复合益生菌效微生物技术在环境保护中的应用.doc
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1、复合益生菌效微生物技术在环境保护中的应用总序目前,我国环境保护工作进入了以环境优化经济增长的新阶段,加快推动这一历史性转变,当前重要的工作是进一步加强污染防治。国内外的研究表白,益生菌技术在废水、废气、废渣以及生态保护等方面具有良好的作用效果,而益生菌技术自1991年引进我国,重要在农业方面进行了应用,并取得了明显效果,但在环保方面的应用还少见。青岛好基态生物科技有限公司通过2年的复合益生菌技术在环境保护方面的应用研究,为复合益生菌技术在我国的发展提供科学依据和资料积累。一、益生菌技术概况复合益生菌(EffectiveMicroorganisms)技术是一种新型的有效微生物技术,又称高效复合菌
2、技术,是由日本琉球大学比嘉照夫专家发现并于1983年哺育成功的。其后友田博士进而研究发明心一代复合益生菌是采用独特工艺,将通过仔细筛选的好氧和厌氧性有益微生物以适当比例加以混合培养发酵而成的微生物活菌制剂,是以光合菌群、枯草芽孢杆菌活菌、乳酸菌群、酵母菌群、革兰氏阳性放线菌群和发酵系的丝状菌群等5大类10属80余种微生物组成的复合菌剂。复合益生菌技术的基本原理是基于头领效应的微生物群体生存理论和抗氧化学说。根据微生态学的原理,益生菌中厌氧和好氧微生物并存,在生长中产生的有用物质及其分泌物成为各自或互相间生长的基质和原料,通过互相间的共生增殖关系,形成了一个复杂而稳定的微生态系统,可加速对有机物
3、的降解,并发挥多种功能。因此,只要严格控制条件,充足发挥各菌群的共生增殖作用,维持良好的微生态系统,就能较好完毕污染物降解等复杂过程。二、好基态复合益生菌技术在环境保护中的应用1、好基态复合益生菌技术在工业废水治理中的应用(1)对食品废水的解决效果在苹果废水解决中,实验证明只用光合细菌法进行解决,尽管CODcr可去除80%,但仍不能达标排放,而用复合益生菌作进一步解决,CODcr、SS、S2-去除率可分别达成98%、81%、71%,实现达标排放。黄姜加工皂素产生的酸解黑液为高浓度有机废水,通常方法非常难以治理。研究用普通菌好氧条件下解决皂素废水,CODcr去除率为82.1,而用好基态复合益生菌
4、配合物化法进行解决,COD去除率达成91%,再经生物流化床和土地解决系统后可实现达标排放。此外,采用SBR反映器解决CODCr为20234000mg/L食品废水,并投加0.5%0.7%的好基态复合益生菌复壮,CODCr去除率可达成83.0%。(2)对味精废水的解决效果通常味精废水在水解酸化过程中,产生硫化氢、氨氮等有毒有害气体,严重影响人们的身体健康。研究对味精废水进行水解酸化后附加益生菌解决,第一、二天添加1.0%好基态复合益生菌,之后添加0.6%的好基态复合益生菌基本能消除臭味,一个半月后添加0.2%的好基态复合益生菌能达成稳定的除臭效果;添加0.2%的好基态复合益生菌,12天后废水中CO
5、D可达成国家一级排放标准,污泥的产生量相对较少。好基态复合益生菌技术解决味精废水,可明显提高COD去除率,同时将废水中的氨氮转化为硝态氮或氮气等,并运用硫化氢作供氢体消耗硫化氢,消除了水解酸化过程中产生的硫化氢、氨氮等有毒有害气体。(3)对制药废水的解决效果研究了益生菌与生物接触氧化工艺结合对制药废水进行解决,发现好基态复合益生菌能有效附着在填料上,好基态复合益生菌接种量在3/100000-3/10000范围内,能强化去除废水中的CODcr;与对照相比,好基态复合益生菌接种量为1/10000、水力停留时间4h、气水比10:1的条件下,CODcr去除率增长12.4%,出水CODcr93.60mg
6、/L,实现达标排放,且好基态复合益生菌解决可减少运营费用,消除废水解决中的恶臭,减少污泥产生数量。(4)对医院废水的解决效果通常医院污水解决中除磷外其它污染项目都可通过现有工艺稳定达标。好基态复合益生菌+化学除磷强化SBR工艺,益生菌配合SBR工艺可以提高COD的降解速度、聚磷菌的放磷速度,并能加速污水中的NH3-N的硝化过程,好基态复合益生菌的接种量为1/10000(体积比)时,COD、磷、氮去除率分别最高达成了95.1%、97%、94.2%。(5)对其它工业废水的解决效果研究表白,投加好基态复合益生菌的活性污泥对高浓度染化废水中COD去除率高于普通菌17%;在啤酒废水、酒精废水、含糖废水、
