畜禽場(chǎng)除臭技術(shù)研究進(jìn)展

文│崔曉東 張建偉 王梁 任康 朱曉靜 陳余（北京市畜牧總站）

隨著我國(guó)畜牧業(yè)的快速發(fā)展，畜禽糞污量不斷增大，隨之而來(lái)的臭氣嚴(yán)重影響畜禽與養(yǎng)殖人員的身體健康，同時(shí)帶來(lái)空氣污染，因此養(yǎng)殖場(chǎng)臭氣控制技術(shù)的研究對(duì)于動(dòng)物健康、產(chǎn)品安全、空氣改善具有重要意義。本文從源頭、過(guò)程、末端控制等三個(gè)環(huán)節(jié)，綜述了多種減排技術(shù)，包括降低日糧蛋白質(zhì)、添加飼料添加劑；嚴(yán)格控制糞污產(chǎn)生量、采用吸附除臭劑；固液分離、糞污表面覆蓋、添加或噴灑微生物制劑、表面覆蓋、密閉堆肥發(fā)酵等技術(shù)，對(duì)于養(yǎng)殖場(chǎng)除臭具有一定參考意義。

臭味的來(lái)源及組成：碳水化合物在厭氧菌的作用下不完全氧化，分解成甲烷、有機(jī)酸等略帶臭味的物質(zhì)；含氮含硫化合物分解成氨、硫化氫、硫酸、乙烯醇、二甲基硫醚、甲胺、三甲胺等惡臭氣體。據(jù)測(cè)定，畜禽糞便的臭味物質(zhì)有168種，已測(cè)定的揮發(fā)性有機(jī)化合物有96種。

一、源頭控制

1.降低日糧蛋白質(zhì)。低蛋白質(zhì)日糧是根據(jù)蛋白質(zhì)氨基酸營(yíng)養(yǎng)平衡理論，在不影響動(dòng)物生產(chǎn)性能和產(chǎn)品品質(zhì)下，通過(guò)添加適宜種類和數(shù)量的氨基酸，降低日糧蛋質(zhì)水平、減少氮排放；有研究證明，產(chǎn)蛋雞日糧粗蛋白質(zhì)由17%降低至15%，糞氮含量下降50%；Le等研究證明，當(dāng)日糧中粗蛋白質(zhì)含量降低1%時(shí)，氨排放量減少9.5%。蘭芳菲研究表明飼料中粗蛋白質(zhì)減少1.56%，豬糞中氮排放可減少25.96%，且減少日糧并不影響生長(zhǎng)豬的生產(chǎn)性能。

2.飼料添加劑的應(yīng)用。

（1）酶制劑。飼料酶制劑是為了提高動(dòng)物對(duì)飼料的消化利用率，或改善動(dòng)物體內(nèi)的代謝效能而加入飼料中的酶類物質(zhì)，酶制劑可以提高氮磷的利用率，從而降低舍內(nèi)臭氣濃度。試驗(yàn)表明，添加0.1～0.3單位/毫升辣根過(guò)氧化酶和0.1～3.0克過(guò)氧化鈣，可減少豬糞中100%甲酚、28%～41%揮發(fā)性脂肪酸和32%～54%二氫吲哚化合物。

（2）微生態(tài)制劑。微生態(tài)制劑可以通過(guò)在腸道建立優(yōu)勢(shì)菌群，抑制腐敗菌，從而減少臭氣的產(chǎn)生量。Papatsiros等對(duì)目前抗生素的有效替代品做了總結(jié)，發(fā)現(xiàn)益生菌是低成本、無(wú)殘留、綠色安全的添加劑之一，所以得到越來(lái)越多的關(guān)注、研究和應(yīng)用。Ahmed等研究發(fā)現(xiàn)，增加飼料中解淀粉芽孢桿菌的添加量，可以減少糞便中氨氣和硫化氫排放量，添加量為20克/千克時(shí)，氨氣可減少排放達(dá)90%以上，添加量為5克/千克時(shí)硫化氫的減排率可達(dá)87%以上。

