酸菌进行发酵，则这些非乳酸菌优选地选自属于以下目中的至少一种的细菌：根瘤菌目(Rhizobiales)(具体地，家族慢生根瘤菌科(Bradyrhizobiaceae)、根瘤菌科(Rhizobiaceae)和叶杆菌科(Phyllobacteriaceae))、芽孢杆菌目(Bacillales)(具体地，家族芽孢杆菌科(Bacillaceae)和类芽孢杆菌科(Paenibacillaceae))、红螺菌目(Rhodospirillales)(具体地，家族红螺菌科(Rhodospirillaceae))、放线菌目(Actinomycetales)(具体地，家族弗兰克氏菌科(Frankiaceae))、伯克氏菌目(Burkholderiales)(具体地，家族伯克氏菌(Burkholderiaceae))、黄杆菌目(Flavobacteriales)(具体地，家族黄杆菌科(Flavobactericeae))、假单胞菌目(Pseudomonadales)(具体地，家族假单胞菌科(Pseudomonaceae))。
如果使用一种或多种乳酸菌进行发酵，则使用至少一种选自乳酸杆菌目细菌的细菌，具体地至少一种选自以下的家族的细菌进行发酵：乳酸杆菌科、链球菌科、肠球菌科、明串珠菌科、双歧杆菌科。
用于实施根据本发明的方法的发酵步骤的各种变体可以是，例如：
-在介于30℃与35℃之间，优选地为35℃的温度下，在pH介于4.5与5.5之间，优选地为5.0的尿液上使用乳酸杆菌科家族的一种或多种细菌，持续2到5天，优选地3天，其中添加介于30g.L-1与45g.L-1之间，优选地为40g.L-1的糖，优选地乳糖；
-在介于20℃与30℃之间，优选地为25℃的温度下，在pH介于5.0与6.0之间，优选地为5.5的尿液上使用链球菌科家族的一种或多种细菌，持续5到10天，优选地8天，其中添加介于15g.L-1与30g.L-1之间，优选地为20g.L-1的糖，优选地葡萄糖；
-在介于25℃与35℃之间，优选地为30℃的温度下，在pH介于5.0与6.0之间，优选地为6.0的尿液上使用肠球菌科家族的一种或多种细菌，持续3到8天，优选地5天，其中添加介于25g.L-1与35g.L-1之间，优选地为30g.L-1的糖，优选地果糖；
-在介于20℃与30℃之间，优选地为25℃的温度下，在pH介于3.5与5.0之间，优选地为4.5的尿液上使用明串珠菌科家族的一种或多种细菌，持续8到12天，优选地10天，其中添加介于3g.L-1与10g.L-1之间，优选地为5g.L-1的糖，优选地麦芽糖；
-在介于30℃与40℃之间，优选地为35℃的温度下，在pH介于5.0与6.0之间，优选地为6.0的尿液上使用双歧杆菌科家族的一种或多种细菌，持续2到6天，优选地4天，其中添加介于5g.L-1与15g.L-1之间，优选地为10g.L-1的糖，优选地蔗糖。
根据一个实施例，使用至少乳酸杆菌属进行发酵。在合适的变体中，发酵步骤在介于30℃与35℃之间的温度下，在pH介于3.5与5.0之间的经酸化尿液上使用至少一种乳酸杆菌属细菌，持续介于10与12天之间来进行，其中添加介于20g.L-1与25g.L-1之间的糖，优选地蔗糖。
根据本发明的方法还可以包括一个或多个另外的步骤。
具体地，根据本发明的方法可以包括一个或多个步骤，所述一个或多个步骤包括向尿液中添加另外的成分，如具体地氮源(以脲形式或以硝酸盐/亚硝酸盐或铵的形式)、磷和/或钾、中量元素(钙和/或镁)或微量元素(钴、铜、铁、锰和/或锌)。补充成分的添加可以在所述方法实施期间的任何时间进行。所述补充成分的添加优选地在发酵步骤之前进行。
根据所述方法的变体，这可以包括向经酸化尿液中添加至少一种碱的补充步骤，其目的是实现对于在发酵步骤期间所使用的细菌的生长最佳的pH。
因此，根据本发明的方法可以包括向经酸化尿液中添加至少一种碱的步骤。添加碱，使得尿液的pH高于在酸化步骤之后获得的pH。所述pH优选地低于6。调节pH，使得尿液具有适于用于尿液发酵的细菌生长的pH。根据经酸化尿液的pH、期望的pH和所使用的碱，通过改变尿液中的碱的浓度来将pH调节到期望值。
