除臭剂及其应用的制作方法

本发明关于除臭剂及其应用，特别是指利用微生物群达到除臭目的，且具体应用于除臭方法、除臭构件及除臭装置的除臭剂。

背景技术：

由于经济快速发展，物质需求不断快速增长，相对地生活垃圾、养殖业排泄物…等等有机废弃物的产出更是以惊人速度暴增；随之而来的是浓烈的恶臭与来不及分解而堆积如山的固体废弃物，严重恶化人类的生活品质。

以养殖业排泄物的有机废弃物为例说明，目前的处理方式是先进行固液分离，其中的固体物经压缩脱水后，部分采取焚烧处理，有增加碳排放、耗费能源、污染空气品质等问题；另一部分采取掩埋处理，则有浪费土地资源、污染地下水源及恶臭恶化生活环境的问题。而固液分离后的废液则视情况采取物理处理、化学处理及/或生化处理，最后排放入河川，废液中的过多添加物将造成河川的总体负担。

此外，污水处理场采用活性污泥法处理污水，在这种处理系统中，一般以枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)等微生物为处理污泥的优势族群。但是，污泥处理的困难在于其恶臭为公害根源且处理成本高，不仅如此，处理后污泥仍带有恶臭而无法回收再利用，也因此，处理后污泥的废弃场所亦受到诸多限制。

台湾及大陆地区近年来由于畜殖和农牧业发达，人口密度高，每年产生的各种有机废弃物数量极为庞大，包括500万吨以上禽畜废弃物、500～600万吨农产废弃物，以及数百万吨的林业及水产废弃物。若未能适当快速处理，将成为严重污染源，对环境与生态造成极大负面影响。其中，畜殖场所产生的禽畜粪尿及农产废弃物因含有丰富的有机物，包括：纤维素、木质素、蛋白质及脂肪等，在堆积时有机物的代谢会产生一些多胜类、胺基酸和有机酸等，当氧气不足时，更会产生有恶臭味的吲哚(Indole)、粪臭素(Skatol)、硫化氢(Hydrogen sulfide)、挥发性胺类(Amines)、硫醇类(Mercaptans)以及短键脂肪酸(C3～C6)等代谢物相继造成环境污染问题。其中更以硫化合物和氮化合物为畜殖场恶臭空气的主要来源。

在过去，相关业者因处理技术不佳或设备过于昂贵等因素，对于气体污染物的除臭改善并不积极，导致地方民众对业者改善的进度颇有怨言，急需积极提升应对。此 外，以往针对含硫与氮化合物的去除，常使用一些物理或化学方式，包括：物理吸附、化学洗涤法、气相电极氧化处理法和焚化法，虽然这些处理技术有高去除率、操作时间短及无时间限制的优点，但其最大的缺点为污染物仅止于相的变化，仍有二次污染之虞，会对环境带来冲击，且成本较高。

综上所述，现有的有机废弃物处理方式不仅未能确实解决废弃物造成的环保问题，其恶臭及处理后的二次废弃物亦导致有机废弃物无法进一步被回收使用。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种除臭剂及其应用，可以快速、确实地除臭，且能够回收再利用处理后污泥，达到可大量减少污泥处理量的目的。

为解决上述技术问题，本发明提供的一种除臭剂，将含有放射线菌、嗜硫光合菌、硝化杆菌、鞘氨醇单孢菌、曲菌、产甲烷菌以及淡黄青霉的微生物群作为所述除臭剂的有效成分。

其中，所述除臭剂包括微生物群及水性介质，且所述微生物群分散于水性介质中。

其中，所述除臭剂包括微生物群及载体，且所述微生物群与载体接触构成载体-微生物复合体。

依据本发明提供的一种除臭方法，其方法步骤包括使用前述除臭剂与被除臭物接触。其中，所述除臭剂以喷雾形态与被除臭物接触而除臭；又，所述除臭剂与被除臭物先在厌氧环境中接触进行被除臭物的厌氧分解，接着使除臭剂与被除臭物在好氧环境中接触进行被除臭物的好氧分解。