（3）酸化劑。酸化劑可以調(diào)節(jié)腸道菌群平衡，可以提高氮、磷的吸收利用率，降低氨氣和硫化氫排放。Overland等通過(guò)比較甲酸和苯甲酸組與對(duì)照組，發(fā)現(xiàn)日糧中添加有機(jī)酸時(shí)，豬血漿中3-甲基吲哚濃度顯著降低。

（4）植物提取物。植物提取物主要包括絲蘭屬植物提取物、樟科植物、茶葉、中草藥、菊芋等，其中絲蘭屬植物提取物的除臭效果得到廣泛的認(rèn)可。絲蘭植物提取物可以通過(guò)抑制糞中脲酶活性，并與氨結(jié)合，減緩尿素氮分解和可溶性硫化物的產(chǎn)生，從而減少氨氣和硫化氫的散發(fā)。Santacruz-Reyes等報(bào)道，絲蘭提取物可有效抑制脲酶活性，使糞污氨氣揮發(fā)量減少55.5%。

二、過(guò)程除臭

1.嚴(yán)格控制糞污產(chǎn)生量。糞污是產(chǎn)生臭氣的來(lái)源，糞污產(chǎn)生量直接決定臭氣的排放量，嚴(yán)格控制糞污產(chǎn)生量是控制臭氣的一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)。

（1）畜舍及糞污設(shè)施合理設(shè)計(jì)。畜舍設(shè)計(jì)朝向以長(zhǎng)軸南向?yàn)樽罴?，綜合考慮地形、主風(fēng)向等條件，可適當(dāng)做向東或向西15°的偏轉(zhuǎn)，畜舍的設(shè)計(jì)要嚴(yán)格考慮舍內(nèi)溫度、濕度及通風(fēng)量，通風(fēng)情況直接決定氨氣的排放。合理設(shè)計(jì)排水系統(tǒng)，做到雨污分離，糞污管道系統(tǒng)要獨(dú)立、密閉；采用帶蓋的污水罐或在污水上覆膜，防止雨污混流，從而減少糞污產(chǎn)生量。儲(chǔ)存糞便的地方要做到上有頂棚、下有防滲。

（2）節(jié)約用水。包括飲用水、沖洗和噴淋用水。優(yōu)化飲水系統(tǒng)，選用節(jié)水飲水，并要注意飲水器水流速度及安裝高度，避免飲水器跑冒滴漏現(xiàn)象。沖洗用水可以采用高壓水槍或水汽混合方式，減少?zèng)_洗用水量。噴淋用水可使用自動(dòng)噴淋系統(tǒng)，根據(jù)氣溫設(shè)置噴淋時(shí)間和時(shí)間間隔，可節(jié)約一半以上用水。

（3）設(shè)立養(yǎng)殖用水考核制度。培養(yǎng)養(yǎng)殖場(chǎng)工作人員節(jié)水意識(shí)和節(jié)水習(xí)慣，在每個(gè)負(fù)責(zé)人的水源處安裝水表，對(duì)飼養(yǎng)工作人員進(jìn)行考核，對(duì)于節(jié)約用水進(jìn)行獎(jiǎng)勵(lì)，避免生產(chǎn)用水的浪費(fèi)。

2.采用除臭吸附劑。吸附除臭有物理法、化學(xué)法以及生物法。物理方法除臭是利用分子間的范德華力吸附惡臭物質(zhì)，其比表面積大、孔容大，對(duì)氨氣、硫化氫等單分子及水分子有很強(qiáng)的吸附力，如活性炭、膨潤(rùn)土、海泡石等?；瘜W(xué)法是使用有機(jī)酸來(lái)除臭，如檸檬酸、蘋(píng)果酸、富馬酸、乳酸、馬來(lái)酸等，主要原理是利用羥基基團(tuán)（-COOH）的酸性，中和各類堿性的臭味物質(zhì)。與此同時(shí)，有機(jī)酸能夠降低環(huán)境的pH，有助于抑制各類臭味物質(zhì)的形成。

