CN1665396A - 具有除臭活性和对于抗多种药物的细菌具有杀菌活性的功能水及其制备方法 - Google Patents

具有除臭活性和对于抗多种药物的细菌具有杀菌活性的功能水及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了具有除臭活性和对于抗多种药物的细菌具有杀菌活性的无污染功能水。在本发明中，通过由分解槽、第一沉积槽、生物槽、第二沉积槽和过滤器处理一种含有粉碎糖蜜、大豆和竹材的混合物的溶液制备功能水。本发明还公开了一种制备所述功能水的方法。

Description

具有除臭活性和对于抗多种药物的细菌具有杀菌活性 的功能水及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种具有除臭活性和对于抗多种药物的细菌具有杀菌活性的无污染功能水(functional water)及其制备方法，更具体而言，它涉及无污染功能水及其制备方法，该功能水可以由分解槽、第一沉积槽、生物槽、第二沉积槽和过滤器处理一种含有粉碎糖蜜(molasses)、大豆和竹材的混合物的溶液而得到。
背景技术
各种抗生素和各种农用化学品的不计后果的使用导致出现各种抗药物的细菌，如MRSA(抗2，6-二甲氧基苯青青霉素的金黄色葡萄球菌(Methicillin Resistant Staphylococcus Aureus))、VRSA(抗万古霉素的金黄色葡萄球菌(Vancomycin Resistant Staphylococcus Aureus))、VRE(抗万古霉素的肠球菌(Vancomycin Resistant Enterococci))、大肠杆菌E.coliO-157(Enterohemorrhagic E.coli)，并且产生许多问题，如由于长期使用传统化学肥料造成土地氧化和土壤中大量有毒气体的产生。
另一方面，有机肥料中的有机成份防止各种有效成份的流失和还具有作为改善土壤肥料的效果。总之，尽管植物吸收无机物质但不吸收有机物质，但是使用有机肥料的原因在于使用的有机物质成为根部区域栖息的微生物的食物，通过微生物分解成为无机物质，因此通过植物可以吸收所分解的无机物质。因此，加入的有机肥料的性能可以导致在根部区域的栖息微生物的新陈代谢功能的改变。即，有机肥料是根部区域栖息微生物的环境物质。因此，当使用对栖息的微生物有害的有机肥料时，枯萎病发生和喜欢致病性微生物的新陈代谢产物的昆虫出现，而当栖息的有害细菌没有生存环境和使用对栖息的有益细菌适宜的有机肥料时，可以促进植物的生长，而没有枯萎病和有害昆虫的损害。
典型地，很旧以前人类就已经使用发酵有机物质制备的混和肥料。回收(reclamation)是最普遍使用的作为处理有机废物的方法，但是产生了浸出液和恶臭问题。
同时，自然具有原始自然的净化功能和自然中的有机物质的变性主要分为两个方向。
即，有机物质的变性主要指向低分子化和高(大)分子化两个完全不同的方向。这些有机物质的变性的更普遍的方向是高(大)分子化。
低分子化可见于采用酶分解的形式的有机物质的分解，但是其所占的比例小。另一方面，变性成为高(大)分子化是在自然中出现的主要变性循环和发现无数的例子，包括例如，包含有机物质和无机物质在结构上连接的缩聚物土壤、煤型缩聚物如煤、泥煤、褐煤(brown coal)、褐煤(lignite)等、沼泽和湖泊的底泥。
此外，当向反应中加入具有高含量的硅质粉末的物质时，发生腐殖化作用，因此大分子化和污泥形成发展。
在自然中出现的有机物质的腐殖化作用逐渐扩大到大范围，但是同时当加入有机物质时，可以通过重复加入一种硅酸盐而得到进一步提高，所述的硅酸盐具有的活性优于土壤或岩石中存在的硅酸盐的活性。
发明内容
