CN1193951A - 补救和增强土壤和水的方法与设备 - Google Patents

Abstract

揭示了一种用于处理溶液中的微生物的生长和分散、并适用于许多不同的终端使用场所的简化方法,包括草地、可作装饰和装饰用的植被、园艺植物以及农作物的处理。最初的微生物物质的提供是呈含水悬浮液的形式,该含水悬浮液是以液体的形式配备到容器内的大量的水中的,以及紧接着的位于容器内的生物量的生长提供了无法从已有技术的装置与方法中获得的简单性与灵活性。该方法提供了含有微生物的生物量,以便增强植被的生长、提供疾病和/或害虫的抵抗力、去毒作用、固体的去除、或者其任何的组合。同时还揭示了本发明的实现该方法的装置,包括有效且简单的液态进料装置。

Description

补救和增强土壤和水的方法与设备

相互参照所涉及的申请

本申请是1994年2月2日递交、申请序号为08/190,632、题为“微生物反应器及其进料装置”、并在1995年9月5日作为美国专利5,447,866号公布的申请的部分延续申请。

发明的背景技术

发明的领域：

本发明涉及用于改善土壤和水的状况、以及提高它们支撑植被、包括庄稼的能力的处理过程。尤其涉及这种使用微生物来增强土壤和水的性质的方法。

发明的背景技术：

改善土壤和水的状况以加强植被生长是一个具有特殊意义并且重要的课题。公园、高尔夫球场、墓地、牧场、运动场、以及类似的地方全都需要大量装饰和功能性的植被、包括青草、灌木丛以及树。植被必须易于保养，提供使人喜爱的外观，还必须耐久，以便在广泛使用中持续生存，尤其用于诸如公园、运动场以及高尔夫球场之类的地方。诸如温室和生产庭园及铺垫植物之类的商业园艺中也需要支持这些商业植物有力健康成长的土壤和水。类似地，农业中也需要支撑最佳的、无论是田里的庄稼、成行庄稼或者树木生长的土壤和水的状况。

许多的水源或者水体以一种方式或者其它的方式受到污染。典型地是，井水中包含着污染物，这些污染物最初溶解或者夹带在地下水中，接着，该地下水夹带着污染物流入到井中。另一方面，最初时受到高度污染的废水收集池必须经常地处理以减少污染物，以便可以为达到各种目的而重新使用这些水，并且使高度剩余污染物不会在一段时间后在废水池中积累起来。

几个已有专利已经公布了，在一定程度上已经涉及这些问题。这些专利(专利号5,227,067；5,227,068；以及5,314,619，全都以L.Runyon的名义，并转让给ECO土壤体系股份有限公司，圣地亚哥，加利福尼亚州)涉及应用各种微生物、酶以及营养素，将微生物加入到土壤和水中去的土壤的补救与增强以及水处理的方面。在那些专利中所述的系统已证实相当地成功，并且获得了用于诸如高尔夫球场、公园以及田里庄稼之类的应用场合区域的好处。然而，这些已有系统使用固态反应物，这种固态反应物在使用之前不得不溶解或者分散，或者很不方便，并且特别不适用于大面积或者多种不同类型的使用场合中的土壤或者水处理。尤其，固态反应物的处理经常造成涉及不同的溶解速度、浓度以及生长速度的问题。

发明的概述

在保持已有系统的所有有益方面的同时，本发明在此提供了一种便利的系统，该系统在处理微生物在溶液中的生长及其分散方面已予实质性的简化，并适用于许多不同的终端使用场所，包括草地、装饰用植被、园艺以及农作物的处理。最初的微生物物质的提供是呈含水悬浮液的形式，该含水悬浮液是以液体的形式配备到容器内的大量的水中的，以及紧接着的位于容器内的生物量的生长提供了无法从已有技术的装置与方法中获得的简单性与灵活性。

因此，在一个实施例中，本发明是一种用于补救和增强土壤或者水的方法，包括：形成一微生物及/或营养素的浓缩含水悬浮液；将该含水悬浮液灌入到位于一容器内的大量的水中；将位于该容器中的大量的水与分散其中的悬浮液维持在一温度上，并维持一段足够的时间，以便该微生物至少以部分的该养素为能源，再生并倍增(multiply)至一容纳该营养素的剩余量以及水中的该微生物的增加量的浓缩生物量；此后，完全地或连续地分配来自于该容器的生物量，并将该生物量分散至土壤或水；以及维持该微生物与该营养素的剩余物活性生存一段足够的时间，以便增强土壤或水的预定的需要的特性，或者减弱土壤或水的预定的不需要的特性。倘若连续地分配生物量，则将营养素的含水悬浮液连续地加入到容器内，以便维持生物量的浓度。