用于向经酸化尿液中添加碱的步骤的碱可以优选地具体地选自氢氧化钙、氢氧化钾、氢氧化钠和其混合物。
所述方法的这种变体包括添加碱的步骤，而不是仅仅通过酸化尿液来实现期望的pH，使得有可能分阶段(至少两个步骤)实现期望的pH-酸化，然后添加至少一种碱。因此，无论哪种变体，在添加或不添加碱的情况下，根据本发明的方法使得有可能在通过发酵进行转化之前的尿液的pH为适于用于尿液发酵的细菌生长的pH。
向经酸化尿液中添加碱的步骤可以在所述方法中的任何时间、在酸化步骤之后且在通过发酵转化尿液的步骤之前进行。在发酵期间，还可能需要通过以下方式来稳定尿液的pH：在pH降低的情况下，通过添加碱，所述碱优选地选自氢氧化钙、氢氧化钾、氢氧化钠或其混合物；或在pH升高的情况下，通过添加酸，所述酸优选地选自硫酸、乙酸、盐酸、磷酸、硝酸、乳酸或其混合物。因此，根据本发明的方法可以包括在通过发酵转化尿液的步骤期间通过添加至少一种碱或至少一种酸来稳定pH的步骤。
根据一个实施例，根据本发明的方法可以包括至少以下的连续步骤：
-酸化所述尿液，使得所述尿液的pH低于6的步骤；
-向所述尿液中添加至少一种碱的步骤(pH较高，但优选地仍低于6)；
-过滤所述尿液的步骤；
-通过发酵转化所述尿液的步骤，任选地包括通过添加至少一种碱或酸来稳定pH的步骤。
根据另一个实施例，根据本发明的方法可以包括至少以下的连续步骤：
-酸化所述尿液，使得所述尿液的pH低于6的步骤；
-过滤所述尿液的步骤；
-向所述尿液中添加至少一种碱的步骤(pH较高，但优选地仍低于6)；
-通过发酵转化所述尿液的步骤，任选地包括通过添加至少一种碱或酸来稳定pH的步骤。
最后，无论实施例如何，根据本发明的方法可以任选地包括在酸化之前、在所述方法期间或在发酵之后的一个或多个另外的步骤。
在发酵步骤之后获得的尿液以液体形式存在。根据本发明的方法还可以包括浓缩微生物，具体地细菌的另外的步骤(通过任何合适的手段，具体地离心、脱水和/或冻干)，以便获得呈固体形式的产物。
有利地，根据本发明的方法可以在工业规模上实施，并且使得有可能在几天内获得产物。根据本发明的方法有利地使得有可能增加目前被认为是废物并且当今要求显著的、昂贵的且不令人满意的处理的天然原料的价值。
经酸化且经转化的尿液
本发明还涉及一种可以通过实施根据本发明的方法获得的经酸化且经转化的尿液。
根据本发明的经酸化且经转化的尿液具有至少以下特征：
-pH低于6；以及
-微生物，优选地细菌的浓度为至少106CFU.mL-1。
在本发明的一实施例中，所述经酸化且经转化的尿液还具有以下特征中的至少一个，优选地至少两个，甚至更优选地至少三个或全部：
-干物质含量大于或等于1％；这具有以下优点：具有特别合适量的营养元素；
-NH4/N总比率小于或等于30％；这允许可以被细菌同化的最佳的氮源；
-脲N/N总比率大于或等于50％；这一特征允许最佳的氮源，所述氮源不能被细菌同化，但当经转化尿液用于植物时，所述氮源会为植物释放氮；
-C/N比率大于或等于2；这一特征允许细菌的最佳生长。
根据本发明的经酸化且经转化的尿液是复杂的基质，其具体地包括氮、磷和钾。所述经酸化且经转化的尿液还含有中量元素，如钙和镁；以及微量元素，如钴、铜、锰和锌。
根据本发明的经酸化且经转化的尿液可以以液体形式存在。然后将所述经酸化且经转化的尿液储存在任何合适的容器中，如瓶、罐、桶或箱，优选地由抗酸产物腐蚀的不透明塑料材料或金属制成。
所述经酸化且经转化的尿液也可以以固体形式，具体地以团粒、表层或粉末的形式存在。团粒和/或表层可以从如沸石和珍珠岩等矿物质基质，以及从如蝙蝠或鸟粪等有机基质获得。
此外，根据本发明的经酸化且经转化的尿液优选地符合有关安全的现行法规，具体地涉及痕量金属和病原生物的含量的现行法规。
根据本发明的经酸化且经转化的尿液的用途
本发明还涉及一种根据本发明的经酸化且经转化的尿液，具体地通过实施根据本发明的方法获得的经酸化且经转化的尿液作为肥料的用途。
事实上，鉴于其有利特征，根据本发明的经酸化且经转化的尿液可以用作任何类型植物的肥料，所述植物包含在田间，以及任何生长介质(堆肥、壤土、椰衣垫等)，具体地：
-对于大田作物，具体地谷物或葡萄藤；
-在商品蔬菜种植业中，无论这是用于水果还是蔬菜；
