阅读说明：本技术 一种人尿液的有机液肥化高效处理方法 (Efficient organic liquid fertilization treatment method for human urine ) 是由 丁庆 于 2019-01-04 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种人尿液的有机液肥化高效处理方法,属于人尿液处理领域。本发明处理尿液的核心是乳杆菌QV1,保藏编号CGMCC No.16350,在厌氧、好氧及兼氧状态下均可繁殖,且繁殖速度快。利用乳杆菌QV1抑制尿液中的杂菌生长,保持尿液的新鲜,防止尿液发臭；同时尿液中氮磷钾等营养物质不会被杂菌分解吸收；并且QV1可在后期深度处理中加入曝气可将尿液中氨氮成分转化为硝态氮；磷酸二氢钾使易挥发的碳酸铵转化成性质稳定的磷酸铵,从而辅助防止氨气的产生以及防止氮素的挥发流失,同时适量增加人尿中的磷钾元素,以磷保氨,最终浓缩后制成复合微生物菌肥。(The invention discloses a high-efficiency treatment method for organic liquid fertilization of human urine, and belongs to the field of human urine treatment. The core of the invention for treating urine is lactobacillus QV1 with the preservation number of CGMCC No.16350, which can be propagated in anaerobic, aerobic and facultative states with high propagation speed. The lactobacillus QV1 is used for inhibiting the growth of bacteria in urine, keeping the urine fresh and preventing the urine from smelling; meanwhile, nutrient substances such as nitrogen, phosphorus and potassium in the urine cannot be decomposed and absorbed by the mixed bacteria; and QV1 can add aeration in the later advanced treatment to convert ammonia nitrogen in urine into nitrate nitrogen; the potassium dihydrogen phosphate enables volatile ammonium carbonate to be converted into ammonium phosphate with stable properties, so that the generation of ammonia gas is prevented in an auxiliary mode, the volatilization loss of nitrogen is prevented, meanwhile, phosphorus and potassium elements in human urine are increased in a proper amount, ammonia is protected by phosphorus, and finally the composite microbial fertilizer is prepared after concentration.)

一种人尿液的有机液肥化高效处理方法

技术领域

本发明属于尿液处理领域，更具体地说，涉及一种人尿液的有机液肥化处理方法，利用新的乳杆菌QV1对人尿液处理。

背景技术

根据世界卫生组织(WHO)统计，各国城市污水处理场所处理的污水对象中，人尿在量上只占全部生活污水的1％，但城市污水处理场所处理的80％的氮和55％的磷以及63％的钾均来自人尿。而江河湖海的污染(富营养化)主要来自于氮磷的增加，可见人尿是自然环境的主要污染源之一。

而另一方面，人尿又是极好的有机肥料，氮磷钾的含量分别为0.5％、0.13％、0.19％，另含有机质2％。据最新研究，人尿是唯一可以替代化肥的速效肥料，并有益于土壤；现代社会提倡节能环保，资源循环利用。所以现代人类社会急需一种将人尿简便收集，简便快速处理并且转化为有机液肥而循环使用于现代农业的完整技术。

人尿来源于血液经肾脏过滤出的废液；与经过消化道产生的粪便不同，尿中不含寄生虫卵，健康的人刚排出的尿液基本上是无菌的；人尿中95％是水，5％是可溶性物质及无机盐，其中大约2％是尿素，1％为氯化钠，还有少量的尿酸、马尿酸、肌酸酐、草酸、硫酸盐、氧化酸、氮化酸、黄嘌呤以及呈味物质雄甾酮类。因此，正常人的尿液经过肾脏充分过滤，是安全卫生的，而且是随处可取，无原料成本的；关键在于确定简便低成本的收集和现场预处理手段。目前关于尿液的处理虽有报道，但是还没有很好的方法。

如中国专利申请号为201510243284.1，申请公布日为2015年11月11日的专利申请文件公开了一种畜牧动物尿液处理方法，其中所述的畜牧动物尿液是通过给畜牧动物喂养经玻璃组合物处理过的水而排出的尿液。实际上尿液本身是没什么臭味的，而尿液中富含蛋白、无机盐、有机质等营养物质，因此容易滋生细菌，将尿素被分解后产生氨味。而该专利的方法并不能解决尿液变臭的根本问题。中国专利申请号为201510047504.3，申请公布日为2015年 4月29日的专利申请文件公开一种尿液的处理方法。其包括以下步骤：取若干原尿备用；加入尿素酶去除尿素；加入内标、定容；调整pH，加入盐酸羟胺，反应后中和；萃取，干燥后进行衍生化反应；进行保留时间校准。该专利公开的方法是用于尿液的前处理，目的是为了后期的检测更准确，而且用到尿素酶，成本较高，不适用于广泛使用。更重要的是，现有的方法只是处理尿液达到不臭或排放的目的，而尿液这一宝贵肥料资源没有得到循环利用。

