周美君++楊紹斌

摘要：為研究復(fù)合菌劑的除臭機(jī)理，將放線菌5406（Actinobacillus）、枯草芽孢桿菌B-903（Bacillus subtilis）、卷枝毛霉（Mucor circinelloides）、鉀細(xì)菌（Bacillus mucilaginosus）、植物乳桿菌Z3-1（Lactobacillus plantarum）和畢赤酵母（Pichia pastoris）按不同比例配制成復(fù)合菌劑，將其均勻噴灑到雞糞表面并攪拌均勻，進(jìn)行雞糞堆肥對(duì)比試驗(yàn)，分別篩選出對(duì)甲基吲哚、硫化氫、氨氣去除效果最好的除臭菌劑配方，并在已篩選出的配方中添加生物炭及化學(xué)試劑，檢測(cè)除臭效果。結(jié)果表明，去除甲基吲哚效果最好的除臭菌劑配方為C4組（放線菌5406、枯草芽孢桿菌B-903、卷枝毛霉、鉀細(xì)菌、植物乳桿菌Z3-1和畢赤酵母各25 mL，生物炭11 g，甲醇0.04 mg）；去除氨氣效果最好的除臭菌劑配方為D3組（放線菌5406、枯草芽孢桿菌B-903、卷枝毛霉、鉀細(xì)菌、植物乳桿菌Z3-1和畢赤酵母各20 mL，二價(jià)鐵離子和抗壞血酸各0.06 g）；去除硫化氫效果最好的除臭菌劑配方為E4組（放線菌5406、枯草芽孢桿菌B-903、卷枝毛霉、鉀細(xì)菌、植物乳桿菌Z3-1和畢赤酵母各20 mL，氧化鋅0.08 mg）。

關(guān)鍵詞：除臭菌劑；家禽糞便；發(fā)酵；堆肥；氨態(tài)氮

中圖分類(lèi)號(hào)：S141.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2016）22-5789-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.22.016

Application of Complex Microbial Deodorization of Poultry Manure

ZHOU Mei-jun， YANG Shao-bin

（College of Life Science and Bioengineering， Shenyang University， Shenyang 110044， China）

Abstract：For the deodorization mechanism of composite microbial agent，Actinobacillus 5406，Bacillus subtilis B-903，Mucor circinelloides，Bacillus mucilaginosus，Lactobacillus plantarum Z3-1 and Pichia pastoris were prepared according to different proportion composite agents and evenly sprayed to the surface of chicken manure and stirred. Chicken manure compost contrast test were screened on methyl indole，hydrogen sulfide，ammonia removal deoderizer formula， and biochar and chemical reagents were added in the screened formula，and the deodorization effect was detected. The results showed that the best deoderizer formula of removing methylindole was C4 group（Actinobacillus 5406，Bacillus subtilis B-903，Mucor circinelloides，Bacillus mucilaginosus，Lactobacillus plantarum Z3-1 and Pichia pastoris 25 mL each，biochar 11 g，methanol 0.04 mg）； the best deoderizer formula of removing ammonia was D3 group（Actinobacillus 5406，Bacillus subtilis B-903，Mucor circinelloides，Bacillus mucilaginosus，Lactobacillus plantarum Z3-1 and Pichia pastoris 20 mL each， divalent iron ion and ascorbic acid 0.06 g）；the best deoderizer formula of removing hydrogen sulfide was E4 group（Actinobacillus 5406，Bacillus subtilis B-903，Mucor circinelloides，Bacillus mucilaginosus，Lactobacillus plantarum Z3-1 and Pichia pastoris 20 mL each，zinc oxide 0.08 mg）.

Key words： deodorizing microorganism； poultry manure； fermentation； compost； ammonia nitrogen

畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)規(guī)模化、集約化的發(fā)展已使畜禽糞便的環(huán)境污染問(wèn)題變得更加突出，堆肥處理是畜禽糞便資源化、減量化、無(wú)害化利用的一種有效途徑。養(yǎng)雞過(guò)程中產(chǎn)生大量的雞糞、廢水、死亡雞等廢棄物，如處理不當(dāng)，將對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染，并影響生態(tài)畜牧業(yè)的發(fā)展。傳統(tǒng)方法是通過(guò)加入除臭劑進(jìn)行堆制發(fā)酵，使畜禽糞便腐熟從而消除這些污染。除臭菌劑含有放線菌、卷枝毛霉、硒鉀細(xì)菌和一些活化因子，主要是除去硫化氫、氨氣等惡臭氣體，基本可以達(dá)到除臭殺菌的目的，但是有不足之處。如：①微生物種類(lèi)單一，只能除去硫化氫、氨氣等惡臭氣體，但不能有效解決糞肥中的臭味源頭。②無(wú)法保證雞糞中的氮含量。③菌劑制作耗費(fèi)成本大，保存時(shí)間短，除臭耗時(shí)較長(zhǎng)。④菌與菌之間基本無(wú)協(xié)同作用。

