淺談農(nóng)村生產(chǎn)生活垃圾生物除臭劑的研究及應(yīng)用

盧麥田 高曙海 阮志勇

【摘要】本文論述了農(nóng)村生產(chǎn)生活垃圾生物除臭劑的研究及應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】農(nóng)村生產(chǎn)生活垃圾，生物除臭劑，研究，應(yīng)用

隨著農(nóng)村規(guī)模化、集約化畜牧業(yè)的發(fā)展，畜禽生產(chǎn)中產(chǎn)生的臭氣對環(huán)境的污染不斷加劇。我市市畜禽養(yǎng)殖業(yè)近年來發(fā)展迅速。惡臭作為環(huán)境公害之一，能刺激人的嗅覺神經(jīng)和三叉神經(jīng)，對呼吸中樞產(chǎn)生毒害，不但對人類的健康造成極大的威脅，導(dǎo)致大氣污染，而且也嚴(yán)重地影響著家畜（禽）的健康和生產(chǎn)性能的發(fā)揮，因此畜牧場臭氣污染愈來愈引起人們的重視。

其次隨著社會(huì)主義新農(nóng)村政策的實(shí)施，我市郊區(qū)生活垃圾開始集中收集填埋，在垃圾的集中、運(yùn)輸、中轉(zhuǎn)、壓縮、填埋等過程中，發(fā)酵產(chǎn)生的惡臭物質(zhì)不可避免的污染著大氣環(huán)境，也對人們的健康造成威脅。

針對以上兩種現(xiàn)象，需要能夠快速降解臭氣，適用于多種設(shè)施且成本低廉的除臭方法。而生物除臭法，具有處理效率高、無二次污染、所需設(shè)備簡單便于操作、費(fèi)用低廉和管理維護(hù)方便的特點(diǎn)，成為許多國家研究的熱點(diǎn)。

研究目的是利用微生物技術(shù)分離和篩選具有單一高活性和具有廣譜分解特性的除臭微生物，進(jìn)行有機(jī)配比實(shí)驗(yàn)，從而獲得具有強(qiáng)除臭能力的微生物菌群。針對不同臭氣來源，擬搭配不同植物型除臭劑制成復(fù)合除臭劑，以達(dá)到快速且持久的除臭目的。并有針對的研究最適施用量、施用時(shí)間、施用方法。結(jié)合農(nóng)村專職人員的培訓(xùn)，完成復(fù)合除臭劑的應(yīng)用示范，從而改善農(nóng)村生產(chǎn)生活環(huán)境，減少我市農(nóng)村畜禽糞便和農(nóng)村生活垃圾產(chǎn)生臭氣對農(nóng)民生產(chǎn)與生活的影響。

動(dòng)物排泄的有機(jī)物主要由碳水化合物和含氮化合物組成， 它們在有氧條件下會(huì)徹底氧化，不會(huì)產(chǎn)生惡臭。絕大部分惡臭是這些有機(jī)物在合適的條件下經(jīng)過慢性厭氧發(fā)酵而形成的。研究表明，牛糞惡臭成分有94種，豬糞有230種，雞糞有150種。

目前治理惡臭氣體的主要方法有物理法、化學(xué)法和生物法三類。物理法不改變惡臭物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)，只是用一種物質(zhì)將它的臭味掩蔽和稀釋，或者將惡臭物質(zhì)由氣相轉(zhuǎn)移至液相或固相。化學(xué)法是使用另外一種物質(zhì)與惡臭物質(zhì)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，改變惡臭物質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)，使之轉(zhuǎn)變?yōu)闊o臭物質(zhì)或臭味較低的物質(zhì)。常見的方法有燃燒法、氧化法和化學(xué)吸收法等。物理和化學(xué)方法各有其優(yōu)點(diǎn)，但都存在著所用設(shè)備繁多且工藝復(fù)雜、吸收劑再生困難、后處理過程復(fù)雜和能耗大等問題。

生物脫臭是20世紀(jì)50年代發(fā)展起來的新興脫臭技術(shù)，是應(yīng)用自然界中微生物能夠在代謝過程中降解惡臭物質(zhì)這一原理開發(fā)的大氣污染控制技術(shù)，與其他物理和化學(xué)方法相比，生物法處理廢氣投資少、凈化效率高，污染物不會(huì)轉(zhuǎn)移到其它地方，可避免二次污染。

臭氣生物處理技術(shù)的研究現(xiàn)狀：最早利用微生物處理惡臭的研究當(dāng)屬1957 年P(guān)aneray 的發(fā)明專利－"利用土壤微生物處理H2S廢氣"。70 年代，發(fā)達(dá)國家開始在生物除臭領(lǐng)域開展廣泛的研究，其中日本、德國取得的成就最為顯著，其主要研究內(nèi)容包括脫臭的原理和方法、脫臭裝置及操作工藝條件、能降解臭氣的微生物種群及其在填料表面形成生物膜的條件、生物吸收劑的成分等。80 年代以來，已有微生物除臭裝置和設(shè)備開始用于冶金、石油、化工、畜牧業(yè)和污水處理廠，并取得了明顯的效果。我國微生物除臭研究起步較晚，20 世紀(jì)80 年代末和90 年代初才開始相關(guān)的小試研究，目前還沒有形成系統(tǒng)利用，尚有一些亟須解決的問題：

