生物除臭技术的研究与应用论文

微生物在宠物中的应用 关键词：微生物 除臭剂 益生菌 摘要：微生物除臭技术是利用能够转化或者降解恶臭物质的特殊微生物的高效吸附、吸收和降解作用对生活污水、生活垃圾和宠物散发出的异味等散发的含硫、含氮等恶臭气体进行净化，将硫化氢、硫醇和氨气等恶臭成分转化为无害无臭的物质。益生菌系一种对动物有益的细菌，它们可直接作为食品添加剂服用，以维持肠道菌丛的平衡。 微生物除臭技术 微生物除臭是20世纪50年代开发的一种脱臭技术。微生物除臭技术是利用能够转化或者降解恶臭物质的特殊微生物的高效吸附、吸收和降解作用对生活污水和生活垃圾等散发的含硫、含氮等恶臭气体进行净化，将硫化氢、硫醇和氨气等恶臭成分转化为无害无臭的物质，达到改善空气质量、保护人民身体健康的目标。 生物除臭的发展状况最早利用微生物处理恶臭的报道是1957年的“利用土壤微生物处理H2S废气”的美国专利。70年代后，各国开始在这一领域开展广泛研究，其中日本、德国取得的成就最为显著，主要研究内容包括脱臭的基本原理和方法、装置设备及操作工艺条件、能降解臭气的微生物种群和其在填料表面形成生物膜的条件、生物吸收剂的成份等。80年代以来，国外已有部分微生物除臭的产品和设备开始运用于治金、石油、化工、屠宰、污水处理等实际中，并取得明显效果。有效微生物种群是由日本琉球大学比嘉照夫教授研制开发的新型复合微生物菌剂。它对环境除臭具有较明显的效果，这可能与有效微生物种群中含有光合细菌群有关。光合细菌作为有益菌群，一方面抑制了腐败细菌的生长，改善有机物的分解途径，减少NH3和H2S的释放量和胺类物质的产生；另一方面它又可利用H2S作氢受体，消耗H2S，从而减轻环境中的恶臭，减少蚊蝇孳生。 微生物法除臭的原理恶臭物质的活性基团一旦氧化,气味就消失。一般认为微生物处理臭气的基本原理是利用微生物把溶解水中的恶臭物质吸收于微生物自身体内,通过微生物的代谢活动使其降解的一种过程。基本上分为三个过程:①恶臭气体的溶解过程,即由气相转变为液相的传质过程;②溶于水中的臭气通过微生物的细胞壁和细胞膜被微生物吸收,不溶于水的臭气先附着在微生物体外,由微生物分泌的细胞外酶分解为可溶性物质,再渗入细胞;③臭气进入细胞后,在体内作为营养物质为微生物所分解、利用、使臭气得以去除。恶臭物质的生物降解是该过程的限速阶段,可见微生物处于生物脱臭的核心地位。微生物消化吸收恶臭物质后产生的代谢物再作为其他微生物的养料，继续吸收消化，如此循环使恶臭物质逐步降解。真菌生长速度快，形成的菌丝网可有效增大与气体的接触面积，适用于难溶性臭气。从微生物除臭的原理可知,微生物除臭是多种微生物共同作用的结果。多种微生物共同作用更有利于吸收、分解产生的SO2、H2S、CH4等具恶臭味的有害气体。同时,这些微生物又可以产生无机酸,形成不利于腐败微生物生活的酸性环境,并从根本上降解分解时产生恶臭气体的物质。（1）脱氮除臭生物除氮法的应用较广,处理底物的范围大,产物为氮气,无二次污染。包含硝化反应:2NH4++3O2=2NO2-+2H2O+4Ｈ+,2NO2+O2=2NO3;脱氮反应:2NO3+10H++10e=N2+4H2O+2OH— 。硝化细菌可以进行上述生物反应。日本福冈县一机构利用土壤、发酵鸡粪、活性污泥中培养出的微生物,使鸡舍排出的恶臭气只需停留便可使氨减少到15mg·L-1的低浓度。