1、微生物抗菌除臭剂项目概况一目的意义及开展现状1.微生物抗菌除臭剂研制的目的随着社会经济的飞速开展及城市化进程的不断加速,室内外环境污染问题日益突出。恶臭和环境中病菌大量孳生作为环境公害之一,直接影响人们的生活质量,甚至危害到人们的健康,已越来越受到人们的关注。甚至近年来所发现的各种流行性新病害如SARS、禽流感都与此有关。恶臭物质是指能引起嗅觉器官多种多样臭感的物质。目前，凭人的嗅觉感知的恶臭物质有4000多种，按产生源可以分为生活源和工业源。生活源是指日常生活中产生的恶臭，如家用卫生间、公厕、污水处理厂、垃圾转运站以及受污染的湖泊、水沟等地方会扩散出恶臭气体，污染周边环境，给家庭生活或周围居
2、民带来很大的不便；工业源是指工业生产中产生的恶臭，如养殖厂、涂料厂、制药厂、食品加工厂、化工厂等。 恶臭气体从其组成可分为五类。一是含硫化合物,二是含氮的化合物,三是卤素及其衍生物,四是烃类,五是含氧的有机物。这些恶臭物质,除硫化氢和氨外大都为有机物。 恶臭对人们的影响是多方面的。它不仅使大量的传播疾病的昆虫、细菌滋生繁衍，而且直接通过嗅觉系统，对呼吸系统、神经系统、循环系统、内分泌系统产生强烈的刺激作用。短时间的作用，使人产生厌反感、恶心、呕吐等病症，长时间的刺激可导致内分泌失调、心血管疾病等严重的病症。因此，我国的大气污染防治法第32条、34条对恶臭气体排放作了严格规定。恶臭治理研究以日本
3、、荷兰、德国等国最为先进。目前，对于臭味的去除方法主要有：(1)化学除臭法(氧化法,吸收法,吸附法)包括燃烧法(热力燃烧,催化燃烧)；(2)物理除臭法，如掩避法,稀释扩散法等；(3)生物除臭法，主要是利用微生物除臭，通过微生物的生理代谢将具有臭味的物质加以转化。而生物治理恶臭的技术凭借着其不可比较的优越性也逐渐在恶臭治理领域中蓬勃地开展起来。广泛寻找自然界中现存的高效脱臭微生物菌株或采用遗传工程方法选育出更高效的代谢恶臭物质的细菌菌株,再辅以新型细胞固定化技术(如包埋法)运用到生物处理装置中,可望使恶臭的治理技术尤其是生物治理技术出现新的突破。2. 微生物抗菌除臭剂研制的意义2.1 绿色环保性
4、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开展的未来方向。 2.2 处理成效高。运用微生物除臭技术大大增强了其处理污染的成效，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。 2.3 适应性更广。微生物除臭技术特别是混菌微生物除臭剂降卑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
5、也能有效发挥作用。 2.4 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。 2.5 治理本钱最低。微生物除臭技术品具有标本兼治的特点，不用征地建厂或购置庞大设备，综合治理本钱和动态投资本钱最低，而治理效果显著。2.6 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。 2.7 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
6、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。2.8 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较的优越性,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,有其它同类产品无法替代的技术优势,而且市场容量极大,其开展潜力和应用前景是相当广泛的。3. 微生物除臭技术
7、及开展现状3.1 微生物法除臭的原理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，到达改善空气质量、保护人民身体健康的目标。恶臭物质的活性基团一旦氧化,气味就消失。微生物处理臭气的根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。根本上分为三个过程:恶臭气体的溶解过程,即由气相转变为液相的传质过程;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
8、细胞外酶分解为可溶性物质,再渗入细胞;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
9、恶臭气体的物质。3.2 微生物在除臭方面的应用进展3.2.1在污水处理中的应用 有益微生物菌群是由好氧性微生物和厌氧性微生物经复合培养而成的，激活后的有益微生物菌群通过驯化在污水中迅速生长繁殖，能快速分解污水中的有机物，同时依靠相互间共生增殖及协同作用，代谢出抗氧化物质，形成稳定而复杂的生态系统，抑制有害微生物的生长繁殖，抑制含硫、氮等恶臭物质产生的臭味，激活水中具有净化水功能的原生动物、微生物及水生植物，通过这些生物的综合效应从而到达净化水的目的。综合目前研究和应用成果，有益微生物菌群在污水处理中，具有降解有机物，减少污染产量、分解营养盐类物质并具有除臭成效。3.2.2在粪便处理中的应用畜禽