-在园艺中，对于任何类型的植物，具体地在种植季节期间。
根据本发明的用途优选地在播种前或在植物生长的第一周期间进行。
所述经酸化且经转化的尿液还可以与如矿物质等其它肥料和/或有机肥料，以及如堆肥等土壤调理剂组合使用，以改善矿物质的吸收和/或改善肥料的最终质量。
在本发明的一实施例中，经酸化且经转化的尿液用于刺激蔬菜的生长，具体地通过经酸化且经转化的尿液中存在的微生物，具体地通过细菌产生的生长因子(“植物生长促进因子”)刺激营养阶段的生长。
对于其用途：
-当经酸化且经转化的尿液是液体时，其优选地稀释在水中。对于田间施用，建议液体产物的使用剂量介于5L/ha与50L/ha之间，稀释在100L到500L升水中。对于其它施用，如盆栽植物，液体产物以每升水5mL到50mL的比率使用，
-当经转化尿液是固体时，其优选地直接施用于土壤。对于田间施用，建议固体产物的使用剂量介于0.5kg/ha与5kg/ha之间。对于其它施用，如盆栽植物，固体产物以每株植物0.5g到5g的比率使用。
因此，根据本发明的产物可以少量使用，以实现对植物生长的显著效果。
有利地，根据本发明的肥料来源于天然产物。其方法不涉及任何溶剂。根据本发明的产物不会对人或环境造成任何危险。
尿液转化方法的副产物的用途
本发明还涉及在实施根据本发明的方法期间获得的副产物的用途。
事实上，所述副产物是在酸化之前的储存步骤期间和在发酵步骤期间产生的，并且具体地：
-在酸化之前：矿物质，具体地选自氮、钾和磷(鸟粪石)的矿物质；
-在发酵步骤期间：表面细菌生物膜。表面细菌生物膜是细菌在发酵期间产生的。所述表面细菌生物膜具体地由胞外多糖构成。所述表面膜可以通过配备有筛孔尺寸介于1μm与10μm之间的过滤器的刮刀来回收。生物膜可以随后经历各种处理，如洗涤、溶解、压制和/或露天干燥，以获得呈液体或固体形式的材料。
所述副产物具有有利地允许其用作肥料、植物检疫产品、生物防治产品或用于任何其它农业用途的特征。
实例
现将通过实例说明本发明。
实例1：根据本发明的用于使用乳酸和乳酸杆菌属转化尿液的方法。
根据本发明的方法的实例包括以下步骤：
-将1wt.％乳酸沉积在塑料容器的底部中(对于100L尿液，添加1kg乳酸，即，大约0.83L)；
-将初始pH(6.5到7)的尿液添加到塑料容器中(对于0.83L乳酸，补足至100L)；
-混合物的pH为4.0，所述混合物可以在这些条件下在密封塑料容器中在环境温度下避光储存，持续至多6个月；
-使用由筛孔尺寸为25μm的尼龙或塑料材料制成的过滤器，过滤经酸化尿液；
-在34℃下，向经酸化且经过滤的尿液中添加1vol.％的乳酸杆菌属的接种物(对于100L经酸化尿液，1L)和25g.L-1蔗糖(白糖)，持续10天，同时连续搅拌(介于50rpm与100rpm之间)；
-在回收副产物并且具体地形成生物膜之后，回收经酸化且经转化的尿液。
先前已如下获得所使用的接种物：
-通过添加1wt.％的乳酸(对于10L，100g酸)酸化10L尿液，以实现低于或等于4的pH；
-使用筛孔尺寸为25μm的过滤器，过滤经酸化尿液；
-添加100mg保持为浓缩液体形式的乳酸杆菌属的菌株；
-添加25g.L-1蔗糖(白糖)；
-将其在30℃下发酵5天；
-所获得的细菌的最终浓度在106CFU.mL-1的范围内。
所获得的经酸化且经转化的尿液具有以下特征：
-pH低于或等于4；
-乳酸杆菌属的浓度为106CFU.mL-1到107CFU.mL-1；
-NH4/N总比率为10％；
-脲N/N总比率为60％；
-C/N比率为3。
实例2：根据本发明的用于使用乳酸和乳酸杆菌属转化尿液的方法。
根据本发明的方法的实例包括以下步骤：
-将1wt.％乳酸沉积在塑料容器的底部中(对于100L尿液，添加1kg乳酸，即，大约0.83L)；
-将初始pH(6.5到7)的尿液添加到塑料容器中(对于0.83L乳酸，补足至100L)；
-混合物的pH为4.0，所述混合物可以在这些条件下在密封塑料容器中在环境温度下避光储存，持续至多6个月；
-使用由筛孔尺寸为25μm的尼龙或塑料材料制成的过滤器，过滤经酸化尿液；