目前市场需要一种既可有效防止尿液的臭气，又可不损失或少损失尿液中的有效氮磷钾等营养成分，将之调配成有机液肥从而全部循环利用的方法。

发明内容

1.要解决的问题

针对现有的尿液无法有效处理的问题，本发明的目的在于提供一种尿液的处理方法，使用的乳杆菌能抑制其他杂菌生长，保持尿液的新鲜。

本发明的一个目的在于提供一种尿液的处理方法，使用的乳杆菌繁殖能力强，能在尿液中快速繁殖，防止尿液中杂菌生长，因此能避免杂菌将尿液中的尿素分解为氨，使得尿液不会发臭。

本发明的另一个目的在于提供一种尿液的处理方法，在利用乳杆菌防止杂菌生长的同时，利用磷酸二氢钾使易挥发的碳酸铵转化成性质稳定的磷酸铵，从而防止氨气的产生以及防止氮素的挥发流失，同时适量增加人尿中的磷钾元素，以磷保氨，最终浓缩后制成复合微生物菌肥。

本发明的第三个目的是：在各厕所收集这些新鲜而不臭的尿液后，集中深度处理，以将保存在尿液中的氮磷钾营养成分浓缩，同时将氮的主要存在形式由氨氮转化为硝态氮，成为植物最容易吸收的液态有机肥。

2.技术方案

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种尿液处理方法，以乳杆菌QV1作为处理剂进行处理，所述的QV1保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号CGMCC No.16350。

更进一步地，以乳杆菌QV1的活菌数在10⁷～10¹¹cfu/g范围时计，所述的乳杆菌QV1的加入量为尿液质量的0.01～50％。

更进一步地，以乳杆菌QV1的活菌数在10⁷～10¹¹cfu/g范围时计，所述的乳杆菌QV1的加入量优选为尿液质量的0.1～20％。

更进一步地，以乳杆菌QV1的活菌数为10⁹cfu/g时计，所述的乳杆菌QV1的加入量优选为尿液质量的1～5％。

更进一步地，在用乳杆菌QV1处理尿液的同时加入磷酸二氢钾。

更进一步地，磷酸二氢钾的加入量为尿液质量的0.5～10％。

一种处理人尿液的方法，包括以下步骤：

(1)收集新鲜人尿液(粪尿分离式厕所，小便池，小便器等)；

(2)在收集的尿液的储存桶中加入乳杆菌QV1菌粉，搅拌均匀，密封存放；

(3)收集后在液肥工厂进行深度加工，使用曝气装置适量曝气，利用尿液中含有的QV1 在好氧条件下的高效硝化功能，将尿中保存的氨氮成分转化为硝态氮。硝态氮是植物最容易吸收的氮肥形式，且经过此项处理最大限度地减少亚硝态氮的存在，可保障食品的安全。

更进一步地，步骤(2)中同时加入磷酸二氢钾。

更进一步地，步骤(2)中尿液密封存放5～7天。

更进一步地，经步骤(2)或(3)处理后的尿液浓缩2～3倍后，制成复合微生物菌肥。

一种有机液肥，以人尿液为原料，以乳杆菌QV1处理后得到。

更进一步地，以人尿液为原料，采用上述任意一项的方法处理后得到。

一种尿液处理剂，所述的尿液处理剂中包括乳杆菌QV1和可接受的载体，其中乳杆菌 QV1为活性成分。

本发明的乳杆菌分离自内蒙古草原牧草，命名为菌株QV1，中国科学院微生物研究所对送检菌种进行检测，根据送检菌种的细胞形态、生理生化特征、16rRNA基因序列、pheS基因序列、dnaK基因序列等实验数据综合分析，参考《伯杰氏系统细菌学手册》以及International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology有关研究论文，鉴定结果为Lactobacillus sp.乳杆菌，疑似新物种。((2018)微检字第334号)。

检测鉴定为新的乳酸菌种，

生物材料保藏信息

乳杆菌QV1，分类名为副干酪乳杆菌，Lactobacillus paracasei，保藏于中国微生物菌种 保藏管理委员会普通微生物中心，保藏地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号，保藏日 期为2018年8月28日，保藏号为CGMCC No.16350。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

