环境工程概论论文.doc

环境 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 概论论文.doc 浅析微生物除恶臭技术现状 学生:贺邱 指导老师:陈玉成 摘要:简述微生物除恶臭目的、意义、技术、应用和研究现状。微生物在污水处 理、粪便处理、生活垃圾处理方面的除臭应用的情况，同时也分析了未来 可以展望开发的新技术。 关键词:微生物、除恶臭、治污 前言:微生物是包括细菌、病毒、真菌以及一些小型的原生动物等在内的一大类 生物群体，它们个体微小，却与人类生活密切相关。据科学家研究发现， 人类疾病的50,均是由同属微生物大家庭中的病毒引起。微生物技术的发 展，不仅是人类抗争疾病的大课题，也是关注民生的大问题[1]。 一. 微生物抗菌除臭剂研制的目的 随着社会经济的飞速发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[2]。 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[2]。 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，使人产生厌恶感、恶心、呕吐等症状，长时间的刺激可导致内分泌失调、心血管疾病等严重的症状[2]。 恶臭治理研究以日本、荷兰、德国等国最为先进。目前，对于臭味的去除方法主要有: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);物理除臭法，如掩避法,稀释扩散法等;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[3]。 与此同时，生物治理恶臭的技术凭借着其不可比拟的优越性也逐渐在恶臭治理领域中蓬勃地发展起来。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[3]。 二. 微生物抗菌除臭剂研制的意义[3] 1.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。 如处理效率高、无二次污染、所需微生物脱臭法具有传统方法所不可比拟的优越性, 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,其发展潜力和应用前景是相当广泛的。 三. 微生物除臭技术原理[4] 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。 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:?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SO、HS、CH等具恶臭味的有害气体。同时,这些微生物又224 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可以产生无机酸, 气体的物质。 四. 微生物在除臭方面的应用进展[5] 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达到净化水的目的。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功效。 2.在粪便处理中的应用 畜禽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.在生活垃圾处理中的应用 控制垃圾恶臭有两种途径:在没有腐化的垃圾中加入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;在已腐化有恶臭的垃圾中加入微生物菌群,控制恶臭。 据技术查新，国外生物除臭技术近年来发展较快，国内近年也有机构投入研究，但未见产品进入市场。本项目的研究不仅从理论基础上阐明了生物除臭的基本原理，而且分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多次的不同环境、不同靶标的应用试验，近百次的配方改进，使该项目产品更趋于合理和成熟。 五(微生物除臭技术 1.开发研制新的填充材料 微生物除臭法装置中的充填材料最初都是采用一些天然材料或经适当加工处理后的天然材料如土壤、泥炭土、沸石、珍珠岩、锯末、堆肥等。尽管这些材料具有价格便宜、材料易得等优点，但是大都存在着占地面积大、保水性不强、pH缓冲性能小、不适于微生物大量着生和不宜商品化等缺点。另外，一些材料经使用一段时间后也会因材料自身的分解或因流通气体的扰动使得通气阻力增加，必须重新填充或进行材料更换等。为了克服上述缺点，许多研究开发机构都努力开发那些适宜微生物大量着生、吸附性强、保水性强、自身不易分解等兼具各种优点的特殊材料。至目前为止己相继开发出了多种新材料，如利用天然沸石与活性炭进行特殊加工合成的材料、多孔质金属氧化物、泥炭纤维与塑料进行特殊加工合成的材料、PVA(聚乙烯醇)颗粒等特殊材料[6]，这些新材料的开发成功，大大促进了除臭装置的商品化，同时也促使人们去开发更加新型的材料。 2.高效除臭菌的筛选 微生物除臭法中最主要的作用者是除臭微生物，筛选高效除臭菌不仅可以达到使恶臭物质分解速率提高的目的，同时也可使难生化降解的物质得到有效地去除。目前这方面的研究大多采用驯化的城市污水处理厂活性污泥进行处理。由于大多情况下由臭气源排放的臭气往往是一种复合臭气，即多种臭气的混合物，单一微生物很难将臭气全部除去，因此将这些微生物进行分离、培养后进行研究具有较大的科学意义[7]。 3.遗传手段构造工程菌 日本有学者提出在遗传水平上构造出优良的工程菌，这种技术的实现将可以使微生物对恶臭物质的分解能力大为提高，会在生物法去除高浓度气体上实现突破;同时，优良的工程菌也会对目前被认为难以生化处理的恶臭物质有良好的去除性。另外，还可以构建出具有多种去除能力的工程菌，使生物除臭法的适应性更强[8]。 4.微生物菌群除臭剂的研制 各固定化微生物，如海藻酸钠包埋的固定化微生物对甲硫醇的去除率高达90,;筛选出对生化性较差的恶臭物质具有特殊降 解性能的高效广谱菌;寻找菌株的最佳组合，或存活容易、适应性强及遗传性稳定的优势菌株，如分解H2S的黄单胞菌DY44等;通过基因工程改造菌株，把许多降解特性组合在一起，培育超级除臭菌种[9]。 六. 微生物除恶臭研究结论 由于微生物除臭技术具有其他方法无法相比的优越性，如除臭效率高，污染少，所需设备简单，容易操作等，各国对其的重视程度也在逐年增加，并且在西方发达国家得到广泛的应用。但是，受时间和技术方面的影响，我国的研究工作起步较晚，因此还有许多需要解决的问题，如高效率除臭菌株的分离与筛选;高浓度的恶臭气体、复杂的混合气体的处理研究;设备的除臭率与工艺参数之间的关系等等，以上这些将是今后科研人员的研究重点，这些研究将为我国的微生物除臭技术实现更大的突破。 参考文献: [1]微生物除臭技术及产品研发:让我们远离污浊的空气[J].广东科技,2007(10) [2]徐晓军,宫磊,杨虹 恶臭气体生物净化理论与技术[M].北京市:化学工业出版 社, 2005.04. [3]石磊主编.恶臭污染测试与控制技术[M].北京市:化学工业出版社, 2004. [4]韩艳忠;韩梅;吴英春 微生物除臭评价与分析[J].江苏环境科技, 2006,s1. [5]张皓;严红 微生物除臭技术的研究现状[J].大连大学学报，2003,3 [6] Hertz L H(Odor control research at the Montgomery coun-try regional composting facility([J](Water Environment Resource，1992,“(1): 13-18( [7]于尔捷，杨义飞，张晶(生物脱臭技术发展趋势[J](哈尔滨建筑大学学报， 1998，3(1 1):61(62( [8] Paul J W:Barton P K(Enhancing moisture removal during composting of liquid hog manure with shavings Or poultry-litter(Technical Report No(135(Pacific Agar Food Research-Ceater-Afassiz，1997( [9]石磊，边炳鑫，赵由才，等(城市生活垃圾卫生填埋场恶臭的防治技术进展 [J](环境污染治理技术与设备(2005，6(2):6-9(