在另一个实施例中，本发明是用于补救和增强土壤或者水的设备，它包括：至少一用于微生物及/或营养素的浓缩的含水悬浮液的盛液器；一大于该盛液器的容器，并且两者之间存在着一液体导管；一用于将含水悬浮液通过该导管移动，并将含水悬浮液灌入至大于该含水悬浮液液量的水量中的灌液器，在容器之中则有；在存在营养素的情况下，用于在产生并维持一段时间的位于该容器中的、传导至微生物的再生及生长的条件的操作装置，以便微生物在该期间倍增至包含分配在容器水中的微生物的含水生物量；以及用于将含水生物量从容器移出的分配装置；以便该含水生物量能基本上被分配到土壤或者水中，并且位于其中的微生物维持活性生存一段足够的时间，以便增强土壤或水的预定的需要的特性，或者减弱土壤或水的预定的不需要的特性。

在这里使用的微生物将增强植物的生长、提供害虫的抑制或者根除、土壤及水的除毒、固体降解(degradation)或者其任何作用的组合。典型的微生物包括耐热的(thermophile)、使用碳氢化合物作为生长基质的微生物、固氮菌、亲卤素、氧产生(oxygen-generating)菌、特种疾病控制剂、广谱(broad spectrum)疾病控制剂、用于茅草或者碎石(rubble)的去除的微生物、以及起到杀虫剂、杀真菌剂、代谢物和/或除草剂的作用的微生物。该系统也起作用，以便激励微生物的生长以刺激代谢物的产生，诸如刺激起到杀真菌剂、杀菌剂及其此类物质的作用的抗生素的代谢物的产生。

附图的简要说明

图1是本发明的基本过程示意图，表示了液体进料器、生物量生长反应器和用于控制该方法运行的控制系统。

图2、图3和图4是用于分散生长在本方法中的生物量的不同的系统，包括通过喷射和灌溉进行分散、通过交通工具进行远程分散、以及通过连接的系统进行远程分散。

图5、图6和图7用图表示了本方法的不同的终端使用场所，包括草皮和装饰用植物的处理(如图5所示为一高尔夫球场)，使用在园艺中(如图6所示为温室植物的处理)，以及使用在农业中(如图7所示为成行庄稼的处理)。

图8和图9分别表示了将本发明用于井水的处理，以便净化水并向水中加入营养素，以及废水的处理(如图9所示)，所示为使用本方法以便减少固体颗粒和毒素，并净化以便最终重新使用净化了的支流(affluent)。

图10所示为一种多腔的生物量生长反应器，这种反应器可以用来隔离生长不同的微生物。

图11所示为一种生物量生长反应器，这种反应器适于生长诸如真菌之类的无差别的微生物，然后，将所得到的生物量浸软，以便该微生物能自由的流过系统。

图12分成部分A和部分B，所示为输送合成物的两种装置：由飞机输送(如图12-A所示)，以及由人工操作的分配器输送(如图12-B所示)。

图13所示为将本发明用于补救地下水的目的。

较佳实施例的详述

通过参阅附图将很好地理解本发明的方法。

图1所示为基本过程。一关键性的方面是最初通过进料装置2提供浓缩的微生物、酶以及营养素的液态溶液。使用来自于浓缩容器2的液态微生物进料相对于已有技术而言，实质上增强本方法，已有技术是利用不得不直接加入到生物量生长反应器内的固态初始反应物。通过分离浓缩进料液槽2使用液态进料使生长反应器4内的生物量的生长过程在开始时进行得更迅速，并具有更好的均匀性，由于液态微生物进料通过生长液槽4可以很容易地分散，而不用位于或者靠近浸入在生长液槽中的液体内的固态进料容器进行浓缩。对遍布液槽的液体进行迅速而有效的分散便于最佳的生长遍布液槽的生物量，而不至于使某些靠近固态进料容器的区域具有过度刺激的生长，而距离固态容器一段距离的区域则极需微生物。

各种微生物(这将在下文中特别描述)可以液体的形式在浓缩进料容器2中混和，也可以将单独的微生物或者微生物的混和物容纳在大量的进料浓缩容器中(由2、2’和2”来表示)。使用大量的浓缩容器2是有利的，即在该大量的浓缩容器内存在着要使用的各种微生物，并且在该浓缩容器中，不同的微生物在不同的时刻、或者以不同的浓度灌入到系统中去。类似地，与其它的相比，使用大量的浓缩容器对于使用更多数量的一种或者多种类型的微生物是大有用处的，由于需要频繁地补充的微生物可以被隔离在它们自己的一个容器或者多个容器2中，这些容器可以容易地且频繁地进行再储存或者补充(replaced)，而以较低的速度使用的微生物、酶和营养素被保持在它们自己原有的浓缩容器中。

系统是由控制器6来进行控制的，该控制器最好是一适当类型的微处理器。控制器6感应到容器2与反应器4的浓度以及运行条件，如图所示是由虚线来表示的，该控制器在按预定程序工作的时候可以停止或者启动泵8，以便将来自于液槽的最初的浓缩液态微生物悬浮液或者浓缩液态营养素灌入到反应器4内，或者该控制器还可以打开阀门10，既可以在完成了生长周期之后，将积累的生物量从反应器4内彻底地排空，也可以在连续的流动周期内，连续地排空反应器4。商业性液槽、传感器、控制器、泵以及阀门都现成获得。在前面所引用的专利中描述了其中一些，其它的在文献以及商业资源中有更多地描述，例如在商品目录中。那些本技术领域中的熟练人员将很好地了解在本发明中可用的并且适当的各种类型的设备。