7、油污废水和豆腐废水中,益生菌技术都具有提高COD去除率、减少污泥和消除臭味的作用。2、益生菌在生活污水解决中的应用据记录,2023年全国废水排放总量为524.5亿吨,其中生活污水占53.6,而目前全国城市生活污水解决率不到40,大部分生活污水未经解决直接排入水体,引起水体中氮、磷化合物超标,导致水体富营养化,对环境导致了一定危害。益生菌是一种混合菌,可以在一定限度上提高生活污水中常见污染物的去除效果。1)益生菌技术对生活污水中有机碳化物的去除效果投加好基态复合益生菌解决城市生活污水,BOD5的去除率可达70.7%-90.3%,COD的去除率可达成60%-80%,并且去除效果好氧条件好于厌氧条件
8、,且解决后污泥产生少,能耗消耗低。对厨房排出的污水用好基态复合益生菌解决,COD、SS去除率分别达成89.8%、95.4%,混浊度减少94.3%,而水中DO则增长80%。对粪便污水进行益生菌净化,BOD5的去除率可达成66%-99%,出水COD133mg/L,BOD530mg/L,SS25mg/L,实现达标排放。选择适宜的益生菌载体是充足发挥益生菌去除污染物效果的重要因素。将益生菌技术与SBR工艺结合解决城市污水,COD平均去除率达81.10%,增幅12.47%,同时还能显著缩短SBR的曝气时间和运营周期,并可节能降耗。此外,构建KMT及EM-KMT生物流化床工艺解决城市污水,BOD、COD、
9、SS去除率均可达75%95%,出水水质优于国家一级排放标准.2)益生菌技术对生活污水中氮、磷的去除效果氮、磷是控制水体富营养化过程的关键性营养物。投加好基态复合益生菌培养活性污泥解决生活污水,益生菌可显著提高氨氮和磷的去除率,污水中NH4+-N和T-N的去除率最高可达成91.87%和96.77%,较对照组分别提高8.48%和18.41%,总磷的去除率可达成60.1%。并具有显著缩短SBR的曝气时间并可节能降耗的优点,且研究表白当好基态复合益生菌投加量(VEM/V污水)在1/100005/1000范围时,TN的去除率随益生菌量的增长而逐渐提高。对于原水总磷在4.29529.839mg/L之间变化
10、的污水,得出去除总磷的建议最佳组合:接种量0.8%、pH值为8、曝气时间为6h、反映时间为24h。3、好基态复合益生菌技术在畜禽养殖污染治理中的应用据记录,全国90的规模化畜禽养殖场未通过环境影响评价,60的养殖场缺少必要的污染防治措施。由于污染问题没有得到有效解决,大部分的规模化养殖场周边臭气冲天、蚊蝇成群、地下水硝酸盐含量严重超标,少数地区传染病与寄生虫病流行,对人们身体健康威胁很大。而好基态复合益生菌与动物肠道内的有益菌互相协同,可以提高对蛋白质的运用率和畜禽饲料的转化率,并可分解复杂的有机物,克制、消除畜禽舍的恶臭气味,苍蝇密度大大下降,经好基态复合益生菌发酵后的畜禽粪便成为十分抢手的
11、有机肥料。用好基态复合益生菌发酵饲料进行饲喂,并用好基态复合益生菌液喷洒猪舍,发现养猪场妊娠舍、分娩舍、保育舍NH3含量较对照舍分别减少10.7%、54.9%、13.6%,H2S含量较对照舍分别减少17.6%、50.6%、57.5%;在养殖场用好基态复合益生菌技术灭蝇效果明显,且费用低,苍蝇数量较对照组分别减少30%、34.6%、33.3%。此外,用好基态复合益生菌解决养猪场排放的污水一个月后,其生物需氧量减少36.4%,悬浮物减少68.87%。在养鸡场的研究表白,用好基态复合益生菌饲料结合益生菌饮水饲喂,实验组比对照组鸡舍内臭味明显减轻,实验组氨气浓度下降了14.5%-69.7%,硫化氢浓度