本研究針對(duì)以上缺點(diǎn)研制出一種生物除臭菌劑，此菌劑將多種益生菌復(fù)配混合，能有效地將家禽糞便中惡臭成分溶解，還避免了氨氣、硫化氫和甲基吲哚等有臭味氣體的釋放，并且臭氣進(jìn)入微生物細(xì)胞后，在微生物體內(nèi)作為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被其所分解、利用[1，2]，從根源上除去家禽糞便的惡臭。此除臭菌劑的凈化效率高，對(duì)處理的惡臭氣體要求較低，處理成本低廉，投資運(yùn)行費(fèi)用低，無(wú)二次污染，易管理，對(duì)人體和動(dòng)植物無(wú)任何毒副作用，應(yīng)用前景廣闊。

1 材料和方法

1.1 材料

放線菌5406（Actinobacillus）、枯草芽孢桿菌B-903（Bacillus subtilis）、卷枝毛霉（Mucor circinelloides）、鉀細(xì)菌（Bacillus mucilaginosus）、植物乳桿菌Z3-1（Lactobacillus plantarum）和畢赤酵母（Pichia pastoris）由中國(guó)科學(xué)院微生物研究所提供，于沈陽(yáng)大學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室低溫保存。對(duì)以上6種菌種分別活化，并通過(guò)搖床培養(yǎng)進(jìn)行擴(kuò)繁。

肉食雞糞便由沈陽(yáng)市遼中縣彰驛養(yǎng)雞場(chǎng)提供。對(duì)雞糞進(jìn)行預(yù)處理：向雞糞中噴灑EM露，轉(zhuǎn)化、吸收NH3、H2S、甲基吲哚等有臭味的氣體，待拌勻后培堆靜置3～6 h。

硫酸吸收液、水楊酸-酒石酸鉀溶液、亞硝基鐵氰化鈉溶液、次氯酸鈉溶液、吸收液、對(duì)氨基二甲基苯胺溶液、三氯化鐵溶液、混合顯色液、磷酸氫二銨溶液、碘酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液、5 g/L淀粉溶液、硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液、0.01 mol/L硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液、0.01 mol/L碘溶液、鹽酸溶液、硫化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液均由沈陽(yáng)大學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室配制。

發(fā)酵袋選用聚乙烯塑料袋，規(guī)格為15 cm×20 cm。生物炭由沈陽(yáng)大學(xué)環(huán)境學(xué)院提供。EM露從市場(chǎng)購(gòu)買(mǎi)。

1.2 方法

1.2.1 除臭菌劑對(duì)雞糞中甲基吲哚臭味含量的影響 除臭菌劑配方見(jiàn)表1，甲基吲哚的檢測(cè)條件見(jiàn)表2。將A1、A2、A3、A4、A5、A0組分別用聚乙烯塑料袋密封發(fā)酵46 h后，打開(kāi)硅膠管以0.2 L/min流速分別從A1、A2、A3、A4、A5、A0中各抽取5 L空氣樣品，將采樣后的硅膠管中的硅膠分別放入解吸管中，各加入1 mL解吸液，蓋緊蓋解吸30 min并搖晃3～5次。以解吸液稀釋標(biāo)準(zhǔn)溶液為30、45、60、80和100 mg/L的標(biāo)準(zhǔn)系列，各取1 L注入氣相色譜儀，進(jìn)行測(cè)定。每個(gè)濃度測(cè)定3次，取平均值，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。在硅膠管中不采集空氣，其余同樣品操作作為空白對(duì)照。取1 μL樣品，同標(biāo)準(zhǔn)溶液一樣測(cè)定，用樣品峰高值減去空白對(duì)照峰高值，由標(biāo)準(zhǔn)曲線查得甲基吲哚濃度，再計(jì)算空氣中甲基吲哚濃度。