（2）脱硫除臭光合细菌的脱硫反应为：2H2S+CO2+hv=2S+H2O+[CH20]，H2S+2CO2+2H2O+hv= H2SO4+2[CH20]；好气微生物的脱硫反应为：2H2S +O2=2H2O+2S，2S+3O2+2H2O=2H2S+O4。发现H2S首先被转化为单质硫,再转化为硫酸且硫酸为主要产物。硫氧化分中性、酸性和嗜酸性。氧化亚铁硫杆菌等化能自养菌是脱除无机硫的主力,但自然界中去除有机硫的菌株极少,多为经变异处理的异养菌,厌养脱硫菌的研究更少。国外从不同生境中分离高效脱硫菌,如日本的研究者从活性污泥中分离出分解甲基醚的氧化硫细菌(Thiobacillus thioparus)。测定这种菌对甲基醚的分解是把这种菌吸附在泡沫塑料上,采用填料塔方式的脱臭装置,空塔线速度为·s-1,其对硫化氢、甲基硫醇、甲基硫醚有很好的去除效果。在缺氧条件下,氮与硫的联合去除的反应如下：2H2S+2NO3=SO4+S+N2+ 2H2O，两者因为中和作用吸收会更快。 微生物抗菌除臭的意义和存在的问题 近年来恶臭污染会对人体产生不容忽视的危害以及各国对恶臭造成的环境污染的关注,对恶臭的处理研究也日益活跃。虽然微生物脱臭法的历史尚短、部分工作还停留在实验阶段，但由于其具有传统方法不可比拟的优势性和安全性，发展潜力和应用前景相当广阔。微生物抗菌除臭技术及微生物抗菌除臭剂在研究与应用中的意义及优势如下：（1）纯绿色环保性质。由于微生物除臭技术是利用能够转化或者降解恶臭物质的特殊微生物的高效吸附、吸收和降解作用对恶臭气体进行净化，化恶臭为无臭。不含任何化学药品，也不含转基因产品成份，不会造成二次污染，代表着生物环保产业发展的未来方向。 （2）处理功效高。运用微生物除臭技术大大增强了其处理污染的功效，与一般化学方法和生物方法相比较，微生物除臭技术对有机物的降解速度是传统方法的100倍。污染物在投放微生物除臭剂，可迅速祛除臭味，净化水质，降低COD、BOD5、氨、氮等指标。 （3）适应性更广。微生物除臭技术特别是混菌微生物除臭剂降低微生物生存条件要求，增强适应性，减少过滤，适应多种温度和pH值范围，在低氧环境中也能有效发挥作用。 （4）更有针对性。微生物除臭技术可广泛适用于不同领域、不同用途和不同的污染环境；并可根据具体治理对象的具体情况，专门研发出针对性的、最具效力的配方。 （5）治理成本最低。微生物除臭技术品具有标本兼治的特点，不用征地建厂或购买庞大设备，综合治理成本和动态投资成本最低，而治理效果显著。（6）化害为益。以前认为不能回收利用污染物，城市污水厂的污泥经微生物除臭制成肥料，如氨和硫酸化合成硫酸铵肥料，其中各种元素可被植物吸收；提高了污泥中有机碳的利用率；而且脱臭微生物大多是土壤中的有益菌群。 （7）微生物除臭剂与传统化学产品比较。每种化学产品都是针对性强的产品，当遇有复杂的其他化学基质时，便会失效；使用化学产品之后，在水体中总有化学残留物，它可能带来副作用或新的污染；使用化学产品可掩盖臭味，却不能改变臭味的生成或阻止其散发。微生物除臭技术是利用自然分解和在分解过程中的积极生化作用，不会产生上述问题。（8）微生物除臭剂与传统生物净化剂相比。微生物除臭技术可以极大祛除臭味，使液体状污物、有机物质迅速新陈代谢，减小固体物质体积，快速净化被污染物质。