因此，做出本发明来解决上述的问题，并且本发明的一个目的是提供功能水，其富有在有机物质分解中制备的微生物新陈代谢产物和再合成产物如各种维生素和生长促进物质，并且通过供给高浓度的腐殖质物质而具有抗生作用和抗各种细菌的抗细菌作用，以提供这样一种环境，在该环境中，自然栖息的微生物群可以分解有机物质如碳水化合物、蛋白质、木质素、丹宁等，并且使反应器内部变成浓缩的自然环境，以促进自然中的有机物质的自我净化，逐渐在大面积上扩展。
根据本发明制备功能水的方法，在填充有腐质土壤和活性硅酸盐的培养槽中活化有机水溶液中含有的有机物质，经过分解槽，在分解槽中通过微生物分解它们以形成无机物质，经过在沉积槽和生物槽中系列过程，以产生各种微生物的新陈代谢产物、有机物质的分解产物、再合成产物的螯合产物、结块物质，其然后通过聚集、浓缩、凝聚和缩聚而大分子化，由此除去有机水溶液中含有的有机物质，同时处理过的水或污泥成为具有强的螯合结构，并且微生物的新陈代谢产物成为具有强的杀菌活性和除臭活性。
为了通过下面的方法制备主要包括微生物的新陈代谢产物及其再合成产物的无污染功能水：培养含有有机物质的有机水溶液，通过腐殖土和碎石激活有机物质的腐殖化作用，所述的腐殖土和碎石含有各种无机物质，包括在土壤表面通常存在的活性硅酸盐，本发明包括以下步骤：
基于100重量份的生水，制备1至10重量份的糖蜜粉末、0.05至1重量份的大豆粉末和0.01至0.5重量份的竹材粉末的混合物溶液，其中将粉末粉碎成100至400目大小；
将混和物溶液供给至导入槽并且保持2至5天同时通风；
使来自导入槽1的溶液通过孔径大小为约100目的滤网2，以去除杂质和从沉积槽中循环的大分子化污泥；
由在存在腐殖质物质的环境中自然栖息的需氧细菌和兼性厌氧菌，在分解槽中对除去杂质和污泥的溶液进行分解50至70天；
将来自分解槽3的产物储存第一沉积槽5中2至5天，以初次聚集污泥，将部分污泥循环到导入槽1中和分解槽3中，将剩余的污泥输送至填充有腐殖土和活性硅酸盐的培养槽4中，接着培养10至15天，并且输送上层清液至生物槽6和剩余的输送至分解槽3；
培养输送至生物槽6中的上层清液20至30天；和
将来自生物槽6的产物输送至第二沉积槽，向二次聚集的污泥中加入活化剂，向导入槽1中循环得到的污泥和输送上层清液至过滤器供给槽8，接着使用过滤器9过滤，得到功能水。
在根据本发明制备功能水的方法中，将糖蜜、大豆和竹材粉碎至至少100目大小。如果将它们粉碎至大于400目大小，效果的经济效率差，因此，优选颗粒大小为100至400目。
培养槽4填充有腐殖土和碎石，其含有各种无机物质，包括在土壤表面通常存在的活性硅酸盐。因此，在培养槽4中，培养污泥通过这种环境活化，通过适宜在活性环境中栖息的微生物分解，接着气化，形成与非气化剩余物，微生物的新陈代谢产物及其再合成产物在一起的水溶液。
生物槽6填充有花岗石碎石，并且其内壁被花岗石瓷砖覆盖。
由于根据本发明的方法不需要采用凝聚剂如化学品的脱水过程，但可以通过滤网去除杂质，并且在浓缩的自然环境如填充有腐殖土和活性硅酸盐中进行，所以可以说它是一种更环境友好的技术，而没有产生污染物质。
此外，在第二沉积槽中导入的腐殖土可以起到快速提高有机溶液的活性和提高除臭和杀菌的效果。从生物槽6输送至第二沉积槽7的有机水溶液呈褐色和pH为4.8至8.6。当向第二沉积槽7以约3％的有机水溶液加入腐殖土同时搅拌时，溶液的pH变为3.5至4.2，且脱色形成无色溶液。
根据本发明的方法，可以得到功能水，其富有在有机物质分解中制备的微生物的新陈代谢产物和再合成产物如各种维生素、抗生素和生长促进物质，并且通过具有抗生效果和抗各种细菌的抗菌效果：本发明的方法使用活化剂如腐殖土和活性硅酸盐促进有机物质腐殖化，并且在包括导入槽、生物槽、沉积槽、过滤液供给槽和处理槽的反应器中采用自然环境，以促进有机物质的自我净化，其逐渐在大范围上扩展。
附图简述