-在30℃下，向经酸化经过滤的尿液中添加1vol.％的乳酸杆菌属的接种物(对于100L经酸化尿液，1L)和10g.L-1乳糖，持续15天，同时连续搅拌(50rpm到100rpm)；
-在回收副产物并且具体地形成生物膜之后，回收经酸化且经转化的尿液。
先前已如下获得所使用的接种物：
-通过添加1wt.％的乳酸(对于10L，100g酸)酸化10L尿液，以实现低于或等于4的pH；
-使用筛孔尺寸为25μm的过滤器，过滤经酸化尿液；
-添加100mg保持为浓缩液体形式的乳酸杆菌属的菌株；
-添加25g.L-1蔗糖(白糖)；
-将其在30℃下发酵5天；
-所获得的细菌的最终浓度在106CFU.mL-1的范围内。
所获得的经酸化且经转化的尿液具有以下特征：
-pH低于或等于4；
-乳酸杆菌属的浓度为106CFU.mL-1到107CFU.mL-1；
-NH4/N总比率为10％；
-脲N/N总比率为60％；
-C/N比率为3。
实例3：根据本发明的用于使用硝酸和两岐双岐杆菌(Bifidobacterium bifidum) 转化尿液的方法。
根据本发明的方法的实例包括以下步骤：
-将0.5wt.％硝酸沉积在塑料容器的底部中(对于100L尿液，添加0.5kg硝酸，即，大约0.36L)；
-将初始pH(6.5到7)的尿液添加到塑料容器中(对于0.36L硝酸，补足至100L)；
-混合物的pH为4.0，所述混合物可以在这些条件下在密封塑料容器中在环境温度下避光储存，持续至多6个月；
-使用由筛孔尺寸为25μm的尼龙或塑料材料制成的过滤器，过滤经酸化尿液；
-在34℃下，向经酸化经过滤的尿液中添加1vol.％的两岐双岐杆菌的接种物(对于100L经酸化尿液，1L)和20g.L-1葡萄糖，持续10天，同时连续搅拌(50rpm到100rpm)；
-在回收副产物并且具体地形成生物膜之后，回收经酸化且经转化的尿液。
先前已如下获得所使用的接种物：
-通过添加0.5wt.％的硝酸(对于10L，50g酸)酸化10L尿液，以实现低于或等于4的pH；
-使用筛孔尺寸为25μm的过滤器，过滤经酸化尿液；
-添加100mg保持为浓缩液体形式的两岐双岐杆菌的菌株；
-添加20g.L-1葡萄糖；
-将其在30℃下发酵5天；
-所获得的细菌的最终浓度在106CFU.mL-1的范围内。
所获得的经酸化且经转化的尿液具有以下特征：
-pH低于或等于4；
-两岐双岐杆菌的浓度为106CFU.mL-1到107CFU.mL-1；
-NH4/N总比率为10％；
-脲N/N总比率为60％；
-C/N比率为3。
实例4：根据本发明的用于通过回收鸟粪石、乳酸和乳酸杆菌属转化尿液的方法。
根据本发明的方法的实例包括以下步骤：
-在不预先添加酸的情况下，在密封塑料容器中回收尿液，使得尿液的pH大于或等于8；
-单独制备介于100g.L-1与150g.L-1之间的硫酸镁(MgSO4)溶液，并且将所述溶液以1vol.％的速率添加到非酸化的尿液中(对于100L，1L)；
-以50rpm到100rpm搅拌30分钟，然后使其静置12小时到24小时之间；
-通过筛孔尺寸为10μm的过滤器，过滤所添加的尿液，以便将尿液与在过滤器中回收的鸟粪石分离；
-在回收鸟粪石后，向经过滤尿液中添加5wt.％乳酸，所述经过滤尿液的初始pH为8到9(对于100L尿液，添加5kg乳酸，即，大约4.15L)；
-混合物的pH为4.0，所述混合物可以在这些条件下在密封塑料容器中在环境温度下避光储存，持续至多6个月；
-使用由筛孔尺寸为25μm的尼龙或塑料材料制成的过滤器，过滤经酸化尿液；
-在34℃下，向经酸化经过滤的尿液中添加1vol.％的乳酸杆菌属的接种物(对于100L经酸化尿液，1L)和25g.L-1蔗糖(白糖)，持续10天，同时连续搅拌(介于50rpm与100rpm之间)；
-在回收副产物并且具体地形成生物膜之后，回收经酸化且经转化的尿液。
先前已如下获得所使用的接种物：
-通过添加1wt.％的乳酸(对于10L，100g酸)酸化10L尿液，以实现低于或等于4的pH；
-使用筛孔尺寸为25μm的过滤器，过滤经酸化尿液；
-添加100mg保持为浓缩液体形式的乳酸杆菌属的菌株；
-添加25g.L-1蔗糖(白糖)；
-将其在30℃下发酵5天；