依据本发明提供的一种污泥分解方法，其方法步骤包括使用前述除臭剂与污泥接触，以达到使污泥分解而除臭的目的。

依据本发明提供的一种有机物分解方法，其方法步骤包括使用前述除臭剂与有机物接触，以达到使有机物分解而除臭的目的。

依据本发明提供的一种除臭构件，包括载体、微生物群及内部中空用于填装所述载体及微生群的安装组件；其中，所述载体选自无机载体或有机载体，其中，所述无机载体选自沸石、碳石、火山石，所述有机载体选自木屑、米糠、植物纤维或木炭；所述微生物群包括放射线菌、嗜硫光合菌、硝化杆菌、鞘氨醇单孢菌、曲菌、产甲烷菌以及淡黄青霉；以及所述安装组件具有供气体或液体流通的网孔结构，所述微生物群与载体接触构成载体-微生物复合体并填充于安装组件的中空内部。

其中，所述除臭构件的安装组件用于集中寄宿有微生物群的载体，并将这些载体依使用需求安装于特定位置，因此，所述安装组件具有至少二网板，安装组件的中空内部为至少二网板隔设出至少一层空间，所述载体-微生物复合体设置于任意二网板之间，且所述安装组件周侧围设有一网状片材(图未示)，配合不同的安装环境及需求。

依据本发明提供的一种除臭装置，一除臭塔，具有相对的一塔底及一塔顶，所述除臭塔相对设有一位于塔底的输入口以及一位于塔顶的输出口，用于输送被除臭物；以及如前述的一除臭构件，设于所述除臭塔内部并位于输入口及输出口之间。

其中，所述除臭塔的塔顶设有一喷嘴，用于喷洒液体在除臭构件上，所述塔底设有一集中输出口，所述喷嘴与集中输出口之间在除臭塔外部设有一循环操作段，用于将由所述喷嘴喷洒且与被除臭物接触的液体在集中输出口集中后循环至喷嘴重复喷洒。

其中，为使被除臭物在除臭塔内部的行进速度减慢，达到被除臭物能够与除臭构件充分接触，以令被除臭物确实为微生物群分解，前述除臭构件的安装组件具有多个网板隔设出多层空间，并以水平式多层形态设于除臭塔内部。

依据本发明提供的一种堆肥化促进剂，其将含有放射线菌、嗜硫光合菌、硝化杆菌、鞘氨醇单孢菌、曲菌、产甲烷菌以及淡黄青霉的微生物群作为所述堆肥化促进剂的有效成分；借此，利用本发明微生物群达到提供一种能够有效去除有机废弃物的恶臭，令有机废弃物经除臭后，得以堆肥化形成可再回收利用的肥料。

本发明主要是将含有放射线菌(actinomyces)、嗜硫光合菌(Chromatium)、硝化杆菌(Nitrobacter)、鞘氨醇单孢菌(sphingomonas)、曲菌(Aspergillus)、产甲烷菌(Bac.Methanigenes)以及淡黄青霉(Penicilium Luteum)的微生物群作为除臭剂的有效成分，并将含有该微生物群的除臭剂具体应用于除臭方法、污泥分解方法、有机物分解方法、除臭构件、除臭装置以及堆肥化促进剂；借此，利用前述微生物群达到对废弃物进行厌分解或好氧分解，从而以低耗能、低成本的处理方式达到快速、确实除臭的目的，且经微生物群处理后污泥，由于经过除臭及分解过程且无二次污染而能够回收再利用，另达到可大量减少污泥处理量的目的。

