鄒 嵐，魏傳祺，韓 華，張曉文，彭 博

(1.北京市農(nóng)業(yè)機(jī)械研究所有限公司，北京 100096；2.北京京鵬環(huán)宇畜牧科技股份有限公司，北京 100094；3.新希望六和股份有限公司，北京 100102)

0 引言

近年來(lái)，養(yǎng)殖場(chǎng)的環(huán)保問(wèn)題受到大家的重視。畜禽舍是畜禽養(yǎng)殖、生活場(chǎng)所和農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖人員工作地點(diǎn)，環(huán)境質(zhì)量成為養(yǎng)殖生產(chǎn)中的重要部分。畜禽舍中產(chǎn)生的臭味會(huì)引發(fā)畜禽疾病，影響生長(zhǎng)性能，有害氣體也會(huì)危害人類(lèi)的身心健康，目前畜舍臭味排放導(dǎo)致的環(huán)境問(wèn)題已經(jīng)成為養(yǎng)殖者需要考慮和解決的主要問(wèn)題。

1 畜禽舍臭味的來(lái)源和危害

畜禽舍臭味的來(lái)源有畜禽糞尿、污水、殘留飼料及動(dòng)物分泌物等，其中最主要的是糞便，其揮發(fā)出一些臭味化合物，如糞臭素(3-甲基吲哚)、吲哚和甲酚等[1]。糞臭素和吲哚是豬體內(nèi)色氨酸降解產(chǎn)物，帶有咸臭而強(qiáng)烈的刺激性氣味，味道持久，擴(kuò)散能力強(qiáng)，處于高濃度時(shí)會(huì)使人作嘔，并導(dǎo)致反芻動(dòng)物發(fā)生肺氣腫[2-4]。一些未被消化的蛋白質(zhì)、脂肪、無(wú)機(jī)鹽及纖維素等物質(zhì)會(huì)隨著糞便一起排出，它們?cè)趨捬鯒l件下降解會(huì)產(chǎn)生硫化氫、氨氣等臭味氣體。硫化氫具有臭雞蛋味，是一種有劇毒且易燃的酸性氣體[5]。氨氣具有強(qiáng)烈刺激氣味，會(huì)對(duì)黏膜產(chǎn)生刺激作用，引發(fā)炎癥。這些氣體進(jìn)入血液會(huì)影響細(xì)胞氧化，若畜禽長(zhǎng)期生活在這些氣體環(huán)境中，體質(zhì)將會(huì)變?nèi)?，抗病力降低；而高濃度的惡臭氣體甚至?xí)鹦笄葜舷⒑退劳?。此外，甲基硫醇有腐爛洋蔥臭味；三甲胺有魚(yú)腥臭味；硫化甲醇有爛白菜臭味，它們都是畜舍內(nèi)常存在的惡臭氣體[6-10]。養(yǎng)殖場(chǎng)中惡臭氣體化合物的特征氣味和嗅閾值如表1所示。

表1 養(yǎng)殖場(chǎng)中惡臭氣體化合物的特征氣味和嗅閾值

2 畜禽舍臭味的控制方法

2.1 畜禽舍臭味的排放標(biāo)準(zhǔn)

廢氣被收集并經(jīng)過(guò)凈化設(shè)備后，排放時(shí)應(yīng)達(dá)到GB14554—93《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》限值(表2)，排放粉塵需達(dá)到GB16297—1996《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》的排放標(biāo)準(zhǔn)120 mg/m3。

表2 養(yǎng)殖場(chǎng)臭氣排放標(biāo)準(zhǔn)

2.2 臭味氣體控制的基本原理

據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)證實(shí)，飼喂低蛋白的飼料能降低氨氣、硫化氫等臭味化合物的排放，還可以結(jié)合其他措施降低畜禽舍內(nèi)臭味的產(chǎn)生，其中包括合理的豬舍清糞方式和頻率，糞便室外存儲(chǔ)并加蓋封閉和防止氣流流過(guò)豬糞[11]。本文暫不討論改變飼料配方和改進(jìn)工藝技術(shù)等方法，而是討論在畜禽舍收集臭味氣體之后處理的工程技術(shù)方法。

