处理动物的废物的方法和体系技术

本发明专利技术涉及一种处理液态或半固态的动物的废物，包括人类的废物和控制与废物有关的臭气的方法。将动物的废物收集到贮槽中，形成废物池。在废物池上表面形成界面层的颗粒物料以可浮状态引入动物的废物池中。界面层基于其化学组成和物理结构具有多种功能，使池的较上层的性质和组成和／或它与位于其上的大气的相互作用发生变化。界面层在废物池中经培育足够的时间，产生功能效果，同时如果需要定期地用这种新颗粒置换或补充界面层。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及废物管理领域，具体涉及处理动物的废物的方法，包括控制该废物所带的臭气，本专利技术还涉及对这种处理有效的组合物，以及涉及该处理所得产品的应用。粪肥可以液态、半固态或固态进行处理、垫料量和稀释水量影响粪肥的特性。这些特性影响适于废物处理的粪肥管理系统的类型。典型的固态粪肥是垫料和排泄物的组合、半固态粪肥是排泄物、尿和某些垫料的组合，并无外加液体，而液态粪肥则是加水以形成可漂浮的混合物。在对用于特定的动物饲养操作选择粪肥管理系统的类型时需要考虑多种因素。这些因素包括家畜种类(牛、猪、家禽)，动物的年龄和大小、所需的饲料、圈养系统、所需的或现有的垫料、圈区的修整方式、与水系的接近程度、与相邻居住区的接近程度和家畜饲养者的个人爱好。一种最普通的和最基本的粪肥处理装置是贮留池系统，无论对何种动物皆可应用。贮留池源于贮存和保留来自动物废物的肥料养分直至它直接施于土壤的方法。贮留池起熟化器的作用，其中两种主要类型的细菌将有机物质分解为液体和残渣厌氧细菌通常存在于温血动物肠胃中，并在无氧条件下活化；和亲氧细菌只在有溶解氧存在下活化，溶解氧或者穿过贮留池水表面扩散而入，或者是藻类光合作用的结果。但是，贮留池系统使养分值损失。其次，由于臭气是大多数贮留池系统的普遍问题，因此要求经常除渣，特别是在运行小型贮留池的情况下，需要进行水位控制和机械供气系统，以便维持贮留池的运行，这种涂渣可能增加操作费用。粪肥逸出的臭气是一个主要的环境问题。牲畜管理中的气味是有机物质分解的直接结果，无论它是排泄物或饲料，和产生的高浓度的氨、硫化氢、二氧化碳、痕量气体、挥发性有机化合物、甲烷尘和某些病原体。气味可藉助通风处理，藉助自然通风或者利用风扇、抽风机、风道等进行机械通风。另外，逸出的气味可利用生物过滤器或生物质过滤器，或用高密聚乙烯材料或禾杆、谷茎等覆盖贮存结构(即贮留池)来减少，后者具有局限性，即它们被水浸泡后会沉陷，从而增加贮存池中的粪肥固体和气味问题。美国专利3,884,804涉及处理动物废物的方法，它减少动物废物中有机物质产生的气味。现在讨论下列系统1.Contacegon颗粒，该颗粒包括固体催化剂颗粒，催化剂颗粒有用疏水性材料处理的防水表面部分，Contacegon颗粒浮在含动物废物的有水的物料表面上。Contacegon颗粒有助于由动物废物变质分解产生的有气味的化合物被空气氧化。Contacegon颗粒是固体催化剂颗粒，该颗粒已用疏水剂处理，疏水剂选自聚四氟乙烯、硅树脂和硅胶，它们经表面转化为硅氧烷而呈疏水性。催化剂颗粒可以是任何具有大比表面积的物质，该物质能催化由动物废物变质分解产生的有气味化合物被空气氧化。活性炭是这样的一种催化剂。2.浮在动物废物有水物料表面的固体催化剂颗粒选自碳的活性炭颗粒，其有形成间断膜的疏水材料的表面部分。疏水材料选自上面提及的。碳颗粒子的尺寸可在10微米(粉末)到相对大尺寸的颗粒(约1cm)之间变化。曾经意外发现，尺寸小于10微米的疏水颗粒在处理液体和半固态动物粪肥中是高效的。更具体而言，与具有疏水和亲水基团的可浮的多孔颗粒结合的直径小于1μm的可浮的疏水颗粒在动物废物高效管理中起重要的作用。更具体而言，按照本专利技术，在动物废物池上面形成一新的特殊的表面层(以下称为“界面层”)。该界面层具有多种功能，基于化学组成和物理结构，使池的上层的性质和组成发生变化。按照拟达到的预期功能，界面层可含不同的组分。该类组分选自(a)可浮的基本上疏水的纳米级颗粒子，其直径小于100nm，优选2-40nm(以下称为“组分A”)。例如这类颗粒可以是改性硅石(例如烷基硅石)、改性矿物(例如烷基矿物材料)，以及其它。(b)可浮的多孔颗粒(50％以上的材料由孔组成)，该颗粒具有疏水的和亲水的两种基团(以下称为“组分B”)。例如这类材料可以是珍珠岩、Claydite、植物渣(木块、木浆、锯屑、谷杆等)。直径＞1μm的该颗粒还可与(1)基本上疏水的纳米级颗粒子相结合；与或不与(2)基本上亲水的直径小于100nm，优选2-40nm的纳米级颗粒(以下称为“组分C”)相结合。