微生物除臭技术在污染治理中的应用研究_张煜婷.pdf

第 1 期第 53 卷工业微生物作者简介：张煜婷（2002.02），女，汉，河南罗山人，河北工业大学生命科学与健康工程学院，生物医学工程专业 2020 级本科在读，研究方向：生物医学工程。E-mail：。微生物除臭技术在污染治理中的应用研究张煜婷河北工业大学生命科学与健康工程学院，天津 300000摘要：恶臭污染在大气污染中占比最多，严重影响了周围人群的身心健康。文章主要对微生物除臭原理、过程和研究现状进行概述，并从禽畜养殖、污水治理和垃圾处理三个角度对微生物除臭技术的应用进行探讨，研究结果对推动微生物除臭在环保领域的发展具有一定的参考价值。关键词：微生物除臭；禽类养殖；污水治理；垃圾处理doi：10.3969/j.issn.1001-6678.2023.01.0130引言恶臭是一种刺激人体嗅觉器官、引起人们不愉快以及损坏人的生活环境的气体，属于特殊的大气污染，其组成成分复杂，形成原因多样，具有季节性、复杂性和个体耐受性等特征。据有关调查显示，禽畜养殖、生活垃圾和污水是三个重要的恶臭来源。微生物具有繁殖迅速、容易培养、对环境的适应性强和易变异等特性，微生物除臭是 20 世纪 50 年代出现的一种新型除臭技术，其利用自然界中的微生物或人工培育的微生物，将恶臭物质降解为无味、无害的产物，能从根本上抑制臭味的生成，相较于物理法除臭和化学法除臭具有无可比拟的优越性和安全性。1相关理论概述1.1 微生物除臭主要技术微生物除臭技术按其在除臭作用中的存在形式可以划分为生物洗涤法、生物过滤法、生物滴滤法和生物菌剂法四种，同时也是目前应用最广泛、工艺最为成熟的生物除臭技术。此外，根据恶臭气体的去除与产生之间的物理位置关系，微生物除臭又可以分为异位除臭和原位除臭，异位除臭如生物洗涤法、生物过滤法、生物滴滤法等，原位除臭常见的如生物菌剂法1。1.2微生物除臭过程微生物除臭过程是通过气体扩散和生物化学作用共同完成的，可以分为水溶性恶臭气体去除和疏水性恶臭气体去除两类。其中水溶性恶臭气体的除臭过程可以分成 3 个阶段：第 1 阶段，使臭气与水接触，溶解于水中，实现了从气相到液相的扩散；第 2阶段，通过不同浓度差的推力和微生物的吸附作用，将溶解于水中的恶臭成分吸收到微生物细胞内；第3 阶段，通过微生物将臭味物质转化为养分或能量，最终实现除臭目的。疏水性恶臭气体去除可以通过气相直接转移到生物膜相，或者通过有机相、固相等中间相，再被微生物吸附到细胞内，最后通过代谢彻底去除1。2微生物除臭技术在禽畜养殖中的应用禽畜养殖过程中排放的 NH3、H2S 和挥发性有机物(VOCs)等恶臭气体对环境、人和动物的健康造成了严重的危害。养殖场恶臭气体可以从源头减量、过程控制和末端堆肥减排 3 个方面进行控制。2.1源头减量源头减量是在禽畜饲料中加入微生物制剂，以减少臭气排放；其基本原理是在饲料中加入微生物制剂，微生态制剂也称为活菌制剂或生菌剂，具有能降低脲酶、尿素氮、尿酸、胆固醇等恶臭气体的前体物质含量的特性，可以增加禽畜肠道中的有益菌数量，从而提高禽畜对饲料中养分的利用率。利用禽畜自身的生理代谢功能，将有害气体如 NH3、H2S、CH4等作为禽畜养分，增加禽畜对饲料中的蛋白质等养分的吸收率，调整肠道内的有益微生物数量，从而抑制土著菌落的增殖，减少废气的排放量。在源头控制第 53 卷第 1 期2023 年 2 月工业微生物Industrial MicrobiologyVol.53 No.1Feb.202342-第 1 期第 53 卷上，余苗等2提出日粮淀粉对动物肠道微生物菌群结构的影响、减少臭气排放的可能机制；盛瑜等3阐述了使用“发酵豆粕”在减少鸡场臭气产生方面的运用及其可能出现的效果。在禽畜养殖中，利用微生物制剂中的有益菌种，特别是乳酸菌，可以提高免疫细胞的数目，在体内形成一层保护性薄膜，通过阻断病原菌的入侵，增强动物的免疫力。2.2过程控制过程控制是指在动物饲养的过程中通过微生物繁殖将氨、硫化物等恶臭气体作为营养物质被禽畜吸收利用，从而减少养殖场内外的臭味。在过程控制研究上，张英涛5使用复合微生物除臭剂进行除臭实验，结果显示，生物除臭剂在大气环境下对猪粪中 NH3和 H2S 的去除率可达 76.13%和 82.61%；在密闭环境试验中的去除率可达 80.48%和 68.42%；赵娟娟6喷洒 3 种除臭剂（腐熟发酵剂、污水处理剂和植物提取液）对育肥羊前期粪便（干粪）和后期粪便（稀粪）的氨气（NH3）去除效果进行对比分析，结果显示 3 种除臭剂均有除 NH3作用，但喷洒低剂量的腐熟发酵剂效果最好。