臭味控制的基本原理有兩條：一是以改進(jìn)工藝技術(shù)、更換設(shè)備和防止泄露為主的預(yù)防性措施；二是以末端治理為主的控制性措施。根據(jù)這兩條基本原理可以引出圖1的臭氣控制方法，在改進(jìn)工藝技術(shù)3條措施中都是與設(shè)備和工藝的優(yōu)化緊密相關(guān)的，在末端控制技術(shù)中又可以分為物理、化學(xué)和生物3種方法。其中在化工、煤炭等行業(yè)中燃燒、氧化化學(xué)處理方法應(yīng)用的最廣泛，此文不做進(jìn)一步討論。物理方法以吸附、過(guò)濾等方法為主，這種方法治標(biāo)不治本，最終的化合物還是需要進(jìn)行處理才能排放。本文主要關(guān)注的是如何應(yīng)用生物技術(shù)方法控制畜禽場(chǎng)的臭味。

圖1 臭氣控制方法

3 臭氣控制的生物處理措施

3.1 技術(shù)分析

生物處理惡臭氣體的方法是一種氧化分解過(guò)程，原理是惡臭、有機(jī)廢氣經(jīng)過(guò)除塵增濕或降溫等預(yù)處理工藝后，填料上的活性微生物以廢氣中的有機(jī)組分作為能源或養(yǎng)分，轉(zhuǎn)化成簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)物或細(xì)胞組成物質(zhì)。處理工藝的具體過(guò)程為惡臭、有機(jī)廢氣從濾床底部由下向上穿過(guò)由濾料組成的濾床，惡臭、有機(jī)廢氣由氣相轉(zhuǎn)移至水與微生物混和相，通過(guò)固著于濾料上的微生物代謝作用而被分解掉。按照不同的流程具體有生物洗滌工藝、生物過(guò)濾工藝和生物滴濾工藝等。該方法的特點(diǎn)為凈化效率高、占地面積大、除臭效果好及沒(méi)有后續(xù)污染物存留。

生物處理措施的效果取決于氣體的水分含量、組成、過(guò)濾床單位面積的氣流量及過(guò)濾器高度。特別需要說(shuō)明的是，灰塵能夠產(chǎn)生較高的空氣阻力，從而影響處理的效果，故需要提前除塵。

生物處理前工藝條件如下。

(1)進(jìn)氣條件除塵，相對(duì)濕度>95%，適宜溫度(10～40 ℃)，適宜的有機(jī)物質(zhì)量濃度，廢氣與濾層的接觸時(shí)間足夠。

(2)濾床含水量最佳范圍是40%～60%。

(3)pH值一般為7～8。

臭氣生物處理工藝如圖2所示。生物處理工藝過(guò)程中，過(guò)濾一般分為預(yù)洗池過(guò)濾和生物池過(guò)濾。預(yù)洗池過(guò)濾是將惡臭物質(zhì)從氣相轉(zhuǎn)入液相，便于微生物吸附、除塵；生物池過(guò)濾是微生物附著在填料上形成生物膜的支撐機(jī)構(gòu)，通過(guò)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)布局和廢氣的種類(lèi)，利用相應(yīng)的生物填料種類(lèi)、塔體布?xì)?、填料堵塞自?dòng)再生系統(tǒng)、生物快速接種等技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，最終實(shí)現(xiàn)通過(guò)微生物的消化分解，各種惡臭氣體分解成無(wú)害單質(zhì)氣體、非有害氣體成分或者變成易溶于水的氣體[12-13]。