附图说明

图1为本发明除臭构件的结构示意图；

图2为本发明除臭塔内部设置除臭构件的结构示意图；

图3为本发明用于测试除臭剂效能的生物反应测试系统示意图；

图4为本发明以不同除臭剂浓度对NH₃去除的影响曲线图；

图5为本发明添加500x的除臭剂，[NH₃]＝120ppmv，气体停留时间10秒，对于出流浓度的影响曲线图；

图6为本发明添加500x的除臭剂，[NH₃]＝120ppmv，气体停留时间30秒，对于出流浓度的影响曲线图；

图7为本发明添加500x的除臭剂，[NH₃]＝200ppmv，气体停留时间10秒，对于出流浓度的影响曲线图；

图8为本发明添加500x的除臭剂，[NH₃]＝200ppmv，气体停留时间30秒，对于出流浓度的影响曲线图；

图9为本发明以不同H₂S进气浓度对H₂S去除率的影响曲线图；

图10为本发明以20ppmv的进气浓度于90分钟达到60％的去除率的曲线图；

图11为本发明以60ppmv的进气浓度于90分钟达到50％的去除率的曲线图；

图12为本发明以100ppmv的进气浓度于90分钟则达到60％的去除率的曲线图；

其中附图标记说明如下：

除臭构件100 安装组件10

空间101 网板11

除臭塔20 塔底201

塔顶202 输入口21

输出口22 喷嘴23

集中输出口24

循环操作段30 第一管31

反应器32 帮浦33

第二管34

气体钢瓶1 气体流量计2

气体均质装置3 空压机4

采样孔5 反应器槽体6

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

请配合参阅图1至图2所示，说明本发明除臭剂及其应用的具体实施方式。

本发明用以作为除臭剂有效成分的微生物群，为深层土壤中常见的微生物菌群；本发明微生物群以含有放射线菌(actinomyces)、嗜硫光合菌(Chromatium)、硝化杆菌(Nitrobacter)、鞘氨醇单孢菌(sphingomonas)、曲菌(Aspergillus)、产甲烷菌(Bac.Methanigenes)以及淡黄青霉(Penicilium Luteum)的微生物菌种，经过复合自营性及异营性菌培养技术,驯养而成的综合微生物菌群,作为该除臭剂有效成分。利用这些混和菌种各自的厌氧、好氧及耐热、耐寒的特性，形成环境适应力最佳的应用组合生物菌剂，从而具有能够广泛应用在有机污泥的分解及其臭味的快速消除，如氨气(NH₃)，硫化氢(H₂S)，烷基硫醇之类。借此，通过结合有机载体及无机载体的应用，可以对空气中及污水中的有机废弃物，产生持续稳定的有效分解功能，大幅改善目前的有机废弃物处理方式，从而达到快速解决恶臭问题以及大量减少污泥的处理量等技术功效。

本发明的除臭剂形态，可以是将微生物群分散于水性介质，例如水或其他适合微生物群生存的液体，以形成液态除臭剂；或者，可以将微生物群与载体接触，制成载体-微生物复合体，使被除臭物直接与液态除臭剂或载体-微生物复合体接触而分解除臭，或者，亦可先将载体-微生物复合体分散于水性介质后再与被除臭物接触。

在本实施例中，载体可以选自无机载体或有机载体，其中，无机载体选自沸石、碳石、火山石，有机载体选自木屑、米糠、植物纤维或木炭；使载体内吸附微生物群，是为了增大与被除臭物的接触面积，以进一步提高除臭效果。其中，有机载体由于富含有机质养分的物质，作为综合微生物菌的寄宿载体，可以让微生物菌剂在应用上更加稳定，持续性更长久，使除臭效果及有机污泥分解效果产生逐步加乘的作用；而无机载体的多孔隙结构，作为综合微生物寄宿载体，可以快速吸附臭气分子，让载体中的微生物逐步分解，如此可以加快臭味的瞬间清除速度。

本发明除臭剂的载体与微生物群的复合化方法中，当微生物群为固态(例如粉末状)的情形，可通过将载体与粉末状的微生物群在适当的容器内搅拌达到复合化；当需要使微生物群分散于水性介质时，则可通过将载体投入水性介质中，使微生物群与载体接触而达到复合化的目的。

