家禽糞便除臭復合菌劑的應用研究

摘要：為研究復合菌劑的除臭機理，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合菌劑，將其均勻噴灑到雞糞表面并攪拌均勻，進行雞糞堆肥對比試驗，分別篩選出對甲基吲哚、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試劑，檢測除臭效果。結果表明，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、鉀細菌、植物乳桿菌Z3-1和畢赤酵母各20 mL，二價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、鉀細菌、植物乳桿菌Z3-1和畢赤酵母各20 mL，氧化鋅0.08 mg）。

關鍵詞：除臭菌劑；家禽糞便；發酵；堆肥；氨態氮

中圖分類號：S141.4 文獻標識碼：A 文章編號：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

畜禽養殖場規?；⒓s化的發展已使畜禽糞便的環境污染問題變得更加突出，堆肥處理是畜禽糞便資源化、減量化、無害化利用的一種有效途徑。養雞過程中產生大量的雞糞、廢水、死亡雞等廢棄物，如處理不當，將對環境造成嚴重污染，并影響生態畜牧業的發展。傳統方法是通過加入除臭劑進行堆制發酵，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，基本可以達到除臭殺菌的目的，但是有不足之處。如：①微生物種類單一，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無法保證雞糞中的氮含量。③菌劑制作耗費成本大，保存時間短，除臭耗時較長。④菌與菌之間基本無協同作用。

本研究針對以上缺點研制出一種生物除臭菌劑，此菌劑將多種益生菌復配混合，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，并且臭氣進入微生物細胞后，在微生物體內作為營養物質被其所分解、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，對處理的惡臭氣體要求較低，處理成本低廉，投資運行費用低，無二次污染，易管理，對人體和動植物無任何毒副作用，應用前景廣闊。

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）、鉀細菌（Bacillus mucilaginosus）、植物乳桿菌Z3-1（Lactobacillus plantarum）和畢赤酵母（Pichia pastoris）由中國科學院微生物研究所提供，于沈陽大學重點實驗室低溫保存。對以上6種菌種分別活化，并通過搖床培養進行擴繁。

肉食雞糞便由沈陽市遼中縣彰驛養雞場提供。對雞糞進行預處理：向雞糞中噴灑EM露，轉化、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、碘酸鉀標準溶液、5 g/L淀粉溶液、硫代硫酸鈉標準溶液、0.01 mol/L硫代硫酸鈉標準溶液、0.01 mol/L碘溶液、鹽酸溶液、硫化鈉標準溶液均由沈陽大學重點實驗室配制。

發酵袋選用聚乙烯塑料袋，規格為15 cm×20 cm。生物炭由沈陽大學環境學院提供。EM露從市場購買。

1.2 方法

1.2.1 除臭菌劑對雞糞中甲基吲哚臭味含量的影響 除臭菌劑配方見表1，甲基吲哚的檢測條件見表2。將A1、A2、A3、A4、A5、A0組分別用聚乙烯塑料袋密封發酵46 h后，打開硅膠管以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。以解吸液稀釋標準溶液為30、45、60、80和100 mg/L的標準系列，各取1 L注入氣相色譜儀，進行測定。每個濃度測定3次，取平均值，繪制標準曲線。在硅膠管中不采集空氣，其余同樣品操作作為空白對照。取1 μL樣品，同標準溶液一樣測定，用樣品峰高值減去空白對照峰高值，由標準曲線查得甲基吲哚濃度，再計算空氣中甲基吲哚濃度。

1.2.2 生物炭對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取6份，每份100 mL，并分別按照表3的配方添加不同質量的活性炭，記為B0、B1、B2、B3、B4、B5組。B0為空白對照組。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酵46 h后，重復“1.2.1”的試驗方法。

1.2.3 甲醇對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酵46 h后，重復“1.2.1”中的試驗方法。

1.2.4 除臭菌劑對雞糞中氨氣含量的影響

1）氨氣去除效果檢測。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酵46 h后，用采樣機分別從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，觀察試驗現象。

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

繪制標準曲線：取7只具塞10 mL比色管按表5制備標準色列。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，用水稀釋至標線，搖勻，放置1 h。用1 cm比色皿于波長697 nm處以水為參比測定吸光度。以扣除0號管的校正吸光度為縱坐標，氨含量（μg）為橫坐標，繪制標準曲線。

樣品測定：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，密封發酵46 h后，用采樣機采集5 mL空氣樣，用吸收液定容到10 mL的樣液（用具塞比色管），按繪制標準曲線的步驟進行顯色，測定吸光度。用吸收液代替試樣溶液，按上述步驟重新測定（記為空白試驗組）。

1.2.5 化學試劑對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添加二價鐵離子和抗壞血酸，重復“1.2.4”中的試驗操作步驟，記錄數據。