1.2.2 生物炭對(duì)雞糞中甲基吲哚含量的影響 將“1.2.1”中得出的最佳去除甲基吲哚的除臭菌劑配方稱(chēng)取6份，每份100 mL，并分別按照表3的配方添加不同質(zhì)量的活性炭，記為B0、B1、B2、B3、B4、B5組。B0為空白對(duì)照組。將B0、B1、B2、B3、B4、B5這6種菌劑分別均勻噴灑到6份雞糞樣品中（每份雞糞樣品為1 kg），用聚乙烯塑料袋密封發(fā)酵46 h后，重復(fù)“1.2.1”的試驗(yàn)方法。

1.2.3 甲醇對(duì)雞糞中甲基吲哚含量的影響 將“1.2.2”中得出的最佳去除甲基吲哚的除臭菌劑配方稱(chēng)取6份，每份100 mL，并按照表4分別添加不同含量的甲醇，記為C0、C1、C2、C3、C4、C5組。將C0、C1、C2、C3、C4、C5這6種菌劑分別均勻噴灑到6份雞糞樣品中（每份雞糞樣品為1 kg），用聚乙烯塑料袋密封發(fā)酵46 h后，重復(fù)“1.2.1”中的試驗(yàn)方法。

1.2.4 除臭菌劑對(duì)雞糞中氨氣含量的影響

1）氨氣去除效果檢測(cè)。取雞糞樣品6份，每份1 kg，按照表1配方在雞糞中均勻噴灑除臭菌劑，分別記為A1、A2、A3、A4、A5、A0組，用聚乙烯塑料袋密封發(fā)酵46 h后，用采樣機(jī)分別從A1、A2、A3、A4、A5、A0中各采集5 mL空氣樣品，并用吸收液定容到10 mL的樣液，在樣液中分別放入酚酞試劑，觀察試驗(yàn)現(xiàn)象。

2）氨氣含量檢測(cè)。采樣：采樣系統(tǒng)由內(nèi)裝玻璃棉的雙球玻璃管、吸收管、流量測(cè)量計(jì)和抽氣泵組成，吸收瓶中裝有10 mL吸收液，以1 L/min的流量采氣10～20 L。

繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線：取7只具塞10 mL比色管按表5制備標(biāo)準(zhǔn)色列。向各管中加入1 mL水楊酸-酒石酸鈉溶液，2滴亞硝基鐵氰化鈉溶液，用水稀釋至9 mL左右，加入2滴次氯酸鈉溶液，用水稀釋至標(biāo)線，搖勻，放置1 h。用1 cm比色皿于波長(zhǎng)697 nm處以水為參比測(cè)定吸光度。以扣除0號(hào)管的校正吸光度為縱坐標(biāo)，氨含量（μg）為橫坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

樣品測(cè)定：按照表1除臭菌劑配方表將除臭菌劑均勻噴灑于雞糞中，記為A1、A2、A3、A4、A5、A0組，密封發(fā)酵46 h后，用采樣機(jī)采集5 mL空氣樣，用吸收液定容到10 mL的樣液（用具塞比色管），按繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線的步驟進(jìn)行顯色，測(cè)定吸光度。用吸收液代替試樣溶液，按上述步驟重新測(cè)定（記為空白試驗(yàn)組）。

1.2.5 化學(xué)試劑對(duì)雞糞中氨氣含量的影響 取“1.2.4”中的最佳除臭菌劑配方6份，分別按表6添加二價(jià)鐵離子和抗壞血酸，重復(fù)“1.2.4”中的試驗(yàn)操作步驟，記錄數(shù)據(jù)。

1.2.6 除臭菌劑對(duì)雞糞中硫化氫含量的影響

1）硫化氫去除效果檢測(cè)。取雞糞樣品6份，每份1 kg，按照表1除臭菌劑配方將除臭菌劑均勻噴灑于雞糞中，記為A1、A2、A3、A4、A5、A0組，密封發(fā)酵46 h后，用采樣機(jī)采集5 mL空氣樣，用吸收液定容到10 mL的樣液，在樣液中分別放入硫酸亞鐵試劑，觀察試驗(yàn)現(xiàn)象。

