畜禽舍臭氣處理生物濾墻系統(tǒng)

文│曾才友 王李猛 田方 李勝儒 劉大偉 程向飛 竇鵬（大智農牧科技集團有限公司）

劉明達（河南艾和斯科畜牧科技有限公司）

隨著畜禽養(yǎng)殖業(yè)的規(guī)?；l(fā)展，畜禽的糞便和清理用水等會產生大量的惡臭氣體，為了畜禽舍空氣新鮮，需要對畜禽舍的惡臭氣體采用抽風機強力排放在室外，畜禽舍的惡臭氣體種類有300余種，主要包括氨氣、硫化氫、揮發(fā)性脂肪酸、糞臭素、醇類等。在這些惡臭物質中，對人體和畜禽影響較大的是氨氣（NH3）和硫化氫（H2S），氨氣和硫化氫分別是飼料和糞便中含氮有機物和含硫有機物的分解產物。氨氣和硫化氫均有一定的毒性、刺激性、麻醉性或窒息性，嚴重的可導致死亡，這種將畜禽舍的惡臭氣體直排在室外，極大的污染了大氣環(huán)境，對附近的居民和農作物造成污染。

畜禽舍惡臭氣體需要進行除臭處理后才能排放在室外。目前，我國工業(yè)上處理惡臭氣體，主要采用物理、化學法，例如燃燒、吸附、吸收和氧化還原等。這些方法的工藝與設備比較復雜，運行費用較高，特別是用于養(yǎng)殖場排出的惡臭廢氣時，效果不甚理想。

為了解決畜禽養(yǎng)殖舍的惡臭氣體進行除臭處理這一行業(yè)難題，公司研發(fā)了一種畜禽舍臭氣處理生物濾墻系統(tǒng)，就是利用微生物的代謝活動降解惡臭物質，將惡臭物質氧化為最終產物—含硫的惡臭物質被分解成S、SO32-和SO42-；含氮的惡臭物質被分解成NH4+、NO3-和NO2-；未含硫或氮的惡臭物質被分解成CO2和H2O，從而達到異味凈化的目的。臭氣處理生物濾墻系統(tǒng)技術投資少，能耗低，運行費用低。臭氣處理生物濾墻系統(tǒng)是以惡臭成分作為生物體內的能源，只要使微生物與惡臭成分相接觸，就可以完成氧化和分解過程。采用成本低廉的畜禽舍臭氣處理生物濾墻系統(tǒng)，臭氣經過生物濾墻過濾后的氣體，符合國家標準的無味無害氣體，從根源上解決了畜禽舍的惡臭氣體除臭排放的安全問題，促進畜禽養(yǎng)殖業(yè)的健康發(fā)展。

一、畜禽舍臭氣處理生物濾墻系統(tǒng)的結構組成

畜禽舍臭氣處理生物濾墻系統(tǒng)，即置于畜禽舍一側外墻框架內并與框架密封相連的畜禽舍臭氣生物濾墻過濾系統(tǒng)。

該系統(tǒng)由循環(huán)水槽、生物濾墻固定架、立體生物濾墻、噴霧裝置、補水裝置、加藥裝置、排污裝置、檢測控制裝置組成，如圖1所示。

1.循環(huán)水槽。該循環(huán)水槽置于生物濾墻的正下方，用于承裝生物循環(huán)水的、一端裝有過濾網的等腰梯形水槽，如圖2所示。

◎ 圖1 畜禽舍臭氣處理生物濾墻系統(tǒng)

◎圖2 循環(huán)水槽

2.生物濾墻固定架。生物濾墻固定架由數根豎向方管、數根橫向長方管、數根橫向短方管、數根Z向連接方管構成的穩(wěn)定的立體框架，材質為厚壁玻璃鋼方管，連接件為不銹鋼，如圖3所示。

◎圖3 生物濾墻固定架

3.立體生物濾墻。立體生物濾墻位于濾墻固定架內，先由若干個網狀結構過濾網片插裝組合成過濾網片組合塊，再由若干個網狀結構過濾網片組合塊堆積構成，單個網狀結構過濾網片的形狀結構如圖4所示。

◎圖4 單個網狀結構過濾網片

4.噴霧裝置。噴霧裝置位于生物濾墻固定架的一側，由高壓循環(huán)泵、水平總水管、數根豎直分水管、數個水霧噴頭、數根支撐連桿構成，如圖5所示。

◎圖5 噴霧裝置

5.補水裝置。補水裝置是位于立體生物濾墻的一側，由水箱、補水泵、補水管、閥門構成的，用于向循環(huán)水槽補水的設施。

6.加藥裝置。加藥裝置位于立體生物濾墻的一側，由藥液箱、輸送藥液管道、加藥泵構成的加藥設施。

表1 畜禽舍臭氣處理生物濾墻系統(tǒng)的外觀質量及檢驗方法

7.排污裝置。排污裝置是將循環(huán)水槽內的污水定期排放的設施，是由排污泵、排污管、排污管道構成。

8.檢測控制裝置。檢測控制裝置是由電導率探頭、酸堿度探頭、液位探頭、數根信號線、PC計算機、電導率控制器、酸堿度控制器、液位控制器、排污泵開關、高壓噴霧泵開關、補水泵開關、加藥泵開關構成的檢測控制設施。