过程控制恶臭气体的主要方法有：喷洒微生物除臭剂、放置微生物除臭滴滤器以及改善管理等。这 4 种除臭方法又可以分为两类：一类是通过喷洒在垫料、地面上的微生物制剂中的有益菌群和有害菌群进行竞争，抑制有害菌的生长、繁殖，从而减少臭味的排放，如通过喷壶在养殖区喷洒微生物除臭剂，操作简便、快捷，可以有效地减少禽畜舍内的臭味；另一类是将微生物除臭剂与养殖场大气中的有害气载微生物相结合，从而有效地抑制气载病菌的滋生，如除臭微生物滴滤器，将物理除臭和生物除臭相结合，利用附着在惰性填充料表面的微生物将恶臭气体传递到生物膜后，与膜内的微生物发生生化反应，从而降解空气污染物4。2.3堆肥减排堆肥减排是通过微生物之间的共生、繁殖及协同作用抑制腐败微生物及病原菌的繁殖，并将粪便中的有机物分解为乳酸、乙酸等小分子酸性物质，从而减少恶臭气体的释放。禽畜养殖的堆肥减排技术包括粪便发酵、负压风机末端处理、生物发酵床等。粪便发酵技术是通过调节堆肥中的碳氮代谢，使其转化为芳香型的小分子有机物，并将粪便中的有机物和腐殖质进行分解，减少氮气的挥发性，以减弱臭味。负压风机的末端除臭技术是将生物除臭和物理除臭有机结合，气流中的多数颗粒物被挡网拦截后，喷洒在沉降室的除臭剂能够利用附着于颗粒物上的恶臭气体和病原微生物参与自身的生理代谢，从而达到消除恶臭气体的目的。微生物发酵床技术是将微生物制剂与木屑、秸秆等材料混合，利用微生物降解消化禽畜粪便和排泄物，从而达到禽畜粪便的就地减量处理。这两种处理方式基本上可以很好地解决禽畜养殖对周围环境的直接污染，但是一次投入、运行费用高且缺乏安全性评价2。3微生物除臭技术在污水治理中的应用污水处理中的恶臭气体主要来自两个方面：（1）废水中的有机溶剂、衍生物及其他易挥发的臭味组分；（2）微生物群体在生化反应的作用下，使废水中的有机物分解，从而形成恶臭物质。在微生物污水恶臭的处理上，贾体沛7从微生物、营养液、pH 和填料4 个方面对生物除臭剂的影响因素进行了分析，对 3个典型的工程实例进行了剖析，并对其中存在的问题进行了总结归纳；郭学彬8通过对废水处理过程中的恶臭气体进行分析，发现在曝气沉沙池中硫化氢的含量最高，处理后的浓度小于 1.5 mg/m3。进水区的氨气浓度高，经过处理后氨气的浓度大大降低，曝气沉沙池中的恶臭气体浓度最高，处理后的恶臭气体浓度 OU 值最高只值达 101，除臭效果良好；马文林9从源头和终端治理两个方面论述了城市污水处理厂的生物臭气治理技术，并对各种设备的除臭技术进行了归纳，介绍了一种新型污水治理工艺。微生物对废水进行就地处理，可以从根本上消除废水中的异味，降低废水的处理成本，但目前来看，微生物处理废水时，主要考虑到废水处理后水质和污泥的减量效果，而对臭气的去除则是附带工作。所以，目前废水处理厂治理恶臭的主要手段是利用生物滤池等进行异位处理。4微生物除臭技术在垃圾处理中的应用近年来，国内许多学者都将目光投向了利用生物除臭剂来处理堆填区的臭气问题。唐建等10针对垃圾填埋场的臭味问题，提出了利用自然条件筛选张煜婷：微生物除臭技术在污染治理中的应用研究43-第 1 期第 53 卷工业微生物出具有除臭作用的优良菌种，配制出除臭剂并投入准好氧型生物反应器填埋场中，以研究优势除臭菌剂对土壤中硫化氢、氨气的去除率和微生物性能的影响；石超11在重庆一处垃圾填埋场的蔬菜、厨余垃圾中喷洒了微生物药剂与水的混合液，并对工作面及工厂边界处的氨、硫化氢及恶臭气体进行了检测。结果显示：在春季、夏季、秋季，微生物对臭味的去除效果显著，而冬季的氨氮、硫化氢、臭味的浓度则相对较低；通过室内除臭实验和室内垃圾除臭实验，发现菌群 1（以干酪乳杆菌和啤酒酵母为原料）的除臭效果最佳，实验室中氨气的去除率为 88.3%，硫化氢的去除率为 75.3%；发现菌群对生活垃圾的恶臭也有一定的抑制作用；吴义诚等12研究了生活垃圾中NH3、H2S 和芳香类恶臭气体的处理效果。结果显示：复配除臭菌剂处理 10 min，NH3和 H2S 的去除率分别为 91.4%和 90.3%，二甲基二硫、异丁烯、甲苯、硫酸二甲基 4 种臭气的去除率分别为 76.5%、81.0%、90.3%和 71.3%，除臭性能较好，可以应用于环境生物除臭治理。随着垃圾分类政策的实施，针对高水分、高油脂、易腐烂、散发异味的生活垃圾，开发出一种能有效阻断臭气来源和减少臭味的微生物抑制剂，是目前亟需解决的问题13。