从下面结合附图的详细描述中，可以更完全地理解本发明的目的和优点，在附图中：
图1所示为根据本发明制备无污染功能水的方法的示意图。
实施本发明的最佳方式
现在，将通过下面的实施例和实验实施例来详细描述本发明。
实施例1：功能水的制备
根据如图1所示的制备方法，使用用于制备功能水的设备来制备功能水，所述的设备包含：导入槽(20.7m3)、分解槽(302.4m3)、培养槽(62.7m3)、第一沉积槽(15.6m3)、生物槽(126.7m3)、第二沉积槽(14.4m3)、过滤器供给槽(11.7m3)和处理水槽(33.5m3)。
首先，将250kg的糖蜜、15kg的大豆和5kg的竹材粉碎为100至400目大小，并加入到5吨的水中同时搅拌，以制备包含有机物质的混和物溶液。向导入槽1中供给混和物溶液，且保存2天，同时通过具有低的传氧速率和优异搅拌效果的通风系统通风，通过泵以均匀的流速通过100目的滤网2，以去除大于100目的固体有机物质，并且将有机水溶液输送至分解槽3中。
然后，在分解槽3中储存有机水溶液60天，以便有机物质可以通过需氧细菌和兼性厌氧菌分解，所述的需氧细菌和兼性厌氧菌自然栖息在存在腐殖质物质的地方，在第一沉积槽5中自然流动，其中保持溶液3天以聚集污泥，并且分离固体和液体。在分解槽3中，使用具有高传氧速率的细泡产生系统，并且将DO含量设置为0.7ppm或更少。
然后，将上层清液输送至下游的生物槽6中，并且将固体输送至分配槽11中，以控制分解槽中的污泥浓度。在分配槽11中，将一部分污泥循环至导入槽1和分解槽3中，并且将剩余的污泥输送至培养槽4中，培养槽4填充有腐殖土和活性硅酸盐，并且配备有通风设备，并培养12天同时通风。因此，在培养槽4中，通过微生物分解和活化的污泥再次循环至分解槽3中。在上述的过程中，一部分污泥从第一沉积槽循环至导入槽的原因在于，将混和物溶液通过与具有多酚芳族化合物性能的微生物的新陈代谢产物及其再合成产物的结合而引入在存在腐殖质物质的地方，同时搅拌，所述的多酚芳族化合物是适宜在存在腐殖质物质的环境中栖息的需氧细菌和兼性厌氧菌的新陈代谢产物。
将上层清液水输送至生物槽6中，生物槽6具有包括花岗石层的侧壁和填充有花岗石碎石，储存在这里约25天以熟化和净化，然后输送至第二沉积槽7中。
然后，在搅拌的同时，将输送至第二沉积槽7的有机水溶液供给至第二沉积槽7中，第二沉积槽7中具有约3％的输送的有机水溶液量的腐殖质土壤，以形成无色溶液，其将其放置3天，形成沉积物。进行固体-液体分离，得到沉积物。
通过循环管线13，将通过固体-液体分离得到的沉积物输送至导入槽1中，并且重复进行用滤网的过滤，将上层清液输送至过滤器供给槽8中，过滤器供给槽8配备有孔径大小约100目的过滤器9，接着过滤，得到作为最终产物的生理活性溶液。
实施例2：功能水对农作物的施用
通过在1∶1000根据本发明的功能水中稀释蔬菜，进行蔬菜的培养，所述的蔬菜属于茄(Solanaceae)属(茄子、甘椒和马铃薯)蔬菜、甜瓜(cucmismelo L.var)属(黄瓜、甜瓜和西瓜)和禾本科(gramineae)属(田间水稻植物、大麦)，并且观察得到的结果。结果如下。
(A)茄属(茄子、甘椒和马铃薯)
虽然在重复培养中难以判断场所为“不可能培养”上种植比最佳种植时间晚10天，但是生长很好和它可能比在最佳时间进行种植的场地提前14天收成。
在良好条件下开花，即使当大的果实在最佳收成时间后挂在枝条上，枝条也没有受到破坏。
与一般的生长相比较，枯萎病和虫害的种类和数量小，并且农用化学品的施用从一周一次减少至一月一次。
与一般的生长相比，收成季节开始早和持续更长，并且果实的数量增加，果实更大并具有好看的颜色和高糖含量。结果，果实具有很强的市场竞争力。此外，与一般的生长相比，减少了扁虱的出现。
(B)甜瓜属(黄瓜、甜瓜和西瓜)