图1所示的系统具有两组并联的浓缩液槽2和反应器4。在某些情况中，使用一单个反应器4和适当相关的一个浓缩液槽或者多个浓缩液槽2也可以操作本过程。然而，这样存在着一个不利之处，即当完成了一个周期时，必须关闭整个系统，以便向浓缩液槽2或者插入的新的液槽2中加入新提供的浓缩微生物、酶和营养素。然而，更重要地是，还必须关闭反应器4，以便将该反应器清洁、杀菌和消毒。当关闭一单个系统时，则无法向终端使用场所提供生物量，无论该终端使用场所是农业、园艺或者其它的场所。因此，最好具有至少两组并联的系统，如图1所示，在容器的清洁。杀菌以及消毒；水的加入；液态进料悬浮液的灌入；生物量的生长；以及容器的排空和生物量的分配的周期中，每一组系统运行在不同的点上，以便当其中的一个单元无论是为了检修和再装料、等待某种类型的微生物的缓慢的生长，或者即使是存在着某种类型的故障时，可以运行另一个系统，以便产生生物量，并将其分配到终端的使用场所中去。在这个方面，期待着能有使用本发明的大型商业系统，这种系统可包含三组或者多组的并联反应器/液态进料浓缩单元，以便可在任何所给的时间，甚至在为了检修而关闭其它的系统，或者其它的系统正处于生物量生长的周期中的不适于分配任何的生物量悬浮液的阶段中时，可以运行一组或者多组系统。那些本技术领域中的熟练人员能够确定用于任何所给的终端使用场所的最佳的单元数目，这取决于诸如将要处理的土壤面积或者水量、所涉及的植被的类型和浓度、以及设备的成本之类的因素。

另外，作为运行两组、三组或者多组并联的反应器/液态进料浓缩单元另一种替代，可以在一单个单元连续的流动周期中运行。从液态进料液槽2向反应器4灌输的过程如上所述；然而，一旦反应器4中的生物量达到一可持续的浓度，则可以通过阀门10以一恒速将该生物量排空，该恒速与通过连续的进料从液槽2供给生物量的速度是一致的。于是，在向位于反应器4之中的生物量提供滋养品，以便使其连续生长的同时，可向处理的土壤或者水(或者灌注的总管等)连续地提供生物量液流。这种连续的进料和分配生物量的过程具有一个有利之处，即在每一个生长周期之后，不需要清洁和消毒反应器4。那些本技术领域中的熟练人员能够确定生物量的移动速度以及加入到反应器中的营养素的加入量，以便维持生物量的连续发酵。

液槽2和反应器4可以具有任何合适的大小。尤其已有效地发现使它们的尺寸大小可为，即包含一控制器6、一个或者多个浓缩液槽2、以及反应器4的整个系统可以容纳在一单个托盘(pallet)上，该托盘可由一升降叉车移动，或者整个的容纳在一拖车上，或者可由一卡车或者类似的交通工具从一个地方拉到另一个地方。这种拖车可以是敞开式的或者封闭式的。一种封闭式拖车可以使系统免受天气、灰尘以及污物的侵害的同时运行该系统。连接各种终端使用场所的连接器A安装在封闭式拖车的外壳上，以便可以简易地获得通过软管或者其它惯用装置的连接。类似地，若将单元安装在滑道或者托盘上，该连接器A也可安装在托盘或者滑道上，同样便于连接至其它的终端使用场所系统。当然，在许多情况中，本发明的单元永久地安装在一中心位置上，诸如高尔夫球场或者公园或者运动场，并且可将较多数量的独立系统安置在一起，或者可以使用大量的具有大型反应器和相关设备的系统。

图10所示为另一种结构的生物量反应器4’。这种反应器包括大量的由2A、2B、2C和2D表示的室腔。每一室腔可用于隔离各种微生物生物量的生长，或者用于储存浓缩的营养素悬浮液。位于中间级(stage)或者在完成了生长之后，可以将一种或者多种生物量或者营养素溶液分配到位于共室腔17中的大量的水悬浮液中去，在通过管道3排空反应器4’使它们流入到系统中去之前，它们在共室腔17中进一步生长。

图11所示为另一种反应器的实施例，这种反应器是在当生物量是或者包括具有诸如真菌之类的不确定(indeterminate)生长的微生物的时候使用的。室腔17内的所得到的生物量13是紊乱的，并且是不易流动的。因此，可以通过加入软化处理部分9来改变反应器4，在该处理部分中存在着一切碎机7(实质上是一切割叶片装置)，该切碎机由一电动机11驱动，该切碎机可用来将生物量切成可以悬浮在水中、并便于流过输出管道3、流到系统中去的精细的碎片15。使用真菌、尤其是使用真菌孢子的能力，在系统中可使将生存的、活性的以及传染性的微生物输送到目标位置成为现实。

