家禽養(yǎng)殖場 水線凈化技術(shù)研究進展

王路晴 楊景晁 劉瑋 強莉 陳甫 李福偉

摘? 要：水是家禽生命活動中不可缺少的物質(zhì)，飲水污染威脅著家禽的生命與健康。家禽養(yǎng)殖場封閉的飲水線中通常存在高水平的細菌等病原體，飲水系統(tǒng)的監(jiān)測和凈化是家禽飼養(yǎng)管理不可或缺的重要工作。近年來，國內(nèi)外專家對水線凈化方法以及水線中生物膜的形成和特點進行了相關(guān)研究，本文對相關(guān)研究進行了綜述，以期讓讀者更好地了解水線凈化研究的現(xiàn)狀，并為后續(xù)研究提供參考。

關(guān)鍵詞：家禽;水線;消毒劑;超聲波;低頻電磁場;生物膜

中圖分類號：S851.36? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? 文章編號：1673-1085（2021）5-0037-06

飲水系統(tǒng)衛(wèi)生安全是影響雞健康和生產(chǎn)性能的關(guān)鍵因素，誘發(fā)和感染雞群發(fā)病的許多病原體可通過飲水途徑傳播，控制飲水系統(tǒng)衛(wèi)生是預(yù)防雞群發(fā)病的一個重要環(huán)節(jié)[1]。目前，雞場飲水系統(tǒng)常用的清潔方式為反向沖洗水線（高壓水沖洗法）和清潔劑洗滌法。前者能清除水線內(nèi)部絮狀沉淀和懸浮物，但不能殺滅隱藏在生物膜內(nèi)部的微生物且存在廢水排放問題;后者在較高濃度下能殺滅水中的細菌和病毒，有效控制水中大腸桿菌、沙門氏菌、葡萄球菌等數(shù)量，但較高濃度清潔劑會影響雞腸道內(nèi)微生物，也必須排放和沖洗水管，造成污水排放問題，是雞場生產(chǎn)過程中既費工又費水的一大難題。因此，雞場飼養(yǎng)管理過程中，如何改善雞群飲水系統(tǒng)衛(wèi)生指標，實現(xiàn)水質(zhì)達到畜禽飲用

水水質(zhì)標準（NY 5027-2008，<10 MPN/100 mL），是雞場飼養(yǎng)管理中亟待解決的關(guān)鍵問題。近年來，國內(nèi)外專家主要對水線凈化方法以及水線中生物膜的形成和特點進行了相關(guān)研究。目前，國內(nèi)水線凈化的方式主要有消毒劑法、超聲波、低頻電磁場等。本文主要對水線凈化方法的相關(guān)研究進行了綜述。

1? 消毒劑凈化法

水線凈化的消毒劑主要包括二氧化氯、二氯異氰尿酸鈉粉、過氧化氫與有機酸、微酸性電解水、臭氧等。不同消毒劑對水線的凈化效果不同，通過檢測水線前中后端細菌總數(shù)、大腸桿菌總數(shù)、葡萄球菌數(shù)、沙門氏菌數(shù)等微生物以及鈣鎂等礦物質(zhì)含量，評定凈化效果和水質(zhì)營養(yǎng)。

1.1? 二氧化氯? 二氧化氯消毒劑是國內(nèi)外公認的

高效、廣譜、安全的消毒劑，被世界衛(wèi)生組織列為AI級消毒劑。因其具有超強的氧化能力和對微生物細胞壁附著和穿透能力被廣泛地應(yīng)用于畜禽養(yǎng)殖場的環(huán)境消毒、帶畜（禽）消毒、飲水消毒、器具消毒等。張繼禮等[2]（2012）研究表明二氧化氯溶液具有極強的吸附和穿透能力，可將細胞內(nèi)含巰基的酶氧化，有效消毒飲用水，保證飲用水水質(zhì)符合畜禽飲用水水質(zhì)標準。史瑋琪等[3]研究表明 7. 8 μg 二氧化氯可殺滅 1.25×107 cfu 大腸桿菌;在其水線清理試驗中，亞氯酸鈉消毒劑（有效成分為二氧化氯）浸泡前的水線水樣細菌含量為 2×104 cfu /mL，浸泡過夜后處于清理中的水線水樣細菌含量為?4.76×105 cfu /mL，為清理前的 23.8 倍，但水線清理后的水樣細菌含量降為2 cfu /mL，說明二氧化氯對大腸桿菌及水線中細菌生物膜具有良好的殺滅和破壞作用。