2）硫化氫含量檢測(cè)。標(biāo)定硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度：準(zhǔn)確吸量20.00 mL 0.01 mol/L碘的標(biāo)準(zhǔn)溶液于250 mL碘量瓶中，加90 mL水、1 mL鹽酸溶液、10 mL硫化鈉溶液，混勻，放在暗處3 min。再用0.01 mol/L硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至淺黃色，加1 mL新配制的5 g/L淀粉溶液呈藍(lán)色，用少量水沖洗瓶的內(nèi)壁，再繼續(xù)滴定至藍(lán)色剛剛消失（由于有硫生成，使溶液呈微混濁色，此時(shí)要特別注意滴定終點(diǎn)顏色突變），記錄所用硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，同時(shí)另取10 mL水做空白滴定，其滴定步驟完全相同，記錄空白滴定所用硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積。

采樣：按照表1除臭菌劑配方表將除臭菌劑均勻噴灑于雞糞中，記為A1、A2、A3、A4、A5、A0組，密封發(fā)酵46 h后，用一個(gè)內(nèi)裝10 mL吸收液的普通型氣泡吸收管，以5 L/min流量避光采氣15 L，采樣4 h內(nèi)做顯色分析。

標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制：按表7制備標(biāo)準(zhǔn)色列管，先加吸收液，后加標(biāo)準(zhǔn)液，立即倒轉(zhuǎn)混勻。在各管加1 mL混合顯色液，加蓋倒轉(zhuǎn)一次，緩緩混合均勻，放置30 min。加1滴磷酸氫二鈉溶液，搖勻，以排除Fe3+的顏色。用20 mm比色皿，以水作參比，在波長(zhǎng)665 nm處，測(cè)定各管吸光度。以硫化氫含量（μg）為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)，并計(jì)算。將已知滲透率的硫化氫滲透管在標(biāo)定滲透率的溫度下恒溫24 h以上，用純氮?dú)庖暂^小的流量（約250 mL/min），將滲透出來(lái)的硫化氫氣體帶出，并與空氣進(jìn)行混合和稀釋?zhuān){(diào)節(jié)空氣的流量得到不同濃度的硫化氫標(biāo)準(zhǔn)氣體，計(jì)算硫化氫標(biāo)準(zhǔn)氣體的濃度。

1.2.7 氧化鋅對(duì)雞糞中硫化氫含量的影響 分別取“1.2.6”中去除硫化氫效果最好的除臭菌劑配方6份，按表8添加氧化鋅，記為E0、E1、E2、E3、E4、E5組。重復(fù)“1.2.6”的試驗(yàn)方法，記錄結(jié)果。

2 結(jié)果與分析

2.1 除臭菌劑對(duì)雞糞中甲基吲哚臭味去除效果的影響

由表9可以看出，除臭菌劑對(duì)甲基吲哚的去除效果顯著。除臭菌劑配方的除臭效果從A1到A3依次增加，A3和A4除臭效果一樣，A5的除臭效果最為明顯，此時(shí)甲基吲哚的去除率高達(dá)89%。因此最佳除臭菌劑配方為A5。

2.2 生物炭對(duì)雞糞中甲基吲哚臭味去除效果的影響

由表10可以看出，加入生物炭后的除臭菌劑配方對(duì)甲基吲哚的去除率以線性趨勢(shì)明顯增加。其中B5組的配方對(duì)甲基吲哚的去除率最為明顯，因此最優(yōu)配方為B5組。

2.3 甲醇對(duì)雞糞中甲基吲哚臭味去除效果的影響

由表11可以看出，從C1到C3甲基吲哚的去除率明顯增加，在C4時(shí)達(dá)到最大去除率90%，其甲基吲哚含量?jī)H為0.001 0 mg/m2。在C5時(shí)甲基吲哚含量又明顯增加。因此去除甲基吲哚的最優(yōu)配方為C4組。

2.4 除臭菌劑對(duì)雞糞中氨氣去除效果的影響

由表12可以看出，從A1到A4氨氣的含量有明顯下降，在A4時(shí)含量最低，僅為0.101 1 mg/m2，在A5時(shí)氨氣的含量增加到0.130 9 mg/m2。因此去除氨氣的最優(yōu)配方為A4組。

2.5 化學(xué)試劑對(duì)雞糞中氨氣去除效果的影響

由表13可以看出，在A4組中添加化學(xué)試劑后，氨氣的含量從D1到D3有明顯下降，D3的含量最低，僅為0.020 1 mg/m2，D4、D5的氨氣含量相比D3增加明顯。因此，去除氨氣的最優(yōu)配方為D3組。