图2-4所示为分散生长在反应器4中的生物量的典型且重要的终端装置。在每种情况中，如图所示都是与连接器A互连的。如图2所示，生物量通过阀门10从反应器容器4内排出，并进入到管道12中，再从管道12按规定路线发送到大量的不同的独立管道系统14中去，图2所示为具有大量的安装在适当位置上的喷射头16的喷射灌溉线。灌溉线14可以是任何类型的灌溉装置，诸如滴流灌溉、喷射灌溉、中心枢轴灌溉、或者任何混和类型的系统。管道12可以是一简单管道，该管道可以同时向所有的灌溉线14提供液流，但是最好是一人工或者自动控制的管道，位于该管道中的生物量悬浮液液流可以独立并分离地按规定路线发送至不同的灌溉线14，这取决于由每一条灌溉线14服务的土壤和植被的特殊灌溉需要。灌溉顺序可以根据预定的程序是自动的，可以人工操作或者根据由安装的、近似于各种灌溉线14的传感器所确定的田地状况来进行控制，以便系统响应由每一条灌溉线所服务的、作为需要基础的不同的土壤与植被区域的需要。例如，如果图2所示的系统使用在一大型公园中，该公园具有变化的地形、露天的并受到阳光直接照射的草地、或者生长在枯竭的土壤中的植被，这些地方较公园中有树荫的或者植被生长在具有高含水易潮湿的土壤的其它地方而言，将大部分普遍地且更频繁地接受悬浮液液流。

如果需要，可以完全不需要一根管道12来运行图2所示的系统，以便图1所示的基础系统直接进料至灌溉线14内。这种类型的操作仅仅使用在极受限制的环境中，这是由于它对于不同的诸如不同的灌溉区域内的土壤状况之类的使用场所的需要，不允许有所变化。

图3所示为另一种类型的分配系统，这种分配系统尤其适用于诸如运动场、大型公园或者成行的庄稼或树木之类的大型的露天区域。在这种情况中，来自于液槽4的生物量悬浮液进入到一积累或者储存供给液槽18，再从该液槽18通过阀门20按需要分配到喷嘴22，再从喷嘴22流入到安装在卡车26上的液槽24内。可将卡车26行驶到较远的地方，并将生物量悬浮液提供给诸如成行庄稼、果园的果树或者土壤、或者大型的露天公园、或者高尔夫球场之类的事物，这些事物不适用如图2所示的用管道输送的灌溉系统。

图3所示的系统尤其适用于要用生物量液流处理的大量的分散的地块，一单辆液槽卡车26可方便地从一个地块行驶到另一个地块，并装载着足够的生物量悬浮液，以便灌溉并处理按其规定路线发送的所有的地块。

图4所示为另一种系统，该系统包括一储存液槽或者供给液槽30，液流可从该液槽流入到一管道32内，并从那儿流入到导管34，每一根导管引导至一辅助(satellite)供给液槽36，每一个供给液槽通过各种类型的灌溉处理系统38依次提供悬浮液液流。从管道32至各根导管34的悬浮液通道是由阀门40控制的，该阀门依次由控制器42控制。控制器42，以及控制图3所示的系统中的阀门20的控制器44都可成为一分离的单元，或者成为图1所示控制系统的一部分。类似地，如果需要将液流悬浮液直接从液槽4泵送到图3或者图4所示的系统内，可以从系统中去除液槽18和液槽30(分别如图3和图4所示)。然而，最好存在液槽18和30，这种由于它们可以积累液流悬浮液，以便可以按需要分散液流悬浮液，并且便于在不破坏图3和图4所示系统的操作情况下，将反应器4用于局部操作。

另外，如图4所示，如果中央系统与辅助系统46之间所涉及的距离过大，则可以去除一根或者多根系统的导管34。在这种情况中，可将悬浮液装载到一液槽卡车48内，并将该卡车行驶到辅助地点，在该地点将悬浮液从卡车的液槽输送到液槽36。

图12所示为另一种分散装置。图12的A部分所示为由一架飞机120进行分配。位于飞机机体122之中的液槽通过管道与位于飞机外壳上的喷射头124相连，然后从该喷射头将悬浮液作为喷射液128分配到所要的草地、庄稼或者其它的植物126上。当然，使用飞机进行分配尤其适用于将合成物提供到较大或者较远的区域。类似地，图12的B部分所示为一种小型的手动或者机动的装置，其大小与一台割草机相似，该装置具有一安装其上的液槽132，在其下方安装有分配器或者喷射头138，该分配器或者喷射头通过适当的装有阀门的导管与液槽132相连。其中可包含阀门控制器的一手柄134用来推动或者引导该装置130。这种类型的装置尤其适用于将合成物提供至小型或者精细的区域，如图所示为一高尔夫球场的草地136。