在任意的形态，微生物群的浓度、微生物群与载体的比例等，可考虑被除臭物的 臭气强度，或被除臭物的周围环境而决定。此外，载体-微生物复合体在水性介质中，可依照实际需求，导入对微生物群不致带来不良影响的各种添加物。

通过将本发明的除臭剂与被除臭物接触，确实可达到快速且确实的除臭效果。本发明的除臭剂与被除臭物的接触形态并无特别限制，

以下请配合参阅图1、图2所示，以包括喷雾作业、涂布作业及水中处理等具体实施例加以说明本发明除臭剂的应用。

如图1所示，显示将本发明载体-微生物复合体设置于一安装组件10而构成单层或多层结构的除臭构件100。其中，安装组件10具有供气体或液体流过的网孔结构，令微生物群与载体接触构成载体-微生物复合体并填充于安装组件10的中空内部；更具体地，安装组件10具有至少二网板11，令安装组件10的中空内部为至少二网板11隔设出至少一层空间101，载体-微生物复合体设置于任意二网板11之间，且安装组件10周侧围设有一网状片材(图未示)。

在本实施例中，安装组件10可为单层或多层结构的组合式构造，其周围四个面利用网状片材包覆，以构成一体的单元结构；安装组件10所采用的材料以耐水性甚至耐腐蚀者为佳，例如，不锈钢、塑胶或竹器等等；且，安装组件10及网状片材的网孔结构的孔径尺寸小于载体-微生物复合体的粒径但可供气体或液体顺利流通，以避免复合体掉出安装组件10。

其中，除臭构件100的多层结构中每一空间101可放入不同的载体-微生物复合体，例如，有机载体、无机载体，借以增加微生物的生长稳定度，并可以延长废水或废气流经时的停滞反应时间。

进一步地，本发明除臭构件100的多层空间101，可以呈水平式多层设置(如图2除臭塔20的除臭构件100设置形态)或者垂直式多层设置(图2循环操作段30的除臭构件100设置形态)在吸附塔或其他用于处理被除臭物的反应装置内；借此达到可配合废气或废水等不同形态的被除臭物，或者可视被除臭物在除臭构件100内部的延滞时间需求，调整物流流经穿越除臭构件100的方向，决定使物流以平行流流过网板11，或是以垂直流穿越网板11(如图2除臭塔20、循环操作段30的废气流及液流)；其中，对于被除臭物为废气或污泥含量少的废水时，可采用垂直流过除臭构件100的设计，而污泥含量多的废水则可采用平行流过除臭构件100的设计，借以增加污泥与载体-微生物复合体接触的面积，达到快速除臭外，也具有避免污泥阻塞的状况。进 一步地，本发明的除臭构件100可以视实际需求，在吸附塔、反应器内部以多个串联、并联使用，亦可以在整个处理程序的各个操作段中使被除臭物的进流以垂直流、平行流组合并用。

请配合参阅图2所示，说明本发明除臭构件100设于除臭塔20内部并用于对废气除臭的具体除臭装置、使用方法及其功效。

除臭塔20为吸附塔形态，具有相对的一塔底201及一塔顶202，除臭塔20相对设有一位于塔底201的输入口21以及一位于塔顶202的输出口22，用于输送被除臭物；令除臭构件100设于除臭塔20内部并位于输入口21及输出口22之间。其中，除臭塔20的塔顶202设有一喷嘴23，用于喷洒液体于除臭构件100上，塔底201设有一集中输出口24，喷嘴23与集中输出口24之间在除臭塔20外部设有一循环操作段30，用于将由喷嘴23喷洒且与被除臭物接触的液体，在集中输出口24集中后循环至喷嘴23重复喷洒。

在本实施例中，除臭构件100的安装组件10具有多个网板11隔设出多层空间101而成形为水平式多层形态，用于减慢被除臭物在除臭塔20内部的行进速度，且废气自塔底201进入反应器32、来自喷嘴23的液体自塔顶202进入反应器32，皆相对于该除臭构件100的网板11呈垂直流流过，借此延长废气及喷雾液体的接触时间，大幅提升分解效率。