5结语科技的发展、城市化进程的不断推进不可避免地带来了一定的污染，在发展的同时，如何高效地处理已经存在的污染，是当前社会迫切需要解决的问题。从环保技术的角度来看，微生物除臭技术的应用不仅能满足环境治理的多元化需求，而且还能促进环保工作的持续发展。参考文献1 马石霞,摆倩文,周魏,等.微生物除臭剂应用于畜禽养殖场的研究现状 J.浙江农业学报,2021,33(08):1552-1564.2 余苗,陈卫东,邓盾,等.日粮淀粉对猪肠道微生物和臭气排放调控的研究进展 J.家畜生态学报,2018,39(09):1-6.3 盛瑜,唐遗君,李峰,等.农村中小蛋鸡场臭气的成因及防控 J.养殖与饲料,2017(12):31-32.4 余鹏举,曹先贺,王宏志,等.微生物在恶臭污染治理中的研究及应用 J.微生物学通报,2021,48(01):165-179.5 张英涛,张宗源,冯印印,等.生物除臭剂在生猪养殖场的应用及其急性毒性评价 J.家畜生态学报,2022,43(08):77-81.6 赵娟娟,谷晓杨,车大璐,等.喷洒不同除臭剂对育肥羊粪便氨气的去除规律研究 J.家畜生态学报,2022,43(01):59-64.7 贾体沛,王灿,张亮,等.城镇污水处理厂生物除臭技术的关键影响因素及案例分析 J.环境工程学报,2022,16(04):1074-1082.8 郭学彬,常江,赵珊,等.污水处理厂恶臭气体产排规律及除臭菌群分布研究 J.环境保护科学,2022,48(02):102-108.9 马文林,刘文其,郭丽平.城市污水处理厂恶臭气体处理技术的研究进展 J.应用化工,2022,51(09):2747-2755.10 唐建,唐恒军,司马卫平,等.生物除臭菌剂除臭效能及其对微生物影响研究 J.四川轻化工大学学报(自然科学版),2021,34(05):26-32.11 石超,邓华林,王金,等.微生物药剂用于垃圾填埋场除臭实验研究 J.低碳世界,2022,12(01):34-36.12 吴义诚,杜闫彬,傅海燕,等.除臭微生物的复配及其性能评价 J.厦门理工学院学报,2016,24(05):109-112.AbstractOdor pollution accounts for the largest proportion of air pollution,which seriously affects the physical and mental healthof people around.Microbial technology has many advantages in environmental pollution treatment,such as wide application scope,lowcost,short effective period and small secondary pollution.This paper mainly summarizes the principle,process and research status ofmicrobial deodorization,and discusses the application of microbial deodorization technology from the perspectives of livestockbreeding,sewage treatment and garbage treatment.The research results have certain reference value for promoting the development ofmicrobial deodorization in the field of environmental protection.Key wordsmicrobial deodorization;poultry farming;sewage treatment;waste treatmentApplication of Microbial Deodorization Technology in Pollution ControlZHANG YutingSchool of health sciences and Biomedical engineering，Hebei University of Technology，Tianjin 30000044-