1.2? 二氯異氰尿酸鈉? 二氯異氰尿酸鈉是一種

廣譜、高效、低毒、低殘留的消毒殺菌劑，能有效地快速殺滅各種細菌、真菌、芽胞和病毒。二氯異氰尿酸鈉遇水生成次氯酸，再分解成新生態(tài)氧，作用于菌體蛋白，使菌體蛋白變性，從而迅速殺死病原菌，達到殺菌目的。楊其峰等[4]（2017）選擇3種常用的消毒劑對養(yǎng)殖場水線進行浸泡消毒和飲水消毒試驗，發(fā)現(xiàn)二氯異氰脲酸鈉粉是水線浸泡最佳消毒劑，二氯異氰脲酸鈉粉和酸化劑S是飲水消毒最佳消毒劑，這與梁娜等（2017）的研究結(jié)果[5]較為一致，其研究結(jié)果表明水線采用二氯異氰脲酸鈉粉浸泡30 min后，總菌落數(shù)由11000個/mL降低到370個/mL，浸泡后飲水消毒8 h，水樣總菌落數(shù)由40個/mL降低到1個/mL;水線采用復(fù)合酸化劑浸泡30 min后，總菌落數(shù)由3900個/mL降低到

20個/mL，浸泡后飲水消毒8h，水樣總菌落數(shù)由5個/mL降低到零。

1.3? 有機酸? 有機酸是指一些具有酸性的有機化合物，可解離出酸根離子或者氫離子，不僅可以降低環(huán)境中的pH值，還可以破壞細菌細胞膜，進入膜內(nèi)，使胞內(nèi)滲透壓增加，胞內(nèi)環(huán)境酸值降低，干擾細菌酶的合成，影響細菌DNA的復(fù)制，導(dǎo)致細菌正常代謝紊亂，甚至裂解死亡，從而達到抑菌的目的，間接降低有害細菌的數(shù)量。蔡曼珊等[6]（2017）通過水線浸泡試驗和飲水中添加不同類型消毒劑試驗，發(fā)現(xiàn)有機酸類消毒劑浸泡水線可以殺滅大部分細菌，總菌落殺滅率達到87%以上;在浸泡沖洗完水線后，使用1.5‰的有機酸類消毒劑連續(xù)添加到飲水中，第4天水中總菌落數(shù)可明顯減少，達到了飲用水標準。

1.4? 過氧化氫? 過氧化物類消毒劑殺毒效果好，是一類安全、綠色環(huán)保型消毒劑。過氧化氫對于細菌病毒的殺滅作用，主要源自于它的強氧化性。當過氧化氫與微生物接觸時，能迅速分解出新生態(tài)的氧，新生態(tài)的氧進入微生物內(nèi)部，使細菌的相關(guān)酶發(fā)生變性，或者破壞病毒的核酸結(jié)構(gòu)，從而殺滅細菌，使病毒滅活。蔡曼珊等[6]（2017）研究發(fā)現(xiàn)，飲水中添加過氧化氫類消毒劑對控制總菌落數(shù)有非常好的效果;

在浸泡沖洗完水線后，連續(xù)5 d不間斷添加過氧化氫類消毒劑（濃度為每噸水添加29 ml過氧化氫類消毒劑），結(jié)果表明添加后第2天水線前、中、末端的菌落數(shù)已達標，且添加期間總菌落數(shù)一直維持在很低水平。

1.5? 微酸性電解水? 微酸性電解水（pH 5.5～6.5）

是一種安全、高效、廣譜、無殘留的新型消毒劑，且腐蝕性小、物理化學(xué)特性穩(wěn)定，對動物健康和環(huán)境無負面影響，在食品、醫(yī)療衛(wèi)生及畜禽養(yǎng)殖領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。鄭煒超等[7]（2014）研究了微酸性電解水對蛋雞場舍內(nèi)養(yǎng)殖環(huán)境和進出車輛等的凈化消毒，發(fā)現(xiàn)微酸性電解水噴霧可以有效減少舍內(nèi)養(yǎng)殖環(huán)境和進場車輛表面的微生物，其消毒凈化效果優(yōu)于常用化學(xué)消毒劑。Hakimullah等[8]（2016）研究了微酸性電解水對表面細菌的滅活作用，發(fā)現(xiàn)將其噴灑在物體、蛋殼、孵化器和運輸籠的表面，可以減少污染和疾病傳播，這些結(jié)果進一步證實了微酸性電解水作為抗病毒消毒劑的能力。王陽等[9]（2017）對比了添加多維溶液后沖洗水線和添加微酸性電解水兩種方式對雞場飲水系統(tǒng)的殺菌規(guī)律，發(fā)現(xiàn)添加余氯0.3 mg/L的微酸性電解水24 h后，飲水管線中細菌濃度降低34.7%，48 h后水線中細菌濃度達到中國飲水衛(wèi)生標準，且規(guī)?；u場飲水系統(tǒng)添加微酸性電解水作為殺菌消毒劑可減少廢水排放。

