處理農(nóng)村豬場有害氣體的新型設(shè)備設(shè)計初探

中國農(nóng)業(yè)大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院，北京100089

大多數(shù)中國人有吃豬肉的習(xí)慣，市場上豬肉的需求量極大，所以農(nóng)村養(yǎng)豬業(yè)一直很興旺。非洲豬瘟疫情導(dǎo)致豬肉市場供給量下降，價格上漲，國家出臺政策鼓勵養(yǎng)殖戶養(yǎng)豬，農(nóng)村中小型豬場數(shù)量會大幅度上升，與此同時帶來的則是一些環(huán)境保護方面的問題。豬糞便的綠色處理現(xiàn)在已經(jīng)基本普及，廣泛采用豬場下設(shè)沼氣池的方式。但是豬場產(chǎn)生的有害氣體一般不經(jīng)過處理，不僅豬場內(nèi)氣味難聞，而且會散播到豬場外對環(huán)境造成危害。

從市場信息來看，凈化空氣的現(xiàn)代化設(shè)備雖然很多，但是，這些設(shè)備對農(nóng)村小型養(yǎng)豬場并無吸引力，原因在于這些設(shè)備對豬場有害氣體的針對性低、價格昂貴且后期維護更換耗材成本高，設(shè)計一種適用于農(nóng)村豬場的氣體處理設(shè)備就顯得尤為重要。為此，本文對此進行了初探，以期為治理豬場帶來的空氣污染提供參考。

1 農(nóng)村豬場有害氣體概述

農(nóng)村豬場的規(guī)模有大有小，規(guī)模在500頭左右的室內(nèi)豬場數(shù)量較多。室內(nèi)豬場較為封閉，雖然每天都會清掃，但是室內(nèi)豬數(shù)量多，且豬隨時會排泄糞便，微生物不停地分解豬糞便，排放出多種氣體，如氨、硫化氫、二氧化碳等。對這些室內(nèi)有害氣體，豬場一般采取在墻上安裝抽風(fēng)機，將其直接向室外排放，這嚴(yán)重影響了外界環(huán)境，并且效率低下。

1.1 農(nóng)村豬場內(nèi)的主要有害氣體

1）氨氣（NH3）。NH3主要來自于豬的糞便，豬的糞便被微生物分解成NH4+、NO3-和NH3。除此之外，豬尿中的脲酶也能將尿素分解成NH3和CO2。在豬舍內(nèi)，空氣中氨的含量應(yīng)控制在15 μL/L以下，否則，會影響豬的健康，甚至?xí)鹭i生病。

2）硫化氫（H2S）。H2S 來自于豬的排泄物，在豬場內(nèi)，硫化氫氣體的濃度應(yīng)控制不超過10 mg/m3，否則輕者影響豬的健康，重則會引起豬場工作人員和豬的窒息和死亡。

3）含有灰塵及病菌的空氣?？諝庵械幕覊m，經(jīng)常不被人們重視，其實，灰塵往往會更容易攜帶一些病源體和微生物。由于病源體和微生物的感染，豬會生病，甚至在豬場內(nèi)散播開來，導(dǎo)致大面積豬瘟病發(fā)生，造成經(jīng)濟上的損失。采取高級別的氣體過濾方式即可預(yù)防外界氣體攜帶灰塵進入豬場。

1.2 氨、硫化氫的化學(xué)性質(zhì)