微生物脱臭法具有传统方法所不可比拟的优越性,如处理效率高、无二次污染、所需的设备简单、易操作、费用低廉、管理维护方便等,其发展潜力和应用前景是相当广泛的。但是由于受研究和发展时间的限制,微生物脱臭尚有许多亟待解决的问题,主要有:①适合于特定恶臭有机物降解的微生物菌种筛选和驯化的方法;②恶臭气体的去除率与工艺参数之间的关系还需要定量化;③装置与设备的设计制造和施工还需规模化;④对高浓度的恶臭废气、复杂的混合气体处理还有待研究;⑤混菌发酵工艺有待优化。抗菌除臭微生物的种类除臭菌株主要是光合细菌类、醋杆菌类、乳杆菌类、芽孢杆菌类、假单胞菌属、链球菌类、酵母菌、丝状真菌以及放线菌类，共计12个属73个种的微生物。现就主要种属的除臭菌简介如下：(1)光合菌群光合细菌(Photo Synthetic Bacteria 简称：PSB)属细菌中的一类，有紫硫菌、绿硫菌、紫色非硫细菌和绿色非硫细菌。本实验室分离到的兼性厌氧菌主要是紫色非硫细菌，属原核生物界，光能异养型原核生物门，红色光合细菌纲，红螺菌目(Rhodospirillales)，红螺菌科(Rhodospirillaceae)，红假单胞菌属(Rhoropseudomonas)和红螺菌属（Rhodospirillum）。光合菌群(好气性和嫌气性)，如光合细菌和蓝澡类。光合菌群由自养微生物分离而来，具有化害为利的特殊功能，即可将有害物质转变成为无害物质，并以植物的分泌物、有机物、有害气体（硫化氢等）及二氧化碳、氨等为基质，合成糖类、氨基酸类、维生素类、氨素化合物和生理活性物质等，是肥沃土壤和促进动植物生长的主要组成部分。光合菌群的代谢物质可以被植物直接吸收，也可以成为其它有益微生物的营养物质。因此，随着光合菌群的增殖，其它有益微生物也相应增殖。(2) 乳酸菌群乳酸菌（LAB,Lactic acid bacteria）是一类能从可发酵碳水化合物（主要指葡萄糖）产生大量乳酸的细菌的统称，目前已发现的这一类菌在细菌分类学上至少包括18个属，主要有：乳酸杆菌属（Lactobacillus）,双歧杆菌属（Bifidobacterium），链球菌属（Streptococcus）等,本实验主要筛选的主要是乳酸杆菌属（Lactobacillus），链球菌属（Streptococcus）的若干个种。乳酸菌群（嫌气性）它以摄取光合细菌、酵母菌产生的糖类等物质为基础，制作乳酸。乳酸具有很强的杀菌能力，能有效抑制有害微生物的活动，以及有机物的急剧腐败分解。乳酸菌能够使常态下不易分解的木质素和纤维素等变得容易分解，并且消除未分解有机物产生的种种弊端，在有机物发酵分解上发挥突击队的重要作用，它将未腐熟的有机物质转化成对动植物有效的养份。乳酸菌的另一个重要作用，就是能够抑制连作障碍产生的致病菌增殖。一般情况下，致病菌如果增加，植物就会衰弱，有害线虫也会急剧增加。乳酸菌抑制了致病菌的活动，有害线虫也逐渐消失。(3) 假单胞菌类本实验从土壤中分离到具有很强抗菌除臭能力的一株荧光假单胞杆菌陕西变种（Pseudomonas fluorescens var shanxigensis）。荧光假单胞杆菌广泛存在于土壤中，是定殖于植物根际的优势细菌种群。由于此类细菌大量存在于植物根围，又称根际细菌（Rhizobacteria）。