图5-9所示为本发明的各种终端使用场所。图5-7所示为将本发明用于土壤的处理、植被的生长和草皮的增强，同时图8和图9所示为各种水处理的形式。在图5中，灌溉系统50与图2所示的系统或者图4所示的另一种系统相连，该系统在图中由B表示。液态悬浮液通过一根或者多根导管52泵送，在该导管上安装有各种诸如喷射头54之类的灌溉装置，悬浮液从该灌溉装置喷出，并喷射到要处理的草地或者植被的各种区域上。在如图5所示的场所中，这是一个高尔夫球场，并且由来自于喷嘴54的喷射液灌溉的草地区域是水路(fairways)56和绿地58。当然，如想要的，并且取决于地形和当地气候的类型，可以使用各种灌溉系统52来灌溉凹凸不平的地面或者其它的球场(course)区域。要理解的是，可以存在着大量的导管52，并且可用各种管道以及如果需要，还可以用泵(图中未示出)来控制这些导管，所有的导管以惯用的方式灌溉高尔夫球场、公园以及类似的地方。通过处理诸如公园、运动场、公路以及铁路的公用道路的边缘、绿化地带、草地或者此类事物的其它的植被区域也可得到类似的结果。

图6所示为将本系统用于如图所示的温室的园艺中去，图6被部分地剖切。在温室中存在着各种植物生长盒或者植物生长槽66，在每一个生长盒或者生长槽中装满了泥土，并可用来生长各种植物68。本发明的系统可装在一个壳体70内，以便该温室可由一单个的独立系统直接操作。另外，可将一独立系统安装在壳体70内，并可用来不仅可以提供给这个温室64，还可以提供给附近的温室(图中未示出)，这是因为它在许多商业上的园艺操作中是常见的，具有一定数量的、极接近地安置在一起的温室，既可用于生长大量的同种植物，又可用于在不同的温室中生长各种不同的植物。另外，该壳体70可以包含图4所示的辅助单元36的其中之一。

不论位于壳体70内的的系统是基础系统或是辅助系统，将生物量悬浮液用管道输送到温室内，并将其按一种或者多种不同的惯用的途径分配给植物，这种途径包括直接进料到植物槽，如图中72所表示的，或者架空喷射植物，如图中74所表示的。其它的用于将悬浮液提供给植物的途径，诸如也可以使用连接至悬浮液系统的手持软管和喷嘴。那些熟悉温室园艺学的人员应该意识到用于将悬浮液提供给植物或者植物槽66内的底层土壤的多种方法，并且所有这些方法都适于使用本发明。

图7所示为另一个终端使用场所，为大型的农业耕作的地方。如图所示，特殊的灌溉系统76与位于B处的系统相连，并且可以使用各种不同的灌溉单元，图中所示为喷射嘴78和滴流灌溉喷嘴80。图7所示为诸如玉米、或者豆类之类的成行庄稼，但同时极易理解的是，本发明还适用于诸如小麦之类的地里的庄稼、以及诸如果树以及各种类型的坚果之类的果园或者树木的庄稼。这种系统也适用于线性灌溉系统、以及中心枢轴的并且可穿过田地移动的灌溉系统。

通过使用本方法以及来自于最初的液态进料的、被多重分配到土壤和植被区域上的微生物来进行处理，可以增强土壤的多种需要的性质。改善和增加了土壤中的固氮作用，于是可以促进庄稼收获或者其它植被的生长。提高了土壤中用于植被生长的营养素的获取量，即提高了通过植物的根部来吸收这种营养素的能力。还可以实现将生长因子、调节剂以及代谢物分散至土壤内，这样可以依次促进使用这些物质的植被的生长。相反地，可以减少或者消除抑制植被生长的土壤的不需要的性质。用微生物特殊的抗生素来处理土壤可以消除最初存在在土壤内的有害病菌，而不会对通过本方法提供给土壤的所需的微生物产生不利作用。类似地，可以消除各种有害的有机化合物或者无机化合物，诸如盐、碳氢化合物以及农药残留物，或者通过其中所提供的特殊微生物的作用来减小它们的影响。于是，可以通过本方法的处理来补救先前只能有较低的庄稼收成、贫瘠的植被支持、或者甚至缺乏可持续的植被的土壤，直至其上生长茂盛的、大量的植被，并可生长充裕的庄稼，随后紧接着通过连续地应用本方法来维持该土壤。需要明白的是，微生物、营养素、酶、代谢物以及其它的由本方法所提供的物质的量和类型将根据土壤以及所涉及的植被的类型、本方法是使用在对土壤和植被的补救或是对它们的保养上、当地的地形、是否生长可食用的庄稼以及类似的问题来改变。那些本技术领域中的熟练人员可以毫无困难地确定最佳的通过最初的液态进料提供的微生物以及其它物质的类型、产生的生物量的数量、以及对于特定的土壤或者植被的生物量的应用。

图8和图9所示为可由本发明实现的各种类型的水处理。如图8所示，本发明的系统用来纯净被污染了的井水。如图所示，一形成在地面84内、并由一可渗透的垫板(lining)86构架成的井82充满着水88。本发明的生物量悬浮液容纳在液槽90内，该悬浮液就从该液槽泵送到一浸在井中的、最好是靠近井底的分布器或者其它的分散装置92。当生物量分散到水中，并在那儿维持一段适当的时间，该生物量、微生物以及酶逐渐地消除水中的各种污染物质，以便在一段时间之后(通常是几天或者几个星期)，该井水基本上被去除污染并可使用，即可由通过入口96来抽水的泵94泵送至外部来使用该井水。倘若当土壤84中的地下水通过可渗透的垫板86时，污染物进入到井中，由于该井水88最初是纯净的，该井排水的速度应该维持在或者低于从液槽90泵送至井中的生物量悬浮液纯净进入的水的速度。