12、下降了65.5%-72.9%。此外,好基态复合益生菌可减少鸡舍空气中CO2的含量,使CO2减少了31.75%。4、好基态复合益生菌技术在河流、湖泊环境净化中的应用水体富营养化是影响湖泊、池塘等景观水体质量的重要环境因素。因此,水体富营养化防治已成为目前国际上水体污染面临的重大课题。投加1/1000体积比好基态复合益生菌菌剂并辅以低速间歇式曝气解决富营养化源水,藻类生物量得到明显控制,水样叶绿素a、TN、TP和CODcr的去除率分别达成90.49%、45.25%、55.48%和82.37%,出水水质接近国家地表水类标准。此外,在PFS30mg/L、好基态复合益生菌体积比5/10000、曝气时间H
13、RT/2(HRT=5d)、水温25、pH中性时,应用聚合硫酸铁(PFS)-好基态复合益生菌组合工艺可使藻型富营养化原水中叶绿素a、TP、COD、TN的去除率分别达成93、89、85、60,出水达成国家标准。此外,好基态复合益生菌解决2个月后藻型富营养化湖泊水体的透明度提高了433%;在投放菌剂后溶解氧暂时下降,但不久上升至12.99mg/L;停止使用好基态复合益生菌约1个半月后,尽管水体透明度、总N、总P、高锰酸盐指数和COD均有反弹,但一直未有“水华”发生。在云南滇池内湖草海和广西南宁南湖上的研究也表白好基态复合益生菌解决后水体透明度明显提高,叶绿素a、藻量有很大限度的减少,COD、BOD、
14、TN、TP等去除效果显著。好基态复合益生菌技术对藻型富营养化水体的净化作用也许是由于好基态复合益生菌可改变水体中氮磷营养盐水平及藻类生物量与氮/磷质量分数的相关性,成为影响或克制藻类生长的主导因子的因素,但具体机制尚需进一步探讨。5、好基态复合益生菌技术对固体废物环境治理中的应用研究表白,在厨房的垃圾袋里撒少许好基态复合益生菌,避光封存,几天后生活垃圾即可发酵成优质堆肥,并且用好基态复合益生菌解决生活垃圾,具有很强的除臭作用,且灭蝇效果显著。对于酿制酒、醋酱等食品工业生产中的废渣,可经压滤除水后,添加0.1%好基态复合益生菌进行二次厌氧发酵,可将废渣干燥粉碎后作营养价值较高的饲料。此外,对垃圾
15、填埋过程中产生的高浓度垃圾渗滤液,叶晓玫等通过应用好基态复合益生菌技术静态稳定塘中试,发现益生菌对高浓度难生化降解的垃圾渗滤液的解决效果显著,重要指标BOD5、CODcr、NH3-N和T-P的去除率分别达成89.82%、77.55%、67.70%和67.62%,其色度104d后去除率达成83%,颜色从墨汁黑转为淡黄色。尽管,好基态复合益生菌技术已被证实是废物资源运用和垃圾渗滤液生化解决的一种新技术、新方法。6、好基态复合益生菌在农村生态环境保护中的应用当前,国家环保总局启动并实行了“农村小康环保行动计划”,重要任务是在社会主义新农村建设中解决农村污染防治和生态破坏以及农村“脏、乱、差”问题,促
16、进本地经济、社会与生态环境的协调发展。研究表白好基态复合益生菌技术的应用,可以有效的防治农村污染、改善农村生态环境。应用好基态复合益生菌技术一是可以显著改善土壤物理化学性质,提高肥力,减少病虫害,减少农田农药、化肥的使用量,减轻农村面源污染。有实验表白,农田使用好基态复合益生菌一年,农药、化肥使用量可减少2035%,连续使用二年,农药、化肥使用量可减少3040%,若连续使用数年,可基本停止农药和化肥的使用。二是用好基态复合益生菌发酵解决农村的秸秆,制成秸秆粗饲料,可资源化综合运用,减少秸秆焚烧带来的大气污染,此外好基态复合益生菌可以在水稻产量明显提高的情况下,克制水稻田甲烷排放量50%以上,进
17、一步减少大气污染。此外,好基态复合益生菌技术可以转化农村垃圾和粪便,制成可供植物直接运用的生物有机肥,减少农村固体废物污染。三、好基态复合益生菌技术在环境保护中的应用与研究展望传统的治污设备存在投资高、占地大、运营费用高等缺陷,而好基态复合益生菌技术可克服这些缺陷,并且具有操作简朴、管理方便、污染物去除率高、污泥产生量少、设备损耗低等优点,但好基态复合益生菌技术在环境保护领域的应用还处在相对滞后阶段。因此,可以从以下几个方面开展益生菌技术在环境保护中的应用研究。1、针对污染物的类型、分布规律、危害限度和影响因素等,进一步探讨好基态复合益生菌剂量、投加方式、投加时期、运营时间和环境条件等对污染物