-所获得的细菌的最终浓度在106CFU.mL-1的范围内。
所获得的经酸化且经转化的尿液具有以下特征：
-pH低于或等于4；
-乳酸杆菌属的浓度为106CFU.mL-1到107CFU.mL-1；
-NH4/N总比率为10％；
-脲N/N总比率为60％；
-C/N比率为3。
实例5：根据本发明的用于使用乳酸、苏打和乳酸杆菌属在发酵期间使pH稳定的情 况下转化尿液的方法。
根据本发明的方法的实例包括以下步骤：
-将1wt.％乳酸沉积在塑料容器的底部中(对于100L尿液，添加1kg乳酸，即，大约0.83L)；
-将初始pH(6.5到7)的尿液添加到塑料容器中(对于0.83L乳酸，补足至100L)；
-由于与尿液来源相关的变化，混合物的pH为3；
-添加0.5wt.％氢氧化钠，以实现为4的pH(对于100L的pH为3的经酸化尿液，添加0.25L氢氧化钠)；
-尿液可以在密封塑料容器中在环境温度下避光储存；
-使用由筛孔尺寸为25μm的尼龙或塑料材料制成的过滤器，过滤经酸化尿液；
-在30℃下，向经酸化经过滤的尿液中添加1vol.％的乳酸杆菌属的接种物(对于100L经酸化尿液，1L)和10g.L-1乳糖，持续15天，同时连续搅拌(50rpm到100rpm)；
-使用氢氧化钠测量和调节pH，以便在整个发酵持续时间内将pH稳定在5.5；
-在回收副产物并且具体地形成生物膜之后，回收经酸化且经转化的尿液。
先前已如下获得所使用的接种物：
-通过添加1wt.％的乳酸(对于10L，100g酸)酸化10L尿液，以实现低于或等于4的pH；
-使用筛孔尺寸为25μm的过滤器，过滤经酸化尿液；
-添加100mg保持为浓缩液体形式的乳酸杆菌属的菌株；
-添加25g.L-1蔗糖(白糖)；
-将其在30℃下发酵5天；
-所获得的细菌的最终浓度在106CFU.mL-1的范围内。
所获得的经酸化且经转化的尿液具有以下特征：
-pH低于或等于4；
-乳酸杆菌属的浓度为106CFU.mL-1到107CFU.mL-1；
-NH4/N总比率为10％；
-脲N/N总比率为60％；
-C/N比率为3。
测试结果
新鲜尿液中待添加的乳酸的量的评估(pH＝7)
此测试的目的是评估乳酸对新鲜尿液的pH的影响，以便实现对于细菌生长最佳的pH值。
在储存时间少于2小时的1L尿液上进行测试。
按相对于尿液的重量的重量计，测试了一系列乳酸浓度，并且所述浓度如下：0.1％；0.25％；0.5％；0.75％；1％；2.5％和5％。
结果如在图1所示，其示出了新鲜尿液的pH随乳酸浓度的变化。应注意，添加0.1％乳酸使得有可能酸化尿液，并且添加0.25％乳酸使得有可能实现低于6的pH。在添加0.5％到0.75％乳酸之后，实现了为4的pH。
所储存尿液中待添加的乳酸的量的评估(pH＝9)
此测试的目的是评估乳酸对所储存尿液的pH的影响，以便实现对于细菌生长最佳的pH值。
在已经在密封容器中储存15天的1L尿液上进行测试。
按相对于尿液的重量的重量计，测试了一系列乳酸浓度，并且所述浓度如下：0.5％；1％；2％；3％；4％；5％；10％和20％。
结果如在图2所示，其示出了所储存尿液的pH随乳酸浓度的变化。应注意，所储存尿液的pH高于新鲜尿液，并且需要添加更高浓度的乳酸以实现低于6的pH，即，介于1％与2％之间。在添加4％乳酸之后，实现了为4的pH。
本发明对玉米植物生长的有效性的证明
此测试的目的是证明根据本发明的经酸化且经转化的尿液作为肥料的有效性。
使用实例1的根据本发明的产物在受控条件下进行测试。
测试的实验设计描述如下：
-来自种子的玉米植物
-持续时间：4周
-基质：椰衣垫
-6L的盆；400g干基质/盆
-水合：80％的保水能力(WRC＝700％)
-程序：以T表示的阴性对照(水)；以TE表示的阳性对照(水+NPK矿物质肥料10-40-20，在0.5mL.L-1下)；实例1的根据本发明的产物，在1mL.L-1；5mL.L-1；10mL.L-1；50mL.L-1下；
-3个植物/程序
-端点：新鲜地上生物量、根系生物量和总生物量。