1.6? 臭氧? 臭氧是一種強氧化劑，既可以把水線

內(nèi)的生物膜清洗掉，又能殺滅病源微生物，滅菌過程屬生物化學(xué)氧化反應(yīng)，作用機理是：①通過臭氧作用于細胞膜，導(dǎo)致細胞膜的通透性增加，細胞內(nèi)物質(zhì)外流，使細胞失去活動;②使細胞活動必需的酶失去活性;③破壞細胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)或使其失去功能。臭氧殺滅病毒是通過直接破壞核糖核酸或脫氧核酸完成的，而殺滅細菌、霉菌類微生物則是臭氧首先作用于細胞膜，使細胞膜的構(gòu)成受到損傷，導(dǎo)致新陳代謝障礙并抑制其生長，臭氧繼續(xù)滲透破壞膜內(nèi)脂蛋白和脂多糖，改變細胞通透性，導(dǎo)致細胞溶解、死亡。秦瓏等研究表明26 mg/L 臭氧水作用15 min 可以很好地殺滅水中大腸桿菌和金黃色葡萄球菌，但殺滅芽孢桿菌需要更長時間[10]。

段坤等采用 20 mg /L 的臭氧水處理水線30 min，消毒前水中菌落總數(shù)為 1.02×104 cfu/mL，大腸桿菌近似數(shù)為150 MPN/L，消毒后菌落總數(shù)為98 cfu/mL（ 菌落殺滅率為99.04%） ，大腸桿菌近似數(shù)為0 MPN/L，證明處理后水質(zhì)可達飲用水衛(wèi)生微生物標準[11]。山東舍拜恩環(huán)?？萍脊臼菄鴥?nèi)將臭氧技術(shù)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用于規(guī)模養(yǎng)殖場的推動者，該公司自主設(shè)計研制了畜禽養(yǎng)殖飲水線消毒清洗技術(shù)裝備，以臭氧為介質(zhì)，通過閉環(huán)智能控制算法將臭氧均勻的混合到一定比例的水中，以間隔脈沖方式注入到水線內(nèi)，在管線內(nèi)形成高壓脈沖水流，使水線管路、死角、彎道、飲水嘴、減壓閥內(nèi)的生物膜、微生物、藥物殘留等物質(zhì)與飲水管線內(nèi)壁脫離，達到清洗消毒的目的，具有除污能力強、殺菌率高的特點，清洗消毒后臭氧在短時間內(nèi)自動分解成氧氣和單個氧分子，不存在任何藥物殘留，綠色、環(huán)保，并且實現(xiàn)帶畜（禽）沖洗。該技術(shù)可廣泛應(yīng)用于畜禽規(guī)?；?、標準化養(yǎng)殖企業(yè)，通過試驗驗證，可提高畜禽成活率3%以上，用藥成本降低0.2～0.4 元/只，水線藥物殘留降低83%，目前該技術(shù)已推廣到新希望六和、正大、峪口等龍頭企業(yè)下屬養(yǎng)殖場。

2? 超聲波凈化法

超聲波是一種頻率高于20000 Hz的聲波，它的方向性好、穿透能力強，易于獲得較集中的聲能，特別是在水中能遠距離傳播，可用于清洗、碎石、殺菌和消毒等。聲波頻率決定聲波穿透的深度，每個有機體都有自己的頻率，飲水線超聲波清洗設(shè)備是以藻類和微生物的細胞結(jié)構(gòu)為目標，精準打擊生物膜，使其無法生存并且持續(xù)阻止其生長。李川川等[12]（2019）研究表明超聲波設(shè)備在提高水線除垢效果、有效滅殺水線病原微生物和提高雞群生產(chǎn)成績等方面具有較大的優(yōu)勢。M.E.BERRANG等[13]（2008）研究了超聲波和化學(xué)消毒劑對聚氯乙烯排水管內(nèi)生物膜的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)單用過氧化氫消毒劑對排水管中的單核細胞增多性生物膜菌有很好的抑制作用，而超聲波的使用可以提高氯或季銨消毒劑的效果。