如图9所示为一由嵌入在土壤102内的一不可渗透的垫板100所形成的废水池98。生物量悬浮液容纳在液槽104内，该悬浮液就从该液槽泵送到一浸在该废水108中的分布器或者类似的分配装置106。生物量被泵送至水中，并按需要在一段必要的时间内补充，以便将污染物以及废料减少至需要的程度。该生物量将起到减少土壤中废料的含量、尤其有机土壤的作用，并同时可用来去除废料中的有毒污染物的毒性作用。可以设想的是，一单个处理池98在许多情况下是不够的，于是要处理的废料将不得不按序地输送到附加的池中去，以便进一步处理该废料，便于获得污染物、土壤和毒素减少以及消除的想要的总的比例。此外，通过本发明的生物量的处理最好与诸如加气(aeration)110以及过滤之类的惯用的废料处理方法一起使用。

在增强或者补救土壤和植被时，通过本方法进行水处理从本质上改善了水的质量。在这里，将生物量物质灌入到诸如井水或者容纳在诸如液槽之类的容器内的水之类的水中，可以通过消除或者减少有机物质和盐、以及去除毒素的作用来改善水的质量。也可以在一个更大的程度上，用于所提供的严重污染的水处理，诸如废水废料或者污染的地下水含水层。地下水也间接地受益于上述土壤的处理，由于上层土壤中活性微生物地带的存在将去除硝酸盐，并固定氨型氮，于是可以防止以一定的速度转化成硝酸盐，这个速度大于通过地方生长的植被来利用这些硝酸盐的速度。地下水的直接处理如图13所示，土壤的“活性”层25形成在本发明所含的微生物、酶以及营养素内。活性层25位于土壤分布的顶层，一般有几尺深，并且通常包括地表27。具有一喷射头29的管道和适当的泵送装置(图未示出)向下到达至含水层31，并将污染的地下水从含水层31通过入口33抽到管道内。该地下水被向外喷射37到地表27上，并从地表渗透回地下。该地下水流过活性层25，它在活性层内至少被部分地去除污染。去除污染的水继续流过深层地层或者土壤层35，直到它流回含水层。连续的泵送、喷射以及水流过活性层的通路将最后从本质上减少含水层的水中的污染程度。

虽然没有特别指明，但是还可以设想这个水和/或土壤处理的方法的其它应用场合。例如，可以理解的是，腐化(septic)液槽尤其易于由本方法来去除污染。腐化液槽的污染的水可以通过所揭示的方法来去除、处理、并回到液槽内，或者可以直接将生物量输送到腐化液槽内，或者实现某些类似的处理。类似地，将由所揭示的方法来处理的土壤实质上可以位于任何地方，并实质上用来生长任何的东西。例如，可以认识到的是，可将此方法用于增强用来放牧的土壤、或者增强住宅院子或者花园的土壤，以及商业上使用的土壤。

在本发明中使用的微生物最好借助于营养素的不断提供和足够的氧气的供给进行生长。最好不使用依赖于光合作用并由此取决于光线的存在而生长的微生物。然而，倘若想要使用这种微生物，容器4可以配备它自己的发光系统，以便提供用于生物量生长的光线，这可以通过具有由透明或者半透明材料制成的容器4，以便周围的光线可以入射到其中的生物量内，或者通过具有设置的人造光，这种人造光聚焦至生物量内来实现。

微生物的生长还可由容器内的含水生物量的机械搅拌来进行辅助，借助于使用机械搅拌器或者含水生物量通过一外部再循环导管(图未示出)进行再循环。再循环与搅拌器的使用在生物量容器中是较普遍的，那些本技术领域中的熟练人员将较好地意识到适用的技术与设备以及如何使用。无论是搅拌器或是再循环产生的湍流度(turbulence)必须维持在相对低的程度之中，以避免切断微生物生物量的降解，尤其在微生物生物量朝着每一生长周期的终端浓缩时。

包含在生物量的各种典型物质为不同种类的微生物，可以是单一的或是位于含水悬浮液中的各种混和物内，连同适当的营养素以及酶。许多这样的微生物、营养素以及酶在商业上是作为专利产品来出售的。那些本技术领域中的熟练人员能够通过选择那些提供所需的种子处理功能、生长的增强、疾病抵抗力和/或害虫抵抗力的物质来确定适合于他们需要的物质。例如，巴西偶氮基螺菌属(Azospirillum brasilense)适用于在青草上的非共生(non-symbiotic)的氮固定(nitrogen fixation)，和加强籽苗的形成。根瘤菌亚属(Rhizobium ssp.)适用于在豆荚中的共生的氮固定。另一方面，芽胞杆菌属(Bacillus)的种类藓样芽胞杆菌(licheniformis)、枯草芽胞杆菌(subtilis)和多粘芽胞杆菌(polymyxa)适用于诸如聚合(aggregate)形成以及稳定之类的总的土壤的改善。另外，大多数类型的芽胞杆菌属种类适于作为产生用于茅草和/或碎石的去除的有机物的多纤维素酶(hyper-cellulase)。胶枝霉亚属(Gliocladium spp.)提供了控制诸如根腐烂和真菌疾病、植物塞欧莱(phytophthora)之类的疾病，并且木霉亚属(Trichoderma spp.)既适于作为广谱疾病控制微生物，也适于作为产生有机物的多纤维素酶。