结果示于图3(在根据所述方法转化之后尿液对玉米新鲜地上生物量的影响的评估)、图4(在根据所述方法转化之后尿液对玉米新鲜根系生物量的影响的评估)和图5(在根据所述方法转化之后尿液对玉米的总新鲜生物量的影响的评估)。
发现根据本发明的经酸化且经转化的尿液使得有可能改善经处理的植物的生长，并且具体地比阳性对照更显著。
本发明对葡萄藤生长的有效性的证明
此测试的目的是证明根据本发明的经酸化且经转化的尿液作为肥料的有效性。
使用实例1的根据本发明的产物在受控条件下进行测试。
实验设计：
-来自嫁接的葡萄藤
-持续时间：4周
-基质：堆肥
-15L的盆；5000g干基质/盆(10L)
-水合：80％的保水能力(WRC＝35％)
-程序：阴性对照(水)5mL.L-1；50mL.L-1和水胁迫程序(在50mL.L-1下；与对照相比，测试期间水合/2)
-6个植物/程序
-端点：4周之后的新鲜地上生物量、根系生物量和总生物量。
结果示于图6(在根据所述方法转化之后尿液对葡萄藤新鲜地上生物量的影响的评估)、图7(在根据所述方法转化之后尿液对葡萄藤新鲜根系生物量的影响(WS:水胁迫)的评估)和图8(在根据所述方法转化之后尿液对葡萄藤的总新鲜生物量的影响(WS:水胁迫)的评估)。
发现根据本发明的经酸化且经转化的尿液使得有可能改善经处理的植物的生长，并且具体地比对照更显著。

Claims (34)

1.一种用于处理人或动物尿液的方法，其特征在于，所述方法包括：
-酸化所述尿液，使得所述尿液的pH低于6的步骤；
-过滤所述尿液的步骤；以及
-通过发酵转化所述尿液的步骤。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述酸化步骤是通过向所述尿液中添加至少一种选自以下的酸来进行的：硫酸、乙酸、盐酸、磷酸、硝酸和乳酸。
3.根据前述权利要求所述的方法，其特征在于，所述酸是以介于所述尿液和酸混合物的总重量的0.1wt.％与10wt.％之间的浓度添加的。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述酸化步骤是通过向所述尿液中添加介于所述尿液和乳酸混合物的总重量的0.5重量％与5重量％之间的乳酸来进行的。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述酸化步骤是通过在接收所述尿液的上游向接收所述尿液的容器中添加至少一种酸来进行的。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述酸化步骤是通过向所述尿液中添加含至少一种细菌混合物的酸性培养基来进行的，使得所述酸化与细菌的接种相关。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述酸化步骤之后且在所述通过发酵转化所述尿液的步骤之前，所述方法包括向经酸化尿液中添加至少一种碱，使得所述尿液的pH高于在所述酸化步骤之后获得的pH但仍低于6的步骤。
8.根据前述权利要求所述的方法，其特征在于，所述碱选自氢氧化钙、氢氧化钾、氢氧化钠和其混合物。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，通过发酵进行转化之前的所述尿液的所述pH是适于用于发酵尿液的细菌的生长的pH。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述酸化步骤之后且在所述过滤步骤之前，或在所述过滤步骤之后且在所述通过发酵进行转化的步骤之前储存所述尿液。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述酸化步骤之后，将所述尿液储存小于或等于6个月的时间段。
12.根据前述权利要求所述的方法，其特征在于，在筛孔尺寸介于0.1μm与80μm之间的过滤器上进行过滤。
13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述过滤能够在吸收有机化合物的过滤器，如活性炭过滤器、菱沸石过滤器、沸石过滤器上进行。
14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述通过发酵转化所述尿液的步骤包括向所述尿液中添加至少一种碳源和至少一种细菌接种物。