另外一種就是生物除臭法，生物除臭法是20世紀(jì)后期發(fā)展起來(lái)的，在歐洲發(fā)達(dá)國(guó)家取得了良好的應(yīng)用效果。生物除臭具有除臭效率高、無(wú)二次污染、運(yùn)行成本低等優(yōu)勢(shì)。生物除臭包括噴灑、生物過(guò)濾、生物洗滌等形式。生物過(guò)濾器中的多孔填料表面覆蓋有生物膜，廢氣流經(jīng)填料床時(shí)，通過(guò)擴(kuò)散把污染成分傳遞到生物膜，并與膜內(nèi)的微生物接觸而發(fā)生生化反應(yīng)，從而降解污染物。李琳等發(fā)現(xiàn)微生物對(duì)氨氣和硫化氫的去除率分別達(dá)到96.7%和92.1%。生物滴濾池法填充物選用惰性材料，頂部設(shè)有噴淋裝置，生物濾池法可使臭氣物質(zhì)消除80%以上。

3.臭氧除臭。臭氧除臭主要包括臭氧消毒機(jī)、光電除臭設(shè)備、電凈化系統(tǒng)等，其除臭原理基本相同，都是利用產(chǎn)生臭氧的強(qiáng)氧化性，把有機(jī)物、細(xì)菌及病毒分解成無(wú)害的二氧化碳和水。光電除臭設(shè)備產(chǎn)生的臭氧雖然會(huì)降低舍內(nèi)氨氣含量，但臭氧可能會(huì)刺激和損害眼睛、呼吸系統(tǒng)等黏膜組織，對(duì)飼養(yǎng)人員和動(dòng)物的健康造成傷害。

三、末端治理

1.固液分離。固液分離可使牛糞污減少30%～50%有機(jī)固體，豬糞污減少10%～15%的有機(jī)固體。Stansbery等發(fā)現(xiàn)，經(jīng)固液分離的儲(chǔ)污池糞污氨態(tài)氮濃度平均值為31毫克/升，傳統(tǒng)的儲(chǔ)污池糞污氨態(tài)氮濃度為388毫克/升，氨氣在貯存過(guò)程中的排放量減少了約90%。

2.糞污表面覆蓋。糞污表面覆蓋有兩種方式，一種是隔水覆蓋，另一種是透水覆蓋。

（1）隔水覆蓋。使用不透水的材料進(jìn)行覆蓋，隔水覆蓋可使氨減排量達(dá)到80%～99%，并可增加氮的滯留。隔水覆蓋材料有剛性和柔性兩種類型。剛性材料如混凝土、木材、金屬屋頂?shù)?；柔性材料多由高密度聚乙烯、線性低密度聚乙烯、聚氯乙烯等成分構(gòu)成。剛性覆蓋材料成本較高，同時(shí)維護(hù)簡(jiǎn)單，生命周期長(zhǎng)；柔性材料對(duì)膜的要求比較高，需要抗風(fēng)、防紫外線輻射和其他環(huán)境影響（如雨、冰雹、野生動(dòng)物等），并且要求密封性良好。Scotford等利用聚乙烯膜覆蓋豬場(chǎng)糞污，監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)其能夠使氨排放量減少90%以上，但每平方米需要138元，成本較高。

（2）透水覆蓋。透水覆蓋是一種經(jīng)濟(jì)有效降低氨排放的方法，覆蓋材料有自然結(jié)殼、秸稈稻草覆蓋、輕質(zhì)黏土顆粒、土工布覆蓋等形式。Smith等比較牛場(chǎng)糞污儲(chǔ)存過(guò)程中發(fā)現(xiàn)自然結(jié)殼狀態(tài)可使氨減排效率達(dá)到60%；秸稈稻草覆蓋可以有效地減少糞污儲(chǔ)存中37%～90%的氨排放；輕質(zhì)黏土顆粒覆蓋可以減少83%～95%的氨排放；土工布覆蓋可以減少0～37%的氨揮發(fā)。