(1)本发明中提供的尿液处理方法，利用乳杆菌QV1抑制尿液中的杂菌生长，保持尿液的新鲜，防止尿液发臭。

(2)本发明提供的尿液处理方法，乳杆菌QV1与磷酸二氢钾配合使用，QV1菌粉和磷酸二氢钾可保持人尿在新鲜状态以控制臭气发生和氮等营养物质被杂菌分解吸收，磷酸二氢钾使易挥发的碳酸铵转化成性质稳定的磷酸铵，从而防止氨气的产生以及防止氮素的挥发流失，同时适量增加人尿中的磷钾元素，以磷保氨，最终浓缩后制成复合微生物菌肥。

(3)本发明提供的尿液处理方法，乳杆菌QV1在尿液中能防止尿液中的结石生成。

附图说明

图1为本发明中尿液深度处理流程示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。

本发明的乳杆菌QV1，是一种分离的全新的菌株。通过相关生物活性实验表明，乳杆菌 QV1是一种耐强酸性、耐高盐分的菌株，而且耐高温性能好，能分解油脂类物质，可以应用于污水处理剂、尿液处理剂、畜禽类饲料添加剂、食品、保健品、药物等多个领域。

本发明提供了所述乳杆菌QV1在制备污水处理剂、尿液处理剂中的应用，将乳杆菌QV1 与碳酸钙等辅料压制成菌饼，与磷酸二氢钾配合使用，可保持尿液在新鲜状态以控制臭气发生和氮等营养物质被杂菌分解吸收，磷酸二氢钾使易挥发的碳酸铵转化成性质稳定的磷酸铵，从而防止氨气的产生以及防止氮素的挥发流失，同时适量增加尿液中的磷钾元素，以磷保氨，最后经上述处理后的尿液浓缩之后可以制成复合微生物菌肥出售。

下面通过具体实施例对本发明作进一步详细说明。以下实施例仅仅对本发明进行进一步的说明，不应理解为对本发明的限制。

实施例1

将QV1菌粉和碳酸钙、麦芽糊精等物质制成菌饼(将QV1菌粉与800目以下碳酸钙粉充分混合，并加入麦芽糊精等赋形剂后，按小便池下水口尺寸圆形压片)，放置在小便器入口 (即为小便收集口)，每次尿液浇灌菌饼都会少量溶解出QV1活菌，流经管道后进入收集容器，以保证从小便器，管道到收集容器都均匀布满具天然防腐剂作用的QV1活菌，不间断抑制其他杂菌，使其无法分解尿液产生氨气(氨味臭气)和二氧化碳，并可溶解去除尿液中的结石成分。在尿液处理过程中使用VBT填料(专用的连续发泡性特殊陶瓷填料)，可加快QV1 的增殖速度，防止流失。

现场尿液预处理的主要目的为：1)去除臭味；2)抑制环境中的杂菌分解尿液中的氮成分，将尿液中的氮成分尽可能完整保存，尽可能保留尿液中的总氮量；3)经过现场储存的5-10天，可自然蒸发浓缩以减少尿液量，提高有效营养物质(氮磷钾)比例；4)控制微生物生化反应进程及微生物活菌数，同时保持pH值在5.5-8范围内。

将各公厕的预处理过的尿液收集集中到深度加工厂，经深度加工(好氧处理将氨氮转化为硝态氮；浓缩；营养成分调整等)后达到复合微生物菌肥的国标标准，包装出品。

实施例2

一种处理尿液的方法，包括以下步骤：

(1)收集新鲜尿液；

(2)在收集的尿液中加入乳杆菌QV1菌粉，乳杆菌QV1的活菌数在10⁷～10¹¹cfu/g范围时，加入量为尿液质量的0.01～50％，优选的加入量为0.1～20％；乳杆菌QV1的活菌数为10⁹cfu/g时，更优选的加入量为1～5％，最佳的加入量为1％；同时加入2～3％的磷酸二氢钾，搅拌均匀，密封存放5～7天，QV1菌粉和磷酸二氢钾可保持人尿在新鲜状态以控制臭气发生和氮等营养物质被杂菌分解吸收。