落叶率低，结果实率高，并且树没有被削弱，即使果实在树上停留的时间在最佳时间之后，树仍然可以承受果实。
树叶颜色好看且生长快。
虽然培养没有使用任何农用化学品，但是没有出现螨。
由于螨的出现率低，减少了农用化学品的施用。
收成提高和甜味高。
对于甜瓜，糖含量提高了1至2度至16的记录。
对于西瓜，果肉显示新鲜果实的颜色，具有黄茎。在塑料大棚中的培养中，糖含量记录为12。
至于草莓，在没有施用农用化学品的条件下，蜗牛马上消失，并且无农用化学品的培养是可能的。
(C)禾本科属(田间水稻植物、大麦)
叶子具有强的弹性和不会落下来，直到植物高度达到12cm。
基本没有观察到穗枯萎病损害。
穗长，颗粒数达到150至190，果实大具有很好的味道、甜味和粘性。
实验实施例1  功能水杀菌效果的试验
使用大肠杆菌和沙门氏菌作为实验菌株，来检验根据本发明的功能水的杀菌效果。
以0、1/10和1/20的比率稀释功能水。向9ml每种稀释液中，加入在1ml的106/ml的菌株0.5、1、2、4和6小时。用标准琼脂板培养方法(35℃、48小时)，培养1ml每种样品，并且观察结果。用BHI在35℃培养两种菌株24小时，通过磷酸盐缓冲液控制菌株液体，并且用无菌蒸馏水稀释样品。
结果示于表1和表2。结果以每ml的细菌数目表示。
表1 对大肠杆菌的杀菌效果(正常的细菌含量5.3×106/ml)
稀释率                         时间
    0.5     1    2     4     6
    0     0     0    0     0     0
    10     ∞     ∞    4,800     740     10
    20     ∞     ∞    ∞     ∞     ∞
表2 对沙门氏菌的杀菌效果(正常的细菌含量2.0×106/ml)
   稀释率                            时间
0.5 1 2 4 6
    0     0     0   0   0     0
    10     230     68   15   8     2
    20     ∞     ∞   9,200   3,700     1,600
    30     ∞     ∞   ∞   ∞     3,100
实验实施例2  功能水的残余农用化学品测试
对根据本发明方法制备的功能水进行残余农用化学品测试，结果示于表3中。
表3
    检测     检测限
BHC(α，β，γ和δ之和)     无     0.005ppm
DDT(包括DDD，DDE)     无     0.005ppm
EPN(苯硫磷)     无     0.01ppm
艾氏剂     无     0.005ppm
异狄氏剂     无     0.005ppm
Dildrin     无     0.005ppm
对硫磷     无     0.01ppm
马拉硫磷     无     0.01ppm
实验实施例3  功能水中的毒性成份分析
对根据本发明的方法制备的功能水进行毒性成份分析，毒性成份如汞、镉、砷、氰化物和PCB，结果示于表4中。
表4
    检测     检测限
汞 无 0.005ppm
    镉     无     0.1ppm
    砷     无     0.2ppm
    氰化物     无     0.5ppm
    PCB     无     0.005ppm
实验实施例4  功能水中的青霉素测试
对根据本发明的方法制备的功能水进行测试，以检验是否含有青霉素，结果示于表5中。
表5
    检测     检测限
    青霉素     无     0.005ppm
试验实施例5  废水处理装置中恶臭去除的试验