3.糞便添加或噴灑微生物制劑。將菌劑直接噴灑或作為發(fā)酵液添加到畜禽糞便中，抑制腐敗類微生物和病原菌的繁殖，從而達(dá)到減少惡臭氣體釋放的目的。Kuroda等將芽孢桿菌菌株TAT105以直接混合添加的方法進(jìn)行豬糞便的實(shí)驗(yàn)室規(guī)模堆肥試驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)該菌劑能有效降低氨氣濃度。葉芬霞等利用由篩選出的熱帶假絲酵母、巨大芽孢桿菌和灰色鏈霉菌制成的復(fù)合菌劑除臭，對(duì)畜禽糞便中氨氣的去除率達(dá)80%以上，對(duì)硫化氫的去除率達(dá)65%以上，對(duì)豬舍內(nèi)和堆肥場(chǎng)的氨氣、硫化氫及惡臭濃度的去除率均達(dá)60%以上，除臭效果良好。

4.表面進(jìn)行覆蓋。堆放過(guò)程的減排措施主要包括壓實(shí)、覆蓋等，覆蓋材料有秸稈、稻草、鋸末等。覆蓋已經(jīng)被一些研究證明是一種可以降低糞便氨氣排放的有效手段。試驗(yàn)結(jié)果表明，較厚的鋸末（3～5毫米）覆蓋對(duì)牛糞氨氣和溫室氣體的減排效果更好。

5.密閉式堆肥發(fā)酵。密閉式堆肥系統(tǒng)具有系統(tǒng)集成度高、密閉性好、堆肥速度快、自動(dòng)控制程度高和建設(shè)周期快等特點(diǎn)。密閉式堆肥系統(tǒng)有筒倉(cāng)式堆肥反應(yīng)器、塔式堆肥反應(yīng)器、滾筒式堆肥反應(yīng)器和隧道或箱式發(fā)酵倉(cāng)等形式。該系統(tǒng)將糞便儲(chǔ)存和處理工序合二為一，采用好氧發(fā)酵工藝，將糞便轉(zhuǎn)化成有機(jī)肥，一個(gè)生產(chǎn)或儲(chǔ)存周期為10～12天。該方法的優(yōu)點(diǎn)是高度機(jī)械化和自動(dòng)化，發(fā)酵產(chǎn)生的臭氣專門(mén)通過(guò)除臭器進(jìn)行處理，無(wú)須建造積糞室或有機(jī)肥廠房，缺點(diǎn)是設(shè)備投資成本較高。

四、結(jié)論

降低日糧蛋白質(zhì)、采用飼料添加劑（酶制劑、微生態(tài)制劑、酸化劑、植物提取物）是比較經(jīng)濟(jì)易行的方法。減少糞污產(chǎn)生量，包括畜舍、糞污儲(chǔ)存設(shè)施設(shè)計(jì)，優(yōu)化飲水器，設(shè)立用水獎(jiǎng)罰制度，對(duì)減少臭氣排放具有重要的意義；與物理除臭和化學(xué)除臭方法相比，生物除臭具有效率高、無(wú)二次污染、營(yíng)運(yùn)成本低等優(yōu)勢(shì)，在過(guò)程除臭中是一項(xiàng)重要的除臭方法，對(duì)大、中、小型養(yǎng)殖場(chǎng)均適用；光電等除臭設(shè)備雖能降低氨氣含量，但產(chǎn)生的臭氧對(duì)飼養(yǎng)員及動(dòng)物有一定傷害。固液分離雖有一定投入，但對(duì)養(yǎng)殖場(chǎng)是必要的；用秸稈對(duì)污水、糞便進(jìn)行覆蓋，簡(jiǎn)單易行效果好，適用于中小規(guī)模養(yǎng)殖場(chǎng)；密閉式堆肥發(fā)酵系統(tǒng)，效果好、成本高，適用于大規(guī)模的養(yǎng)殖場(chǎng)。