1.2.6 除臭菌劑對雞糞中硫化氫含量的影響

1）硫化氫去除效果檢測。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，密封發酵46 h后，用采樣機采集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，觀察試驗現象。

2）硫化氫含量檢測。標定硫代硫酸鈉標準溶液的濃度：準確吸量20.00 mL 0.01 mol/L碘的標準溶液于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硫代硫酸鈉標準溶液滴定至淺黃色，加1 mL新配制的5 g/L淀粉溶液呈藍色，用少量水沖洗瓶的內壁，再繼續滴定至藍色剛剛消失（由于有硫生成，使溶液呈微混濁色，此時要特別注意滴定終點顏色突變），記錄所用硫代硫酸鈉標準溶液的體積，同時另取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準溶液的體積。

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，密封發酵46 h后，用一個內裝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內做顯色分析。

標準曲線的繪制：按表7制備標準色列管，先加吸收液，后加標準液，立即倒轉混勻。在各管加1 mL混合顯色液，加蓋倒轉一次，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665 nm處，測定各管吸光度。以硫化氫含量（μg）為橫坐標，吸光度為縱坐標，并計算。將已知滲透率的硫化氫滲透管在標定滲透率的溫度下恒溫24 h以上，用純氮氣以較小的流量（約250 mL/min），將滲透出來的硫化氫氣體帶出，并與空氣進行混合和稀釋，調節空氣的流量得到不同濃度的硫化氫標準氣體，計算硫化氫標準氣體的濃度。

1.2.7 氧化鋅對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“1.2.6”的試驗方法，記錄結果。

2 結果與分析

2.1 除臭菌劑對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，此時甲基吲哚的去除率高達89%。因此最佳除臭菌劑配方為A5。

2.2 生物炭對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甲基吲哚的去除率以線性趨勢明顯增加。其中B5組的配方對甲基吲哚的去除率最為明顯，因此最優配方為B5組。

2.3 甲醇對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時達到最大去除率90%，其甲基吲哚含量僅為0.001 0 mg/m2。在C5時甲基吲哚含量又明顯增加。因此去除甲基吲哚的最優配方為C4組。

2.4 除臭菌劑對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時含量最低，僅為0.101 1 mg/m2，在A5時氨氣的含量增加到0.130 9 mg/m2。因此去除氨氣的最優配方為A4組。

2.5 化學試劑對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，去除氨氣的最優配方為D3組。

2.6 除臭菌劑對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時硫化氫去除率呈現平穩趨勢，去除率為88%。在A4時硫化氫含量最低，僅為0.010 2 mg/m2，在A5的硫化氫含量相比A3增加明顯。因此，去除硫化氫的最優配方為A4組。

2.7 氧化鋅對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試劑對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。在E4時硫化氫含量最低，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配方為E4組。

3 小結與討論

家禽在飼養過程中會產生大量糞便，如處理不當，將對環境造成大量污染。傳統的堆肥法堆肥腐熟需要2個月甚至半年，且堆置過程中堆肥周圍惡臭難聞、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農業環境、促進家禽生長的重要保障。造成家禽糞便惡臭的主要原因是氮的揮發以及硫化氫和甲基吲哚等氣體的釋放。堆肥在惡臭擴散的同時，會造成氮素大量損失，使氮肥減少，影響作物生長。傳統堆肥過程是一個由自然微生物參與的過程，因而有可能利用添加外源微生物的辦法調控堆肥中氮碳的代謝。通過減少氮類物質的分解，保留更多氮養分。

本研究通過用不同配方的除臭菌劑進行雞糞堆肥對比，發現當放線菌5406、枯草芽孢桿菌B-903、卷枝毛霉、鉀細菌、植物乳桿菌Z3-1和畢赤酵母含量都為25 mL時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90%以上。當放線菌5406、枯草芽孢桿菌B-903、卷枝毛霉、鉀細菌、植物乳桿菌Z3-1和畢赤酵母含量都為20 mL時去除氨氣和硫化氫效果顯著，在配方中添加0.06 g二價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、反硝化細菌和反硫化細菌的滋生，避免糞便中的蛋白質、氨基酸產生氨氣、硫化氫和甲基吲哚等有臭味氣體的產生。傳統除臭菌劑中微生物種類單一且菌劑制作耗費成本大，保存時間短，除臭時間較長。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，還能抑制腐生菌對蛋白質氨基酸進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，對人體和動植物無任何毒副作用，對環境不產生任何污染，并且菌劑活化時間短，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。

研究結果表明，本研究的家禽糞便除臭菌劑是一種較為理想的環境友好型除臭菌劑，在農業及畜牧業中有著廣闊的發展前景。其他特性和作用還有待于在以后的試驗中進行深入的研究和探討。

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