圖2 臭氣生物處理工藝

3.2 應(yīng)用實(shí)例

3.2.1 某豬場(chǎng)的基礎(chǔ)條件

共設(shè)置29棟育肥豬舍，每個(gè)育肥豬舍占地面積均為1 486.38 m2，豬舍內(nèi)設(shè)置約110個(gè)豬欄，單個(gè)豬欄規(guī)格約13.5 m2，每個(gè)育肥豬舍豬欄內(nèi)同時(shí)允許20頭豬生活。育肥豬舍內(nèi)溫度控制在18 ℃左右。生豬飼養(yǎng)工藝流程如圖3所示。

圖3 生豬飼養(yǎng)生產(chǎn)工藝流程

3.2.2 臭氣處理的工程措施

臭氣處理目標(biāo)：控制有組織廢氣達(dá)標(biāo)排放，有效控制和減少大氣污染物的無(wú)組織排放量，控制無(wú)組織廢氣濃度在場(chǎng)界達(dá)標(biāo)，場(chǎng)界無(wú)生產(chǎn)性異味，不降低區(qū)域環(huán)境空氣質(zhì)量現(xiàn)狀功能。

為了保持良好的環(huán)境，減少疾病發(fā)生，減輕清潔工作量，所有豬舍均配有自動(dòng)清糞系統(tǒng)，以減少臭氣的產(chǎn)生。豬舍地板設(shè)置為漏糞地板，豬產(chǎn)生的糞污從鏤空地板下漏至內(nèi)部預(yù)制池內(nèi)儲(chǔ)存。當(dāng)內(nèi)部預(yù)制池內(nèi)的糞污積攢到一定程度時(shí)，開(kāi)啟排污管道入口，內(nèi)部預(yù)制池內(nèi)的糞污在排糞系統(tǒng)作用下從糞污管道排出，并輸送至豬場(chǎng)內(nèi)設(shè)置的干濕分離器進(jìn)行干濕分離處理。豬舍產(chǎn)生的糞污液體部分通過(guò)管道輸送并儲(chǔ)存在廠(chǎng)內(nèi)的糞漿池內(nèi)，并定期運(yùn)送至周邊農(nóng)田使用；固體部分儲(chǔ)存在固態(tài)糞污暫存庫(kù)內(nèi)。

根據(jù)具體情況，設(shè)計(jì)增加臭氣處理的生物處理工藝，生物除臭系統(tǒng)配置如表3所示。

表3 豬舍生物除臭系統(tǒng)配置

本項(xiàng)目H2S、NH3執(zhí)行GB14554—1993《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》，臭氣濃度執(zhí)行GB18596—2001《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》；粉塵排放參照?qǐng)?zhí)行GB16297—1996《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中無(wú)組織排放標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行了臭氣生物除臭的工程施工，如圖4～6所示。

圖4 濕簾系統(tǒng)

圖5 水路系統(tǒng)

圖6 臭氣收集管路

豬舍惡臭氣體NH3和H2S的排放強(qiáng)度受到許多因素的影響，包括生產(chǎn)工藝、溫度、濕度、豬群種類(lèi)、室內(nèi)排風(fēng)情況及糞便的堆積時(shí)間等。經(jīng)過(guò)生物除臭處理改造后，具體測(cè)試豬舍臭氣NH3和H2S排放量分別為1.785和0.106 kg/d，按年365 d計(jì)算，則年排放量分別為 0.651 6和0.038 7 t/a(表4)，完全達(dá)到了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求。

表4 豬舍惡臭污染物排放量源強(qiáng)

4 結(jié)束語(yǔ)

畜禽場(chǎng)的生產(chǎn)和生活需要優(yōu)良的畜舍環(huán)境。根據(jù)養(yǎng)殖場(chǎng)情況、畜禽舍實(shí)際結(jié)構(gòu)，以及生產(chǎn)設(shè)施和工藝，對(duì)臭味氣體進(jìn)行多層次、多環(huán)節(jié)方法的控制，可減少有害氣體的產(chǎn)生和排放。希望畜禽舍臭氣控制的生物處理措施能夠得到進(jìn)一步推廣應(yīng)用，以使養(yǎng)殖業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展之路更加寬廣。