10、粪便的除臭分两种途径：第一类是以添加剂的形式加到饲料中，以增加饲料蛋白的消化吸收以及减少臭气排放；第二类是以控制畜禽排泄后粪便臭味为主要目的而采取的一些措施，在日本、美国等国家以有益微生物稀释液喷洒或给畜禽饮用的大型畜禽养殖场中，困扰了多年的恶臭逐渐消失了，苍蝇密度大大下降,畜禽变得温顺、安静，产蛋、产肉率明显增加。3.2.3在生活垃圾处理中的应用控制垃圾恶臭有两种途径：(1)在没有腐化的垃圾中参加有益菌与纤维素分解菌、木质素分解菌等组成高效微生物接种剂,进行堆肥,使之转化成肥料重新利用。(2)在已腐化有恶臭的垃圾中参加微生物菌群,控制恶臭。据技术查新，国外生物除臭技术近年来开展较快，国内近年
11、也有机构投入研究，但未见产品进入市场。本项目的研究不仅从理论根底上说明了生物除臭的根本原理，而且别离筛选出了新的微生物除臭菌系，研制出了生物除臭剂的组合配方，解决了微生物除臭菌系的混合发酵的技术难题，完成了生物除臭剂的工业化实验，并通过200屡次的不同环境、不同靶标的应用试验，近百次的配方改良，使该项目产品更趋于合理和成熟。二主要技术内容及创新点(一) 新型微生物抗菌除臭菌系研究的主要技术内容1. 本项研究的技术思路如下:采集样品室内外除臭试验抗菌除臭菌系室内工业发酵 别离微生物纯化和培养 建立菌株库除臭菌的筛选除臭菌系的菌株鉴定除臭菌系高活性菌株的筛选小试及中试工艺及样品图1 本项研究所采取
12、的技术路线框图2.样品的采集、菌种别离和无臭化菌株的筛选研究优良的微生物菌种是发酵工业的根底和关键，要使发酵工业产品的种类、产量和质量有较大的改善，首先必须选育性能优良的生产菌种。课题组采用常规微生物别离筛选方法研究除臭微生物，通过从陕境秦岭山区不同生态环境下的土壤中采集到156个土样,进行抗菌除臭菌的别离、纯化、鉴定及应用研究工作。抗菌除臭微生物的别离筛选流程见图1。 2.1 样品采集菌株来源调查研究并充分查阅资料设计试验方案确定采样的生态环境采样确定特定的增殖条件增殖培养确定定性或半定量的快速检测方法纯种别离原种斜面确定发酵的根本条件初筛快速检测或菌株摇瓶培养测定筛选复筛结合初步的工艺条件
13、较优菌株斜面性能鉴定毒性试验生产性能试验菌种鉴定菌种保藏及作为进一步育种的出发菌株图2 除臭微生物的采样及筛选流程我们观察到陕西秦岭山区的许多原始森林和其植被丰富的山上积满了落叶，厚厚的落叶在地表形成了腐烂的落叶层，但山上流出的山泉和山下的小溪依然清澈干净，可能腐烂植物中存在着净化能力很强的微生物，这种自净的能力是任何化学和物理方法都无法相比的，因而我们从研究这些自然现象出发，经过无数次试验，找到了一种用微生物处理恶臭物质的有效方法。.2 菌种的别离 在别离实验过程中发现几株具有对猪粪具有高效除臭能力的厌氧型细菌，共别离到厌氧细菌18株，具有光合作用的，属于水圈微生物的一类强除臭能力厌氧细菌，
14、随后进行除臭定性测试。2.3 无臭化菌种的筛选我们共筛选出73株具有强除臭能力的菌株，其中细菌、丝状真菌、放线菌、酵母菌分别为32、13、8、20株。2.4 体外抗菌菌株的筛选根据微生态学原理,用普通培养基和选择性培养基相结合的方法,自别离的固有菌群中进行致病微生物抑制试验,以筛选拮抗菌。试验具体操作参照西安交通大学医学院微生物教研室进行的体外抗菌试验， 采用平板稀释法和杯碟法,自别离出3230个菌株中初筛拮抗菌株,得出38株对普通大肠杆菌和金黄色葡萄球菌有抑制作用；复筛得出10株对猪源弱毒型大肠杆菌(E.coli,C83917)9:K103,987P:NM有抑制作用。3. 除臭菌系菌株的初步
15、鉴定3.1 除臭细菌的鉴定：按简明伯杰细菌鉴定手册第八版将经除臭定性测定的细菌进行种的鉴定3.2 除臭丝状真菌的鉴定将别离到的除臭真菌进行培养,通过不同的处理,使其产生孢子及子实体,观察菌落的形态特征。3.3 除臭放线菌的鉴定依据Waksman的放线菌分类系统和中科院微生物研究所链霉菌鉴定手册描述的鉴定方法进行进一步鉴定。 3.4 除臭酵母菌的鉴定4. 本实验别离到的除臭微生物菌系的主要微生物种属类别如下：表2 除臭微生物菌系菌株的种类筛选到的微生物1 细菌类1Psedomonas fluorescent AB745-6 var.shanxigensis荧光假单胞杆菌陕西变种2Rhodopseudomonas红假单胞菌属(光合细菌类PSB)3Rhodospirillum红螺菌属(光合细菌类PSB)4Lactobacillus乳杆菌属(乳酸菌类LAB)5Streptococcus链球菌属(乳酸菌类LAB)6Acetobacter醋杆菌属2 酵母菌类7Candida假丝酵母属8Saccharomyces酵母属3丝状真菌类9Rhizopus根霉属