15.根据前述权利要求所述的方法，其特征在于，所述碳源相对于待转化尿液的体积以1g.L-1到40g.L-1的比率添加。
16.根据权利要求13或权利要求14所述的方法，其特征在于，所述碳源选自果糖、葡萄糖、乳糖、麦芽糖、蔗糖和其混合物。
17.根据权利要求13到15中任一项所述的方法，其特征在于，所述细菌接种物相对于尿液和碳源混合物的体积以0.1vol.％到10vol.％的比率添加。
18.根据前述权利要求所述的方法，其特征在于，所述细菌接种物从至少由pH低于6的经酸化尿液、碳源和至少一种细菌构成的母液获得。
19.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述通过发酵进行转化的步骤是在介于25℃与35℃之间进行的。
20.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述通过发酵进行转化的步骤是在介于3天与12天之间的时间段内进行的。
21.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述发酵是乳酸发酵。
22.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，使用至少一种选自乳酸杆菌目(Lactobacillales)细菌的细菌进行所述发酵。
23.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，使用至少一种选自以下的细菌进行所述发酵：乳酸杆菌科(Lactobacillaceae)、链球菌科(Streptococcoceoe)、肠球菌科(Enterococcaceae)、明串珠菌科(Leuconostocaceae)、假单胞菌目(Pseudomonadales)、双歧杆菌科(Bifidiobacteriaceae)。
24.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，使用至少乳酸杆菌属(Lactobacillus sp)进行所述发酵。
25.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，使用至少两种不同的细菌进行所述发酵。
26.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述发酵步骤包括通过添加至少一种碱或一种酸来稳定所述pH的步骤。
27.一种经酸化且经转化的尿液，其能够通过实施根据权利要求1到26中任一项所述的方法获得，其特征在于，所述经酸化且经转化的尿液具有至少以下特征：
-pH低于6；以及
-微生物浓度为至少106CFU.mL-1。
28.根据前述权利要求所述的经酸化且经转化的尿液，其特征在于，所述经酸化且经转化的尿液的细菌浓度为至少106CFU.mL-1。
29.根据权利要求27或权利要求28所述的经酸化且经转化的尿液，其特征在于，所述经酸化且经转化的尿液还具有以下特征中的至少一个：
-干物质含量大于或等于1％；
-NH4/N总比率小于或等于30％；
-脲N/N总比率大于或等于50％；
-C/N比率大于或等于2。
30.根据权利要求27到29中任一项所述的经酸化且经转化的尿液，其特征在于，所述经酸化且经转化的尿液以液体形式或固体形式存在。
31.一种根据权利要求25到28中任一项所述的经酸化且经转化的尿液作为肥料的用途。
32.一种根据权利要求25到28中任一项所述的经酸化且经转化的尿液用于刺激植物生长的用途。
33.根据权利要求31到32中任一项所述的用途，其特征在于，将所述经酸化且经转化的尿液以每升水1ml到50ml液体经酸化且经转化的尿液的比率稀释在水中。
34.一种在实施根据权利要求1到26中任一项所述的方法期间，在发酵步骤期间获得的副产物作为肥料、植物检疫产品或生物防治产品的用途。
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