1、生活垃圾的混合臭氣的處理，生活垃圾集中、運(yùn)輸、中轉(zhuǎn)、壓縮、填埋過程中產(chǎn)生的臭氣構(gòu)成復(fù)雜，僅考慮一種或兩種氣體的微生物除臭是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，這需要我們篩選能夠去除其他臭氣的微生物，與脫硫除氮相結(jié)合，從而擴(kuò)大微生物除臭劑的應(yīng)用范圍。

2、占地面積大或者無法形成封閉導(dǎo)氣集中除臭的環(huán)境，現(xiàn)代的生物除臭工藝均無法在這些地點(diǎn)得到很好的利用，都需要通過噴灑來接種外源的除臭微生物菌劑來去除臭味，并沒有從臭氣生成的源頭進(jìn)行抑制，所以需要輔以能夠抑制產(chǎn)生臭氣的植物型抑制劑（如絲蘭提取物）和其他電子無機(jī)離子受體（如Fe（III）），以形成復(fù)合除臭劑，從而達(dá)到迅速而持續(xù)的除臭目的。

中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所近年來在農(nóng)業(yè)微生物菌種資源收集、新型微生物肥料、農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用、有機(jī)、無機(jī)復(fù)混肥等方面的主持和完成的課題20多項(xiàng)，為本課題的研究打下了良好的前期工作基礎(chǔ)。

研究的具體內(nèi)容

1）高效除臭微生物篩選：采取經(jīng)長期除臭馴化的樣品，篩選高效硝化細(xì)菌、硫氧化菌及其他除臭微生物并對其進(jìn)行生理生化及分子生物學(xué)鑒定，研究去除硫系列臭氣、氮系列臭氣以及混合臭氣的微生物純培養(yǎng)及混合培養(yǎng)條件；

2）針對不同臭氣來源（禽畜糞便、生活垃圾），制成高效復(fù)合除臭劑，并篩選合適的吸附載體，確定劑型，制成快速且效果持久的復(fù)合除臭菌劑，提高農(nóng)村生活垃圾及養(yǎng)殖場除臭效率；

3）針對不同臭氣源，實(shí)驗(yàn)獲得最適施用時(shí)間、施用量、施用方法。分別針對養(yǎng)牛場和農(nóng)村生活垃圾，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室模擬除臭實(shí)驗(yàn)，監(jiān)測噴灑前后臭氣成分組成及含量，采用生物統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，確定最佳施用方法、最適使用量、最適使用時(shí)間；

4）除臭菌劑的應(yīng)用示范。課題實(shí)施目標(biāo)

圍繞農(nóng)村生活生產(chǎn)垃圾的除臭問題，實(shí)施目標(biāo)如下：1、通過微生物學(xué)方法篩選分離高效的除臭微生物，并經(jīng)發(fā)酵后有機(jī)配比形成除臭微生物菌群；2、針對不同臭氣源（禽畜糞便、生活垃圾等），篩選與微生物菌群互補(bǔ)植物型除臭劑，制成快速且效果持久的復(fù)合除臭菌劑，提高農(nóng)村生活垃圾及養(yǎng)殖場除臭效率；3、針對不同臭氣源，實(shí)驗(yàn)獲得最適施用時(shí)間、施用量、施用方法。4、完成除臭菌劑的應(yīng)用示范。

研究的工藝技術(shù)路線：

針對臭氣的不同組分設(shè)計(jì)不同的富集、分離及純化方法，以到達(dá)快速分離不同臭氣降解功能的微生物；應(yīng)用16S rDNA序列分析鑒定獲得的微生物分類地位，結(jié)合生理生化實(shí)驗(yàn)確定其最適生長擴(kuò)培條件，并研究去除臭氣的最適培養(yǎng)條件；設(shè)計(jì)正交多因子多水平實(shí)驗(yàn)確定最適的臭氣去除配比。

研究的技術(shù)關(guān)鍵：農(nóng)村生活垃圾臭氣成分復(fù)雜，單一菌株難以達(dá)到好的去除效果，課題采用篩選高效除臭菌微生物菌株并通過配比實(shí)驗(yàn)，針對不同臭氣組成選擇合適的除臭微生物配比構(gòu)成復(fù)合微生物菌劑； 針對臭氣的不同組分設(shè)計(jì)不同的富集、分離及純化方法，以到達(dá)快速分離不同臭氣降解功能的微生物；應(yīng)用16S rDNA序列分析鑒定獲得的微生物分類地位，結(jié)合生理生化實(shí)驗(yàn)確定其最適生長擴(kuò)培條件，并研究去除臭氣的最適培養(yǎng)條件；設(shè)計(jì)正交多因子多水平實(shí)驗(yàn)確定最適的臭氣去除配比。