其它有用的微生物的例子包括诸如由Brock等人所著的《微生物生物学》(1988年第五版)中的第18.6节所述的古细菌(Archaebacteria)之类的耐热(thermophile)；使用碳氢化合物作为诸如假单胞杆菌(Pseudomonas)和分枝杆菌(Mycobacterium)(Brock等人，第16.23节)之类的营养素的微生物；诸如固氮菌属(Azotobacter spp.)、蓝细菌(Cyanobacteria)以及多粘芽胞杆菌(Bacilluspolymyxa)(Brock等人，第16.24节)之类的固氮菌；以及诸如盐杆菌属(Halobacterium)(Brock等人，第19.33节)之类嗜盐微生物(halophile)。附加的典型微生物是由一种在商业上实用的、由得克萨斯州的Natural Oxygen Products of E1Paso出品的商标为“AG-14”的、并在美国专利3,855,121号中描述的微生物产品来举例说明的氧产生菌。类似的微生物包括假单胞杆菌、黄杆菌属(Flavobacterium)、艾格列那属(Euglina spp.)以及上述的三种芽胞杆菌属种类。例如，可以参见Brock等人所著的第19.15节、第19.20节、和第19.26节，以及Moore等人所著的《生物科学》(1963)中的248-249页。

现已已知了许多的微生物营养素和酶，例如那些通过一种商业上实用的、由加利福尼亚州的Westbridge Company of Carlsbad出品的商标为“BNB-931”的产品，以及一种商业上实用的、商标为“Sun-Up”的螯合(chelated)产品来举例说明的微生物营养素和酶。“Sun-Up”中的螯合介质是柠檬酸。起到杀虫剂、杀真菌剂、代谢物和/或除草剂作用的微生物也是部分的生物量。在这个方面，尤其可使用一种较佳的产品是一种杀霉的/杀线虫(nematocidal)的产品，其中的活性组分是布厄克后德瑞阿塞配斯阿(Burkholderia cepacia)，威斯康星州类型，浓度为105细胞/克。该产品在商业上是实用的，并且由加利福尼亚州的CCTCorporation出品，其商标为“Deny”。另一种可使用的产品是由明尼苏达州的Encore Technologies，Inc.出品的“Azo-Kote”，它将巴西偶氮基螺菌属作为其活性组分，并且它适用于非共生的氮固定。

上述仅仅是各种可包含生物量的物质的例子，并不是用来限制本发明的范围。它是用来包括，本发明的原理部分，近来已知的和商业上实用的微生物、酶、以及营养素，和那些具有类似功能的、变得实用并且被证实将来可用于种子处理应用场合上的微生物、酶、以及营养素。

显而易见地，本发明还具有许多在上面没有明显描述的实施例，这些实施例都清楚地落在本发明的范围和精神之中。因此，上面的描述仅仅是用来示范的，而本发明的范围只是由附加的权利要求来限制的。

Claims (27)

1.一种用于补救和增强土壤或者水的方法，包括：

形成一微生物及其营养素的浓缩含水悬浮液；

将所述含水悬浮液灌入到位于一容器内的大量的水中；

将位于所述容器中的所述大量的水与分配其中的所述悬浮液维持在一温度上，并维持一段足够的时间，以便所述微生物至少以部分的所述营养素为能源，再生并倍增至一容纳所述营养素的剩余量以及所述水中的所述微生物的增加量的浓缩生物量；

此后，分配来自于所述容器的所述生物量，并将所述生物量分散至土壤或水；以及

维持所述微生物与所述营养素的所述剩余物活性生存一段足够的时间，以便增强所述土壤或水的预定的需要的特性，或者减弱所述土壤或水的预定的不需要的特性。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述含水悬浮液还包括酶、植被生长因子、植被生长调节剂、抗生素或者代谢物。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：包括大量的所述浓缩的含水悬浮液。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：在所述多数中的第一独立悬浮液包括不同于在所述多数中的第二独立悬浮液中的成分的成分。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于：在生物量生长周期中，将所述第一和第二悬浮液在不同的时刻灌入到所述大量的水中。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：包括大量的所述容器，每一所述容器包含一种处于一生长阶段上的生物量，所述生物量与其它容器中的生物量不同，或者在每一容器内没有生物量和水，而正准备加入水，接着将含水悬浮液灌入到所述水中，并引起生物量的生长。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于：容器的准备、水的加入、生物量的生长以及生物量的分配的周期对于所述多数中的每一个容器都存在。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于：所述多数中的至少一个容器比至少任一个所述多数中的容器处于所述周期中的不同点上的任何时刻。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述微生物包括具有不确定生长的种类。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于：还包括浸软由所述物质所组成的生物量，以便将所述生物量切碎成为适于在液态悬浮液中流动的部分。