1）氨（NH3）。氨是無色氣體，有強烈的刺激氣味，比重為0.597 1，氨非常易溶于水，室溫時，1體積水可以溶解700體積的氨，氨和水作用，能生成氫氧化銨：

NH3+H2O=NH4OH

氨與二氧化碳和水相互作用，能生成碳酸氫銨：

NH3+CO2+H2O=NH4HCO3

碳酸氫銨可用作肥料、滅火劑，也能用于醫(yī)藥、發(fā)酵等方面。

2）硫化氫（H2S）。硫化氫是無色氣體，惡臭和且有毒性。比重為1.190 6，溶于水后生成氫硫酸，也能與許多金屬離子作用，生成不溶于水、也不溶于酸的硫化物沉淀。

硫化氫是由硫和氫直接化合而得，硫化氫能與氫氧化銨作用，生成硫化銨：

2NH4OH+H2S=(NH4)2S+2H2O

NH4HCO3+H2S=(NH4)2S+CO2+H2O

總之，從性質(zhì)上來看，這些氣體能結(jié)合空氣中的二氧化碳（CO2）相互作用溶于水。

2 處理農(nóng)村豬場有害氣體的新型設(shè)備

設(shè)計的新型設(shè)備既可以處理豬場內(nèi)有害氣體，又可以凈化豬場外來空氣。

2.1 處理豬場內(nèi)有害氣體

圖1為處理豬場內(nèi)有害氣體設(shè)備的結(jié)構(gòu)原理，從圖中可以清楚地看出，抽風(fēng)機（9）啟動時，將室內(nèi)的空氣抽到吸收池（11）中，有害氣體溶于水后，并互相作用，生成無害的物質(zhì)。當(dāng)池中該物質(zhì)濃度達到規(guī)定的限度時，閥（13）打開，池中的溶液自動流入連接室外的糞池管道。等到排完后，閥（16）自動關(guān)閉，此時閥（14）打開，新的純凈水流入池（11）中，待新的水裝滿后，閥（14）關(guān)閉。如此不斷循環(huán)，使豬場排出的氣體中不含有害氣體。

2.2 凈化豬場外來空氣

豬場內(nèi)，新鮮空氣需要源源不斷地從豬場外進入到豬場內(nèi)，以防止豬場內(nèi)空氣二氧化碳（CO2）濃度過高，但是補充的空氣首先要進行凈化處理，圖2為外來空氣凈化設(shè)備的結(jié)構(gòu)原理。

圖1 處理豬場內(nèi)有害氣體設(shè)備的結(jié)構(gòu)原理

圖2 外來空氣凈化設(shè)備的結(jié)構(gòu)原理

1）過濾器。把室外空氣中的雜物過濾掉，這是第1次過濾，也叫粗濾。

2）二次過濾。就是把粗濾過的空氣再過濾1次，目的是將微小灰塵過濾掉。容器里面裝的是明礬水溶液，能把水中微小的灰塵吸住沉淀掉。

3）深水井。深水井有冬暖夏涼的自然規(guī)律，把這一規(guī)律用于豬舍內(nèi)的濕度調(diào)整，能使豬有一個適合生長發(fā)育的好環(huán)境。

4）消毒器。這里面裝的是消毒液，把病原微生物凈化掉，防止傳染病發(fā)生。

5）加熱器。加熱器一般不用，只是北方冬季較冷的地區(qū)，用來增加溫度取暖用。它的結(jié)構(gòu)原理見圖2中的5，它的外層是保溫層，里面是煤爐，煤爐和保溫層之間有2 cm的距離。當(dāng)冷空氣進入夾層中間就變成暖氣從出口6 被鼓風(fēng)機送入豬場內(nèi)。

2.3 新型設(shè)備的特點

1）既可以處理豬場內(nèi)有害氣體，又可以凈化外來空氣，對農(nóng)村豬場有極強的針對性。

2）在能達到處理目的的情況下，成本低，維修方便，農(nóng)村養(yǎng)殖戶能夠接受。

3）該設(shè)備不僅適合養(yǎng)豬場使用，而且適合養(yǎng)雞場或類似的養(yǎng)殖場凈化空氣使用。

3 結(jié) 語

農(nóng)村豬場是中國養(yǎng)殖業(yè)中必不可少的一部分，設(shè)計出針對農(nóng)村豬場的處理有害氣體的有效設(shè)備需要大家共同努力。上述設(shè)計可能仍然存在不妥之處，歡迎大家給予指導(dǎo)，讓我們共同為治理空氣污染獻計出力。