其中，设于集中输出口24与喷嘴23之间的循环操作段30更包括依序连接的一第一管31、一反应器32、一帮浦33及一第二管34，其中，反应器32内部另设有一垂直式多层除臭构件100，用于使与被除臭物接触后的喷雾液体，相对于除臭构件100的网板11呈垂直流流过，进而延长液体在反应器32内部与除臭构件100接触反应的时间，以将液体中吸附的废气物质有效分解。

本发明除臭构件100的其他具体操作说明如下：

喷雾作业：通过将无机载体粉末化后，以适当比例混合于前述含有综合微生物群作为有效成分的除臭剂中，再以喷雾器喷洒在被除臭物上，例如：发霉的窗帘或地毯、宠物及其周遭、马桶、垃圾桶…等等，通过除臭剂中的微生物群在短时间内(约5～15分钟)达到快速消除臭味；对于臭味浓度较高的有机废弃物，例如禽畜排泄物，堆肥体…等，可通过再加入适当比例的有机载体，利用有机载体富含有机质养分的特性，达到增加除臭效果的持久性、稳定性。

涂布作业：透过将无机载体粉末化后，以适当比例混合于前述含有综合微生物群作为有效成分的除臭剂中，调和成涂料状，利用喷涂设备或刷涂器具，涂布在周遭环境的墙体或器壁上，以形成稳定的除臭吸附膜，将溢散的臭气吸附分解。

水中处理：对于有机废水的处理，则可配合前述多种有机、无机载体构成的载体-微生物复合体与综合微生物群除臭剂，依一定比例投入废水处理池中，以快速消除废水中的臭味，并快速分解废水中的有机物质，达到快速除臭及污泥减量的目的。

以下请配合参阅图3至图15，兹举数个实施例说明本发明除臭剂用于去除氨气(NH₃)及氢化硫(H₂S)的效能及其较佳的操作条件。

如图3所示，显示本发明用于测试除臭剂效能的生物反应测试系统，其包括一气体钢瓶1内部装有氨气或硫化氢，该气体钢瓶1经一气体流量计2连接至一气体均质装置3，且一空压机4经另一气体流量计2连接至气体均质装置3，令气体钢瓶1输出的臭气(即H₂S或NH₃)与空压机4输出的气体在气体均质装置3中混合并通过一组过滤器(0.22μm)后，输出一具有特定浓度的氨气进气或硫化氢进气至一反应器槽体6，进气自反应器槽体6底部进入进行除臭反应，并自反应器槽体6顶部出气后通过抽气柜。反应器槽体6为内径D为12公分、高度H为50公分的管柱，如图3，反应器槽体6外部每隔25公分设置一采样孔5，内部则设置有前述安装组件10，用于设置本发明除臭剂，以使进气均匀增加臭气与除臭剂的反应时间。

本发明除臭剂的测试条件包括：

1、添加一定比例的液态除臭剂。气体停留时间设计30秒，[H₂S]＝60ppmv或[NH₃]＝120ppmv，处理不同时间(分钟到小时)，依据效果增减除臭剂液体比例，提供后续添加除臭剂比例的参考。

2、依据第1点的结果，添加一定比例的除臭剂。气体停留时间设计30秒，[H₂S]＝10、20、40、60、80、100ppmv或[NH₃]＝10、40、80、120、160、200ppmv，处理不同时间(分钟到小时)，计算去除率，提供除臭剂处理气体浓度的建议。

3、依据第1点的结果，添加一定比例的除臭剂。[H₂S]＝20、60、100ppmv或[NH₃]＝40、120、200ppmv，气体停留时间＝10、20、30、45、60秒，处理一定时间(由第1、2点的结果决定)，计算去除率，提供除臭剂处理气体的气体停留时间的建议。