11.如权利要求1所述的方法，其特征在于：将所述生物量分散到土壤上。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于：所述土壤支撑着草地、田里的庄稼、装饰用的植物、成行庄稼或者树木庄稼。

13.用于补救和增强土壤或者水的设备，包括：

一用于微生物及其营养素的浓缩的含水悬浮液的盛液器；

一大于所述盛液器的容器，并且两者之间存在着一液体导管；

一用于将所述含水悬浮液通过所述导管移动，并将所述含水悬浮液灌入至大于所述含水悬浮液液量的水量中的灌液器，所述灌液器位于所述容器之中；

在存在所述营养素的情况下，用于在产生并维持一段时间的位于所述容器中的、传导至所述微生物的再生及生长的条件的操作装置，以便所述微生物在所述期间倍增至包含所述分配在容器水中的微生物的含水生物量；以及

用于将含水生物量从所述容器移出的分配装置；

以便所述含水生物量能基本上被分散到土壤或者水中，并且位于其中的所述微生物维持活性生存一段足够的时间，以便增强所述土壤或水的预定的需要的特性，或者减弱所述土壤或水的预定的不需要的特性。

14.如权利要求13所述的设备，其特征在于：包括大量的所述盛液器，每一盛液器具有一独立的灌液器，并传导至所述容器。

15.如权利要求14所述的设备，其特征在于：还包括一控制器，以便调节所述含水悬浮液灌入到所述容器中的速度与工作时间(timing)。

16.如权利要求13所述的设备，其特征在于：所述容器与大量的所述盛液器相连，每一所述盛液器适于一种微生物生物量隔离位于其它的所述多数的盛液器中的微生物生物量生长。

17.如权利要求16所述的设备，其特征在于：所述容器与所述大量的盛液器容纳在一单个壳体内。

18.如权利要求13所述的设备，其特征在于：还包括液体运输装置，以便将所述分配的含水悬浮液从所述容器输送到所述土壤或者水处。

19.如权利要求18所述的设备，其特征在于：所述运输装置包括一液体导管和喷嘴，以便将所述含水生物量喷射到所述土壤或者水上。

20.如权利要求18所述的设备，其特征在于：所述运输装置包括一交通工具，所述交通工具具有一液槽，所述含水生物量装载在所述液槽内，以便将其输送到所述土壤或者水处。

21.如权利要求20所述的设备，其特征在于：将所述含水生物量直接从所述液槽分散至所述土壤或者水处。

22.如权利要求20所述的设备，其特征在于：所述交通工具包括一飞机、卡车、拖车或者手动或制导机动(guided mobile)装置。

23.如权利要求13所述的设备，其特征在于：当向所述容器连续地提供所述含水悬浮液时，将所述生物量从所述容器连续地分配；以便所述容器中的含量不会枯竭。

24.一种用于补救和增强土壤或者水的方法，包括：

形成一微生物及其营养素的浓缩含水悬浮液；

将所述含水悬浮液灌入到位于一容器内的大量的水中；

将位于所述容器中的所述大量的水与分配其中的所述悬浮液维持在一温度上，并与营养素维持在一起一段足够的时间，以便所述微生物至少以部分的所述营养素为能源，再生并倍增至一容纳所述营养素的剩余量以及所述水中的所述微生物的增加量的浓缩生物量；

此后，分配来自于所述容器的所述生物量，并将所述生物量分散至土壤或水；以及

在土壤或者水中，维持所述微生物与所述营养素的所述剩余物活性生存一段足够的时间，以便增强所述土壤或水的预定的需要的特性，或者减弱所述土壤或水的预定的不需要的特性。

25.如权利要求24所述的方法，其特征在于：连续地分配所述浓缩生物量，并且向所述容器连续地提供营养素，以便将所述浓缩生物量的浓度维持在大约恒定的浓度上。

26.用于补救和/或增强土壤或者水的设备，包括：

一用于微生物和/或其营养素的浓缩的含水悬浮液的盛液器；

一大于所述盛液器的容器，并且两者之间存在着一液体导管；

一用于将所述含水悬浮液通过所述导管移动，并将所述含水悬浮液灌入至大于所述含水悬浮液液量的水量中的灌液器，所述灌液器位于所述容器之中；

用于在产生并维持一段时间的位于所述容器中的、传导至所述微生物的再生及生长的条件的操作装置，以便所述微生物倍增至包括位于过量营养素内的所述微生物、并分配至容器水中的含水生物量；以及

用于将含水生物量从所述容器移出的分配装置，以便所述含水生物量能基本上被分配到土壤或者水中，并且位于其中的所述微生物维持活性生存一段足够的时间，以便增强所述土壤或水的预定的需要的特性，或者减弱所述土壤或水的预定的不需要的特性。

27.如权利要求26所述的设备，其特征在于：所述分配装置连续地分配所述含水生物量，并且所述操作装置连续地向所述容器提供营养素，以便将所述含水生物量的浓度维持在大约恒定的浓度上。

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