2.6 除臭菌劑對(duì)雞糞中硫化氫去除效果的影響

由表14可以看出，除臭菌劑對(duì)硫化氫含量的影響作用較大，硫化氫含量從A1到A2有明顯下降，在A2、A3時(shí)硫化氫去除率呈現(xiàn)平穩(wěn)趨勢(shì)，去除率為88%。在A4時(shí)硫化氫含量最低，僅為0.010 2 mg/m2，在A5的硫化氫含量相比A3增加明顯。因此，去除硫化氫的最優(yōu)配方為A4組。

2.7 氧化鋅對(duì)雞糞中硫化氫去除效果的影響

由表15可以看出，在E4組除臭菌劑中加入化學(xué)試劑對(duì)硫化氫的去除效果增加明顯。硫化氫含量從E1到E4有明顯下降趨勢(shì)。在E4時(shí)硫化氫含量最低，僅為0.004 2 mg/m2，E5的硫化氫含量相比E4增加明顯。因此去除硫化氫的最優(yōu)配方為E4組。

3 小結(jié)與討論

家禽在飼養(yǎng)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量糞便，如處理不當(dāng)，將對(duì)環(huán)境造成大量污染。傳統(tǒng)的堆肥法堆肥腐熟需要2個(gè)月甚至半年，且堆置過(guò)程中堆肥周?chē)鷲撼綦y聞、污水橫流、蚊蠅孳生，使人畜感染疾病。因此，家禽糞便的合理有效處理是保護(hù)農(nóng)業(yè)環(huán)境、促進(jìn)家禽生長(zhǎng)的重要保障。造成家禽糞便惡臭的主要原因是氮的揮發(fā)以及硫化氫和甲基吲哚等氣體的釋放。堆肥在惡臭擴(kuò)散的同時(shí)，會(huì)造成氮素大量損失，使氮肥減少，影響作物生長(zhǎng)。傳統(tǒng)堆肥過(guò)程是一個(gè)由自然微生物參與的過(guò)程，因而有可能利用添加外源微生物的辦法調(diào)控堆肥中氮碳的代謝。通過(guò)減少氮類(lèi)物質(zhì)的分解，保留更多氮養(yǎng)分。

本研究通過(guò)用不同配方的除臭菌劑進(jìn)行雞糞堆肥對(duì)比，發(fā)現(xiàn)當(dāng)放線菌5406、枯草芽孢桿菌B-903、卷枝毛霉、鉀細(xì)菌、植物乳桿菌Z3-1和畢赤酵母含量都為25 mL時(shí)去除甲基吲哚效果最好，尤其在添加11 g生物炭及0.04 mg甲醇后，甲基吲哚去除率高達(dá)90%以上。當(dāng)放線菌5406、枯草芽孢桿菌B-903、卷枝毛霉、鉀細(xì)菌、植物乳桿菌Z3-1和畢赤酵母含量都為20 mL時(shí)去除氨氣和硫化氫效果顯著，在配方中添加0.06 g二價(jià)鐵離子和抗壞血酸后，氨氣的去除率明顯增加，若在配方中添加0.08 mg氧化鋅后，去除硫化氫效果最為明顯。在本研究中利用益生菌抑制腐敗菌、反硝化細(xì)菌和反硫化細(xì)菌的滋生，避免糞便中的蛋白質(zhì)、氨基酸產(chǎn)生氨氣、硫化氫和甲基吲哚等有臭味氣體的產(chǎn)生。傳統(tǒng)除臭菌劑中微生物種類(lèi)單一且菌劑制作耗費(fèi)成本大，保存時(shí)間短，除臭時(shí)間較長(zhǎng)。本研究的家禽糞便除臭菌劑除了能有效去除硫化氫、氨氣等惡臭氣體，還能抑制腐生菌對(duì)蛋白質(zhì)氨基酸進(jìn)行氮化作用和抑制變形桿菌分解含硫的氨基酸，從根源上除去雞糞的惡臭，對(duì)人體和動(dòng)植物無(wú)任何毒副作用，對(duì)環(huán)境不產(chǎn)生任何污染，并且菌劑活化時(shí)間短，作用速度快，可快速除去臭味，快速殺菌，增加和保存雞糞中氮肥。

研究結(jié)果表明，本研究的家禽糞便除臭菌劑是一種較為理想的環(huán)境友好型除臭菌劑，在農(nóng)業(yè)及畜牧業(yè)中有著廣闊的發(fā)展前景。其他特性和作用還有待于在以后的試驗(yàn)中進(jìn)行深入的研究和探討。

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