此类细菌以其分布广泛、适应能力强、繁殖速度快、易于人工培养、对许多病原菌具有很强的拮抗作用，成为近年来报道最多、最具生防潜力和应用价值的生防菌。 (4) 酸母菌群酸母菌群（好气性）它利用氨基酸、糖类及其它有机物质产生发酵力，产生出促进细胞分裂的活性化物质。酵母菌菌群中对于促进其它的有效微生物（如乳酸菌、放线菌）增殖所需要的基质（食物）的生产提供重要的给养保障。此外，酵母菌生产的单细胞蛋白是动物不可缺少的有效养份。(5)放线菌群放线菌（好气性）是细胞和霉菌的中间形态。它从光合细菌中获取氨基酸、氨素等作为基质，产生出各种抗生物质，可以直接抑制病原菌。它提前获取有害霉菌和细菌增殖所需要的基质，从而抑制它们的增殖，并创造出其它有益微生物增殖的生存环境。放线菌和光合细菌组成的混合菌群，其抑菌作用比单一放线菌成倍增加。另外，被放线菌分解的物质容易被动植物吸收，从而增强动植物对各种病害的抵抗性和免疫性。 (6)醋酸菌群醋酸杆菌（好气性）它是氨素合成中具有代表性的微生物。它从光合细菌中摄取糖类固态氮，然后一部分供给植物，另一部分再还给光合细菌，形成好气性和嫌气性细菌结构的共生态。 新型微生物抗菌除臭菌系的发酵工艺研究微生物抗菌除臭菌系是一种新型复合微生物活性菌群。它由光合菌类、醋酸杆菌类、放线菌类、乳酸菌类、酵母菌类及假单胞菌类六大菌群微生物组成的一个功能群体，如何将上述好气性微生物和嫌气性微生物按一定的比例加以混合培养,形成多种多样的微生物群落，各微生物在其生长过程中产生有用物质及其分泌物形成相互生长的基质和原料，通过相互共生、增殖关系形成一个组成复杂、结构稳定、功能广泛的具有多种多样细菌的微生物群落的生物菌群，是一个非常复杂的待解决的问题，其本身的生产工艺更表现出世界性的高科技水平。二、益生菌益生菌利用生物高新技术制成的绿色环保、无毒、副作用、无残留的微生态制剂。是预防、改善肠道疾病，增强宠物免疫力。含超强活力的双歧杆菌、乳酸杆菌、粪链球菌、放线菌、酵母菌及促进有益菌生长的营养物质。可调整和维持宠物肠道菌群平衡，对肠炎、腹泻、食欲不振、消化不良、免疫力弱等疾病有良好的改善作用。作用原理1、形成占位，产生抑菌物质：高活性有益菌可在肠道粘膜迅速生长繁殖，形成对肠道保护的菌群屏障，保持有益菌的优势，从而减少病菌的生长机会。有益菌分泌的益生菌素可有效抑制沙门氏菌、志贺氏菌、李斯特菌、大肠杆菌等有害菌的生长繁殖，起到预防、治疗各种肠炎、消化道疾病的作用。 2、提高机体免疫力：有益菌及其代谢物可提高宠物免疫球蛋白的浓度和巨噬细胞的活性，活化机体免疫功能，提高宠物对病原性物质（细菌、病毒）的抵抗力，因而可减轻宠物因运输、惊吓、环境变化引起的应激反应，提高抗应激能力。对宠物幼仔可补充母源抗体不足，提高成活率。对老年宠物可提高消化吸收功能，增强健康水平。 3、排毒、除臭：有益菌能有效转化宠物肠内的游离氨（胺）、硫化物，抑制腐败菌的生长，使肠毒素失活。因此，可大大降低宠物排泄物的臭气，减少毒素。从而达到有利宠物健康，优化饲养环境的目的。 4、提供营养促进吸收：有益菌能产生多种消化酶，如：淀粉酶、蛋白酶。能合成多种维生素，尤其是B族维生素，能分泌乳酸。有利于宠物消化吸收，提高动物体对饲料中钙、磷、铁的利用率。补充必要的营养物质，使宠物更健康。 5.产生有机酸，降低发病率：有益菌可发酵食品中的碳水化合物产生有机酸，维持宠物肠道的酸性环境，从而达到有效抑制病原菌的生长繁殖，减少宠物肠道发病率。参考文献： · 微生物除臭评价与分析 - 江苏环境科技 - 韩艳忠,韩梅,吴英春, · 污水微生物除臭技术分析 - 安徽农业科学 - 周春火,邱雪红,眭光华,彭艳玉, · 微生物除臭技术及产品 - 科技开发动态 - 无 · 微生物除臭剂的制备 - 今日科技 - 冷云伟