在用根据本发明方法制备的功能水处理之前和之后，从离在废水处理装置中的RBC接触池中的水表面的50mm高度，对氨(NH4)、硫化氢(H2S)、甲基硫醇(CH3SH)和三甲胺((CH3)3N)进行采样。
首先，没有任何处理，根据空气污染法测试方法，原样取出在装置中的不好气味。
然后，将不好气味引入预先制备的W400×L400×H400(0.064升)的反应槽中，将根据本发明的方法制备的功能水喷射入使用气溶胶的反应槽中，一次(1ml)，每次约20秒，并且使用相同的量和方法分析气味。结果示于表6中。
表6
        允许的排放标准            气味分析
  在工业地区的植物    在其它地区的植物   处理之前   处理之后
氨(NH4)     最高2ppm     最高1ppm 4.57ppm 0.402ppm
硫化氢(H2S)     最高0.06ppm     最高0.02ppm 0.16ppm 0.009ppm
甲基硫醇(CH3SH)     最高0.004ppm     最高0.002ppm 4.841ppm 未检出
三甲胺((CH3)3N)     最高0.02ppm     最高0.005ppm 0.008ppm 未检出
工业适用性
根据本发明的自我净化方法制备的功能水富有在有机物质分解中制备的微生物的新陈代谢产物及其再合成产物，如各种维生素、各种腐殖酸、具有芳族性能的物质、生长促进物质和抗生素，并且抗生作用和对于各种有抵抗力的细菌具有抗菌效果。
根据本发明制备的功能水具有杀菌活性和除臭活性，同时可以在公共场所如医院、地铁、火车、飞机、剧院、办公室和工作场所有效地使用。
通过将根据本发明的功能水用于渔业，在不添加任何抗生素喂养下，可能提高鱼类的口感和鱼类的鲜度。
根据本发明制备的功能水还可以用作取代防腐剂的食品添加剂，以及水果和蔬菜的清洁剂。
由于根据本发明的功能水和污泥对有害细菌具有很强的杀菌效果，所以当它施用于牛棚中时，可以消灭牛棚中的病原性细菌，因此有用的细菌可以占优势。此外，因为它具有强的螯合结构，通过形成配位化合物和对NH4或H2S分子具有抵抗性的配位化合物，可以有用地使用它以去除牛棚中的恶臭，NH4或H2S分子是牛棚恶臭的主要原因。
通过将根据本发明的功能水施用于植物中，在不使用另外的化肥或农用化学品下，可以有效地促进植物的生长和防止枯萎病和虫害。

Claims (4)

1.一种制备功能水的方法，该方法包含以下步骤：
基于100重量份的生水，制备1至10重量份的糖蜜粉末、0.05至1重量份的大豆粉末和0.01至0.5重量份的竹材粉末的混合物溶液，其中将粉末粉碎成100至400目大小；
将混和物溶液供给至导入槽并保持2至5天同时通风；
使来自导入槽的溶液通过孔径大小为约100目的滤网，以去除杂质和从沉积槽中循环的大分子化污泥；
由在存在腐殖质物质的环境中自然栖息的需氧细菌和兼性厌氧菌，在分解槽中对除去杂质和污泥的溶液进行分解50至70天；
将来自分解槽的产物储存第一沉积槽中2至5天，以初次聚集污泥，将部分污泥循环到导入槽中和分解槽中，将剩余的污泥输送至填充有腐殖土和活性硅酸盐的培养槽中，接着培养10至15天，并且输送上层清液至生物槽和剩余的输送至分解槽；
培养输送至生物槽6中的上层清液20至30天；和
将来自生物槽的产物输送至第二沉积槽，向二次聚集的污泥中加入活化剂，向导入槽中循环得到的污泥和输送上层清液至过滤器供给槽，接着使用过滤器过滤，得到功能水。
2.根据权利要求1的方法，其中所述的生物槽具有花岗石瓷砖覆盖的内壁和填充有花岗石碎石。
3.根据权利要求1或2的方法，其中向二次聚集的污泥中加入的活化剂是腐殖土。
4.通过权利要求1的方法制备的功能水。
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