例如这类颗粒可以是硅石、氧化铝、以及其它含氧材料；和/或与(3)能分解有机物质和臭气的光催化剂结合；和/或(4)能分解有机废物材料的需氧细菌结合。(c)与组分A和/或组分B结合的活性炭颗粒。更具体而言，组分A是纳米级的、无孔的、机械刚性的和高可分散性的颗粒，而组分B是多孔的、微米-厘米级的、机械脆性的颗粒。其次，组分A的颗粒单位体积或重量具有大的外凸表面，而组分B的颗粒由于细孔和洞的原因具有大的内凹表面。组分C的颗粒具有类似于组分A的物理和机械性质。尽管上面的组分A和B之间的区别，但这两种颗粒均可以是同样的或不同的材料，而且它们可经受同样的或不同的预处理，以便赋予疏水和/或亲水性质。专利技术简述本专利技术的一个目的在于提供一种处理液态或半固态动物废物的新系统和方法。动物废物包括排泄物，典型的还有尿，有时还包括动物垫料和饲料残留物。本专利技术的另一目的在于提供一种在适宜于收集这种废物的贮槽中处理同样的动物废物的方法。贮槽可以是直接接收动物废物的，优选位于动物饲养设施下面的贮槽。另外，贮槽可以是位于饲养设施外的接收槽，动物废物经过管道或通道传送至接受槽，可利用重力引起流动或利用各种抽送装置等等，含有动物废物的贮槽本文称为“动物废物池”。本专利技术的再一个目的在于防止减小或/和消除这类动物废物所带的典型臭气。尤其是，本专利技术提供一种与动物饲养有关的管理废物的方法和系统，其中从废物带来的有机物质和臭气被本专利技术的一咎特别的多孔颗粒材料所分解和/或吸附。因此，本专利技术的另一目的在于提供一种在按本专利技术处理动物废物之后所形成的肥料组合物。优选实施方案详述按照本专利技术，在动物废物池的上表面形成界面层。此界面层含有藉助界面层的功能性质来改变池上层性质和组成的颗粒物质。此类功能性质包括下列的一种或多种(1)能吸附池内有机物质；(2)在分解挥发性臭气物质中能起催化作用；(3)形成屏障，防止臭气从池传送到环境大气；同时保持水蒸发的能力，或者，如果需要，(4)通过细菌能对有机废物进行生物降解，细菌是包含在界面层中的。因此，界面层可表现出下列的多种功能1.由组分A组成的界面层组分A形成一种半渗透的膜状屏障，防止臭气从废物池转移到外部大气。这种屏障容许较小的分子(诸如水)从池转移到环境大气。在稳定的界面层的情况下(例如由甲基-硅石颗粒组成)，在表面层丧失其机械稳定性之前可有效控制气味一星期。在不稳定界面层形成的情况下(例如由正-丁基硅石组成)，它可在较短的时间内保持有效。但是，后一种情况更适用于控制从连续缓慢移动的或流动的废物中的释放的气味。2.由组分A和组分B不同组合组成的界面层控制与液态或半固态动物废物相关的臭气的方法可提供有用的肥料作为副产品，存在多种可能性，其中有(a)提供有机基肥料(I)一种含组分A(例如甲基硅石)和组分B(例如多孔珍珠岩)，还可有组分C(例如硅石)的组合的界面形成界面层，其中一定数量的纳米颗粒(组分A和还可有组分C)被吸收在作为载体的多孔颗粒(组分B)的表面上。这种含有适当量的纳米颗粒的界面层起着半渗透膜的作用，它容许水蒸汽逸出，但阻止其它气体的释放，从而将臭气保留本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种处理包括人类的废物的液态或半固态动物的废物和控制与该废物相关的臭气的方法，包括：（ａ）将该动物的废物收集入贮槽，形成废物池；（ｂ）将可浮的颗粒物料送入该动物的废物池，颗粒物料在该废物池的上表面上形成界面层；该界面层基于其化合组成 和物理结构具有多种功能，并使上池层的性质和组成和／或与位于其上的大气的相互作用发生变化，按预期功能，界面层可至少包含一种选自下列的组分：（Ⅰ）可浮的基本上疏水的纳米级颗粒，其直径小于１００ｎｍ，优选２－４０ｎｍ（称为“组分Ａ”）（Ⅱ Ⅱ）可浮的，具有疏水和亲水两种基团的多孔颗粒（称为“组分Ｂ”）。该颗粒的直径＞１μｍ的粒子，它还可与（１）基本上疏水的纳米级颗粒结合；与或不与（２）基本上亲水的纳米级颗粒（称为“组分Ｃ”）结合，该颗粒直径小于１００ｎｍ，优选２－４０ｎｍ；和／或与（３）能降解有机物和臭气的光催化剂结合；和／或与（４）能降解有机废物材料的需氧细菌结合；（Ⅲ）与组分Ａ和／或组分Ｂ结合的活性炭颗粒；（ｃ）在该废物池中将该界面层培育足够的时间，以便产生所述功能的效果，同时如果需要定期地用这种新 的颗粒转换或补充界面层。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：D英格曼，V奥亘科，
申请(专利权)人：IMS有限责任公司，
类型：发明
国别省市：IL[以色列]