3? 低頻電磁場凈化法

近幾年里的研究結(jié)果表明，低頻電磁場（LF-EMF）可以替代傳統(tǒng)的衛(wèi)生方法來控制生物污染。據(jù)報道，使用頻率高于1 kHz的低頻電磁場處理不僅影響管道的礦物垢，而且還減少附著在配水管網(wǎng)內(nèi)表面的微生物質(zhì)量。事實上，即使使用低于300 Hz的頻率也可能改變微生物的粘附能力、生長速度、生存能力以及抗生素敏感性。Rafael H.等[14]（2019）以低頻電磁波作為家禽養(yǎng)殖場中水線凈化的方法，發(fā)現(xiàn)電磁波凈化水線與無電磁波凈化水線相比，所含細胞的生物膜形成和計數(shù)沒有差異，盡管低頻電磁波可能影響水線中微生物的生長能力，但低頻電磁波處理對細菌生物膜的形成無明顯抑制作用。

4? 消毒劑對水線中生物膜的影響

生物膜由不同種類的微生物細胞的復(fù)雜群落組成，它們?yōu)榱松娑嗷ズ献?，并牢固地附著在含水材料表面，形成生物膜的微生物在生長速度和組成方面與自由生活的微生物不同，并且表現(xiàn)出對殺菌劑的抗性水平增加，微生物含量越高的水源生物膜生長速度越快。Maharjan等（2017）[15]研究了氯制劑對PVC管水線中生物膜的凈化作用，發(fā)現(xiàn)PVC管中形成的生物膜會加速對大腸桿菌的吸附，形成更多的生物膜，而氯制劑對生物膜的形成具有抑制作用。Maharjan等[16-17]（2017）也研究了低含菌水中氯和過氧化氫對家禽養(yǎng)殖場水線生物膜形成的影響，發(fā)現(xiàn)即使在有消毒劑的情況下，生物膜也能在最小濃度的乙醇胺化水中形成，但氯比過氧化氫能更有效地限制生物膜的形成。山東舍拜恩環(huán)保科技公司自主設(shè)計研制的畜禽養(yǎng)殖飲水線消毒清洗技術(shù)裝備，以臭氧為消毒劑，科學(xué)混合水汽配合脈沖作用，可有效破除使水線內(nèi)的生物膜，達到凈化水線的效果。

5? 展望

現(xiàn)今，家禽養(yǎng)殖場對水線的管理參差不齊，有些養(yǎng)殖場從未對水線凈化，有些采用較為傳統(tǒng)的凈化方法凈化水線。2020初，國家蛋雞產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系濟南試驗站組織技術(shù)人員對山東93家養(yǎng)禽場進行水線管理狀況調(diào)查，其中：30家未使用消毒劑凈化劑，占比32%;16家使用戊二醛消毒劑，占比29%;14家使用氯制劑，占比25%;15家使用碘制劑，占比27%;7家使用酸化劑，占比14.6%;4家使用葵甲溴氨，7家使用其它類型消毒劑。另外，在對幾種常用消毒劑（二氧化氯溶液、酸化劑、葵鉀溴銨、過氧化氫溶液、臭氧）進行對比試驗之后，發(fā)現(xiàn)臭氧、過氧化氫溶液和酸化劑對水線中殺菌效果更為明顯，可作為畜禽養(yǎng)殖場水線凈化的首選方法。作為養(yǎng)殖場，應(yīng)該根據(jù)本場水質(zhì)和水線特點采取適合的消毒劑和水線清洗方式，做好畜禽飲用水水質(zhì)管理，避免或減少養(yǎng)殖畜禽“病從口入”。

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Research progress of water line purification technology in poultry farms*

WANG Luqing1 4， YANG Jingchao 2， LIU Wei1， QIANG Li 3， CHEN Fu4， LI Fuwei1**

（1.Institute of poultry， Shandong Academy of Agricultural Sciences， Shandong Jinan 250100， China，2. Shandong Animal Husbandry Station， Shandong Jinan 250010， ，China;3. Shandong feed and veterinary drug inspection center， ShandongJinan 250010，China;4. School of animal medicine， Shandong Qingdao Agricultural University， Qingdao 266109， China）

Abstract： water is an indispensable substance in poultry life activities， and drinking water pollution threatens poultry life and health. There are usually high levels of bacteria and other pathogens in the closed drinking water line of poultry farms. The monitoring and purification of drinking water system is an indispensable important work for poultry breeding and management. In recent years， domestic and foreign experts have carried out relevant research on the water line purification methods and the formation and characteristics of biofilm in the water line. This paper reviews the relevant research， in order to let readers better understand the current situation of water line purification research， and provide reference for the follow-up research.

Keywords： poultry; Water line; disinfectant; ultrasonic; Low frequency electromagnetic field; Biofilm