18、去除效果的影响,优选最佳工艺。2、进一步深化好基态复合益生菌技术环境净化的机理研究,特别是好基态复合益生菌降解污染物的分子反映动力学研究等,为好基态复合益生菌技术在环保领域的更大应用提供科学依据。3、大力开展好基态复合益生菌技术生物研究。当前,好基态复合益生菌用于污染治理,存在益生菌驯化、复壮和选择适宜载体等问题。开展好基态复合益生菌技术生物反映器研究,例如在废水解决方面,可将好基态复合益生菌与活性污泥法等结合起来研制新型废水生物反映器。4、进一步加强好基态复合益生菌的生产技术研究。当前,好基态复合益生菌技术的大规模推广应用。此外,通过基因工程筛选和大规模培养具有专一耐受性的益生菌高效菌也是未
19、来的发展方向。5、进一步建立和完善好基态复合益生菌技术研究推广,培养技术人员,发挥全国好基态复合益生菌技术试点网络作用,探讨通过研究-实验-示范-推广的方式,推动好基态复合益生菌在环保领域更为广泛的应用。益生菌解决城市垃圾研究一、我国城市垃圾的排放和运用现状1、我国城市垃圾的特点:我国城市垃圾中有机物和无机物组成比例,由于居民所用燃料类型不同而差别很大。以燃煤为主的居民区垃圾中有机物约占20-30%。无机物约占60-80%,这类垃圾应去除大量渣土和有害物质后才适宜作堆肥运用。而燃气区垃圾中有机物组成比例高达70%以上,接近国外大城市垃圾组成比例,这些垃圾只要分选出塑料、玻璃、金属等后可直接用作
20、堆肥。随着民用燃料结构的逐步变化和人民消费水平的提高,无机垃圾逐年减少,有机垃圾,特别是动物垃圾逐年增长。从我国总体水平来说,无论那个城市,垃圾中的无机组成的比例是很大的,有机组成偏低,特别是动物性组成很低,因此,我国的城市垃圾中可燃物和可堆肥物含量很低,给我国城市垃圾的解决和运用带来了巨大困难,这重要是由经济水平和能源结构决定的。虽然如此,仍有四分之一左右的有机物可供农田应用,历史经验告诉我们,对改良土壤,提高土壤肥力的作用是显著的,仍可作为农用的重要资源,仍是我国城市垃圾的重要出路之一,但必须进行适当分选和解决,否则将会对农田产生严重影响。2、我国城市垃圾的运用情况由于城市人口集中,生活水
21、平较高,同农村比较,城市人民的生活废弃物中所含的为农作物有用的营养成分较之农村居民的废弃物要丰富得多,因此,城市居民是土壤及农作物营养物质的重要富集者。由于城市居民把来自大面积农田、水体、草原生产的食物运用后,以废弃物的形式排放而形成了城市生活垃圾。近年来的调查表白,随着经济、社会发展,城乡人民生活水平的提高,过去农业上充足运用城乡固体废弃物的传统经验正在受到冲击,逐渐由传统的作为资源运用发展到堆弃不用,而形成了对环境的严重污染。其因素是这些废弃物具有恶臭、病菌、体积大等缺陷。此外,农民逐渐转向专业化生产,种植业也逐渐转向省工、省力、高效、清洁的栽培方式,已具有施用化肥的投资能力;再加之城市垃
22、圾渗入了大量的非有用成分,甚至是有害成分,还会导致对土地的破坏,因此农民不愿采用。北京、上海的城市垃圾基本无出路,就是贵阳这样的中档城市,1981年农用率还占城市总垃圾量的70%,1983年迅速下降到1%,成都由70年代的80%下降到80年代的20%。我国的城市垃圾导致的环境问题已十分严重,有的城市已经是到处是垃圾堆,影响市容和人体健康,污染农田,已经到了非重视不可的时候了。3、我国城市垃圾的排放量据有关研究预测,1980年为13640万吨,1985年约15000万吨,到2023年为19500万吨。我国城市垃圾的无害化处置率不到60%,由于城市垃圾未经无害化解决,导致蚊蝇孳生,恶臭难闻,直接施
23、于菜田,也导致严重的蔬菜的寄生虫卵和大肠杆菌污染问题,因此,城市垃圾的无害化解决问题应提上议事日程。二、寻求适当的城市垃圾解决方法国内外许多城市都把垃圾的解决视为难题,目前还没有一个国家真正解决了这个问题,城市垃圾的解决和运用是发达国家和发展中国家面临的共同问题。垃圾的解决和运用,重要是取决于垃圾的成分和性质,同时应考虑到技术条件和经济水平。垃圾成分一方面考虑垃圾的三个基本成分的比例,即可作堆肥的有机物,可燃性垃圾及不可燃性垃圾。由于垃圾的成分不同,各国采用解决垃圾的方法有很大差异,现阶段应用广泛的解决方法是填埋,焚燃和堆肥,其中填埋占72%,焚燃25%,堆肥占3%。我国的垃圾具有无机成分多,
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