生物除臭原理：大水、微生物和氧存在的条件下，利用微生物的代谢作用氧化分解发臭物质，以达到净化气体的目的。生物处理大致可以分为3个过程。1、恶臭气体被填料载体(固有微生物)吸附;2、恶臭气体向微生物表面扩散、被微生物吸附;3、微生物将恶臭气体生物降解。不含氮的恶臭物质被分解成CO和H₂O，含硫恶臭物质被分解成S,SO₃²⁻，SO₄²⁻，含氮恶臭物质则被分解成NH₄⁺,NO₂⁻,NO₃⁻。查资料不易 希望被采纳！

生物法对于恶臭气体从发展历程上而言经历了生物滴滤、生物洗涤到生物过滤的多种工艺进化，目前经过市场检验的生物除臭设备主要为联合生物洗涤-过滤法。

该方法综合了前代技术的优点，通过改进填料、喷淋方式和水循环系统设计等，解决了传统生物法存在的难以应对高负荷废气臭气、填料堵塞、浪费水电资源、运行成本高、长时间运行后系统酸化等各种问题。

设备由风机【1】、营养循环区【2】、布风区【3】、生物填料区【4】和除雾区【5】构成。来流气体通过风机经风管【1a】（尺寸根据实际处理风量决定）进入布风区，该区域布置有压力计【3a】一端接口，用以测算气体进入填料前的压力大小；布风区下侧是营养循环区，该区域设有pH计【2a】用以监测循环液的酸碱程度，排液阀【2b】用于废液的排出，循环液通过循环泵【2c】提升到填料上方喷嘴【2d】进行喷淋，喷嘴角度为120°，管道设有流量计【2e】；气体经过布风区后进入生物填料区，该区域由隔栅【4a】和生物填料层【4b】组成；穿过生物填料区后进入除雾区，该区域接入压力计后端用以测算流经生物填料后气体压力，上方设置气液分离装置【5a】，外侧有喷嘴检修孔【5b】，经除雾后气体达标排放。营养循环区、布风区、生物填料区和除雾区共同组成装置箱体。

联合生物洗涤-过滤除臭装置结构示意图

生物法对恶臭污染物的治理原理如下：①恶臭气体的溶解过程。废气与水或固相表面的水膜接触，污染物溶于水中成为液相中的分子或离子，即恶臭物质由气相转移到液相，这一过程是物理过程，遵循亨利定律；②恶臭物质的吸附、吸收过程。水溶液中恶臭成分被微生物吸附、吸收，恶臭成分从水中转移至微生物体内。作为吸收剂的水被再生复原，继而再用以溶解新的废气成分。被吸附的有机物经过生物转化，即通过微生物胞外酶对不溶性和胶体状有机物的溶解作用后才能相继地被微生物摄入体内。如淀粉、蛋白质等大分子有机物在微生物细胞外酶(水解酶)的作用下，被水解为小分子后再进入细胞体内。由此可见，当以污泥或膜形态存在的微生物表面一旦通过吸附而被有机物覆盖后，其进一步吸附的作用将受到限制，因而需要通过膜的表面更新或不断补充具有吸附能力的微生物菌胶团，才能保证此过程的顺利进行；③恶臭物质的生物降解过程。进入微生物细胞的恶臭成分作为微生物生命活动的能源或养分被分解和利用，从而使污染物得以去除。烃类和其他有机物成分被氧化分解为CO2和H2O，含硫还原性成分被氧化为S、SO42-；含氮成分被氧化分解成NH4+、NO2-和NO3-等。

生物膜原理图