4、定时测定pH及生菌数(cfu/ml)的变化。

实施例1：除臭剂对于NH₃去除率的影响

如图4所示，显示不同除臭剂浓度(添加比例)对NH₃去除的影响。添加稀释浓度倍率包括250x、500x、1000x的除臭剂，在本实施例中，除臭剂为微生物群分散于水性介质形态；气体停留时间设计30秒，[NH₃]＝120ppmv，连续处理六小时，结果显示，虽然250x的去除效果较好，但以成本考虑，建议选择500x的除臭剂做下一阶段试验。

如图5至图8所示，显示不同NH₃进气浓度、不同停留时间对出流浓度的影响。添加500x的除臭剂，[NH₃]＝120、200ppmv，气体停留时间＝10、30秒，连续处理六小时，结果显示，处理120及200ppmv的进气浓度的较佳气体停留时间依序为10及30秒。其中，图5说明添加500x的除臭剂，[NH₃]＝120ppmv，气体停留时间10秒，对于出流浓度的影响，6小时后，出气浓度达18.5ppm。图6说明添加500x的除臭剂，[NH₃]＝120ppmv，气体停留时间30秒，对于出流浓度的影响，6小时后，出气浓度达14.3ppm。图7说明添加500x的除臭剂，[NH₃]＝200ppmv，气体停留时间10秒，对于出流浓度的影响，6小时后，出气浓度达32.5ppm。图8说明添加500x的除臭剂，[NH₃]＝200ppmv，气体停留时间30秒，对于出流浓度的影响，6小时后，出气浓度达20.5ppm。

在本实施例中，操作期间反应器中生菌数与pH值的变化，菌数约在8.2×10⁵～5.3×10⁶cfu/ml，pH值则在6.9～7.2。

实施例2：除臭剂对于H₂S去除率的影响

如图9所示，显示不同H₂S进气浓度对H₂S去除率的影响。添加稀释浓度倍率为100x的除臭剂，在本实施例中，除臭剂为载体-微生物复合体形态；气体停留时间30秒，[H₂S]＝20、60、100ppmv，连续处理三小时，图9显示，随着进气浓度提高，出气浓度亦越高，气体停留时间愈长，出气浓度越低，去除效率越高。亦即，除臭剂与废气接触时间长(越充分)，生物作用较佳。

如图10至图12所示，显示不同进气浓度与空白组的除硫效果。添加100x的除臭剂，[H₂S]＝20、60、100ppmv，连续处理三小时之结果；其中，Control-1～3为空白组；图10说明20ppmv的进气浓度在90分钟达到60％的去除率；图11说明60ppmv的进气浓度在90分钟达到50％的去除率；图12说明100ppmv的进气浓度在90分钟则达到60％的去除率。

在本实施例中，如图13所示，当反应器设置完成，由反应器中取水样，以稀释 倍率100x的水样进行测定，并无菌落生长，反应器培养14天后观察菌数增殖至5*10⁷CFU/ml，但菌相单纯(培养基为测试总生菌数的TSA培养基)。pH值约在6.5～7.0。

综上所述，本发明通过上述除臭剂及其应用，确实可达到以下功效：

(1)通过不同的载体，可以为不同种类的微生物提供各种生物所需的营养来源及栖息宿体，令本发明综合微生物菌群，在各种恶劣的废弃物环境中有最佳的适应力；

(2)通过不同的物流流向，经过多层网板11具有控制废水或废气在本发明除臭构件100中的停滞时间长短，让除臭构件100得以针对各种不同浓度的废弃物进行有效处理；

(3)通过多个除臭构件100的串联或并联组合式应用，可以灵活应用在各种不同的废弃物处理程序上，也设于各种大小不同的处理装置内部(例如：废水池、洗涤塔…等)，适用性相当广泛；

(4)通过前述实验结果可知，生物反应器配合综合微除臭剂使用，效果非常明显，特别对于原本就很难溶于水的硫化氢的灭除，效果非常显著。

以上通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员可做出许多变形和等效置换，这些也应视为本发明的保护范围。