人尿中的尿素在水溶液中会逐渐与水反应，生成碳酸铵：

CO(NH₂)₂+2H₂O─→(NH₄)₂CO₃；

加入2％-3％磷酸二氢钾后：

(NH₄)₂CO₃+KH₂PO₄─→(NH₄)₃PO₄+KHCO₃

这样可使易挥发的碳酸铵转化成性质稳定的磷酸铵，从而防止氨气的产生以及防止氮素的挥发流失，同时适量增加人尿中的磷钾元素，以磷保氨；

(NH₄)₃PO₄和KHCO₃在液体状态下均容易被植物作为养分吸收，达到高效液肥的作用。

上述现场保鲜尿液经好氧(曝气处理)10天后送检。

最终浓缩2-3倍制成成品，检验达到前述复合微生物菌肥国标后，包装出品；

参考下面表1(浙江农业科学院的本试验未浓缩状态人尿液肥化后的检测报告)。

本有机菌肥具体使用时，按1:200至1:500的比例加水稀释后浇灌蔬菜瓜果。

表1本实施例中得到的尿液有机菌肥检测报告

正如上述检测报告表明：经QV1和磷酸二氢钾处理后，未浓缩状态既已基本达到微生物复合菌肥国标(参照下述国标)，经浓缩后可完全达到国标。

现场保鲜尿液收集后的深度处理

将上述经QV1和磷酸二氢钾处理后的保鲜尿液收集到工厂，放置在原尿槽中，按照下述流程进行深度处理，使用微纳米曝气装置VSJ60/0.75KW曝气，三个连续曝气槽是使用底部曝气盘，较弱持续曝气(曝气槽共同使用一台1.5KW风机)；曝气处理后的尿液输送至沉淀槽中沉淀，沉淀槽与原尿槽中的回流比为100％-150％；三个连续的浓缩槽中均加有保温带，恒温在40度，同时使用曝气盘曝气(最后一个浓缩槽使用微纳米曝气装置VSJ80(配1KW潜水泵)强曝气，前面两个浓缩槽用底部曝气盘，共用一个1.5KW风机)，顶部负压抽汽，目标是将尿液浓缩2-3倍得到液肥。这里需要注意的是，在曝气槽中需要较弱曝气，且维持较长时间，这样可使氨氮转化为硝态氮的转化率较高，而同时尽量较少反硝化作用(会脱氮，从而减少氮营养成分)。

经过上述深度好氧处理，得到的有机液肥制品中磷和钾成分基本保存，而氨氮成分基本转化为硝态氮(硝酸盐)成分，成为植物最容易吸收的氮营养素。

这种深加工方法，避免了常用的固态粪堆肥方法因不完全氧化而产生多量的亚硝酸盐，而这些亚硝酸盐会通过农家肥堆肥进入作物蔬菜，从而进入人体。亚硝酸盐是典型的致癌物质，而且近期国际研究发现，亚硝酸盐与血红蛋白结合，会降低血流的速度和营养携带能力。而亚硝酸盐难以被人体代谢，从而危害人类或动物的健康及寿命。

实施例3

快速繁殖和苏醒实验

将QV1原菌冻干粉100毫克，投入装有35-40℃温水20毫升的烧杯中，同时在同样条件下投入其他乳杆菌(使用典型的LBF128乳杆菌作为对比)。LBF128在30分钟后开始发酵变酸，而QV1在5分钟后即开始发酵变酸。苏醒及繁殖速度明显优于一般乳杆菌。

实施例4

耐酸性实验：使用QV1冻干菌粉(10¹¹cfu/g)，在37℃温水稀释100倍并放置0.5小时后，分别放入PH值已调整为3.0和2.0(使用盐酸)的MRS液体培养基，在1小时后及2 小时后分别测量活菌数，得以下结果：

pH值	测试前	加入强酸后1小时	加入强酸后2小时
				pH 3.0	5*10(8)	4*10(8)	6*10(7)
pH 2.0	5*10(8)	6*10(7)	5*10(6)

注：上述表格中5*10(8)意味着5乘以10的8次方个活菌，其他同理。

实施例5

耐盐性实验：使用QV1冻干菌粉(10¹¹cfu/g)，在37℃温水稀释100倍并放置0.5小时后，分别放入胆盐浓度已调整为0.1％和0.3％的MRS液体培养基，在1小时后及2小时后分别测量活菌数，得以下结果：

	测试前	加入胆盐后1小时	加入胆盐后2小时
				胆盐0.1％	5*10(8)	3.5*10(8)	2*10(8)
胆盐0.3％	5*10(8)	2*10(7)	1.2*10(6)

注：上述表格中5*10(8)意味着5乘以10的8次方个活菌，其他同理。

实施例6

耐高温实验使用QV1冻干菌粉(10¹¹cfu/g)，在37℃温水稀释100倍并放置0.5小时后，分别放入加热到80℃和100℃的MRS液体培养基，在10分钟后及30分钟后分别测量活菌数，得以下结果：

	测试前	1小时后	2小时后
				80℃热水	5*10(8)	4.5*10(8)	2.5*10(8)
100℃热水	5*10(8)	1*10(8)	2*10(7)

注：上述表格中5*10(8)意味着5乘以10的8次方个活菌，其他同理。