三、畜禽舍臭氣處理生物濾墻系統(tǒng)的性能要求

1.網狀結構過濾網片。網狀結構過濾網片的長度為610毫米，寬度為450毫米，高度為20毫米，網格筋條呈“V”字型蜂窩狀網絡結構。

2.循環(huán)水槽。循環(huán)水槽的長度≥6000毫米，寬度≥1300毫米，高度≥500毫米，形狀呈等腰梯形，可采用焊接方式相連。

3.立體生物濾墻。立體生物濾墻的長度視建筑洞口而定，其寬度為450毫米，其高度視建筑洞口而定，其壽命周期≥10年。

4.一般要求。系統(tǒng)內、外表面應平整，外觀不應有磕碰、劃傷、毛刺、局部變形等缺陷，噴塑和噴漆部位不應有脫落、剝離、起泡、留痕等缺陷，焊接部位應均勻、牢固，不應有氣孔、夾渣、裂紋或燒穿等缺陷；系統(tǒng)應檢修方便、便于操作和觀測；系統(tǒng)所有緊固件連接應牢靠，不應有漏裝和松動現(xiàn)象；系統(tǒng)運轉平穩(wěn)、可靠；距離系統(tǒng)1米運行噪聲≤75dB（A）；系統(tǒng)應具有較強的抗干擾能力，在一定負荷的用電裝置干擾下應穩(wěn)定正常工作；系統(tǒng)的設計和制造，應符合現(xiàn)行有關國家標準或行業(yè)標準要求。如有不一致時，按較高標準執(zhí)行，并及時通告招標方。

5.材料要求。

（1）用于循環(huán)水槽、水箱、藥液箱的板材，應符合QB/T 2471《聚丙烯（PP）擠出片材》的規(guī)定。

（2）噴淋水管、加藥管路、補水管路與排污管路，采用PVC-U材質，規(guī)格為φ25～φ125，管路承壓≥0.8米帕。應符合GB5836.1《建筑排水用硬聚氯乙烯（PVC-U）管材》的規(guī)定。

（3）預應力濾墻系統(tǒng)應采用的Y型過濾器，Y型過濾器外殼PVC材質。過濾精度：泵后30目，應符合HG/T 21637《化工管道過濾器》的規(guī)定。

（4）各閥門的主要部位用耐腐蝕的材質，應符合相關標準規(guī)定。

（5）高壓循環(huán)泵的功率≥2千瓦，流量≥15立方米/小時，揚程≥15米；過流部件材質SUS304不銹鋼；防護等級IP55，絕緣等級F級，24小時連續(xù)運轉，其性能應符合相關的化工行業(yè)循環(huán)泵標準的規(guī)定。

（6）水霧噴頭：材質為PP，高強度耐腐蝕，不易堵塞；夾扣為304不銹鋼；每個噴頭噴淋面積在1平方米左右。不可以在填料外側出現(xiàn)嚴重飛水，其性能應符合GB5135.3《自動噴水滅火系統(tǒng)》第3部分“水霧噴頭”的規(guī)定。

（7）網格結構過濾網片采用黑色改性PP料，需要添加相應的助劑。應具有抗紫外、抗老化，不易堵塞，抗酸堿耐腐蝕的性能；應符合GB/T 12670《聚丙烯（PP）樹脂》的規(guī)定。同時，其形狀、規(guī)格應符合圖4的要求。

表2 尺寸允許偏差（毫米）

（8）立體生物濾墻位于濾墻固定架內，是先由若干個網狀結構過濾網片插裝組合成過濾網片組合塊，再由若干個網狀結構過濾網片組合塊堆積構成，其規(guī)格應滿足3.3的要求。

（9）生物濾墻固定架由數根豎向方管、數根橫向長方管、數根橫向短方管、數根Z向連接方管構成的穩(wěn)定的立體框架。材質為厚壁玻璃鋼方管，連接件為不銹鋼。玻璃鋼的規(guī)格：40毫米×40毫米×3毫米。應符合HG/T 21633《玻璃鋼管和管件》的規(guī)定。

（10）連接固定玻璃鋼方管的連接件宜采用不銹鋼，應符合相應的標準規(guī)定。

（11）藥劑宜選擇次氯酸鈉溶液、檸檬酸等，加藥時循環(huán)水中有效氯濃度控制在50～100ppm，藥劑應符合相關標準規(guī)定。

（12）畜禽舍臭氣處理生物濾墻系統(tǒng)采用循環(huán)水為居民生活用水，應符合GB 5749《生活飲用水衛(wèi)生標準》的規(guī)定；也可以采用畜牧場污水經過凈化過濾后的中水，該中水的指標執(zhí)行GB/T 18920-2002《城市污水再生利用城市雜用水水質》的規(guī)定。

（13）畜禽舍臭氣處理生物濾墻系統(tǒng)的外觀質量應符合表1的規(guī)定。

（14）尺寸偏差應符合表2的規(guī)定。

6.物理性能。畜禽舍臭氣處理生物濾墻系統(tǒng)的各項物理性能應符合表3的規(guī)定。

四、畜禽舍臭氣處理生物濾墻系統(tǒng)的臭氣處理工藝流程

1.畜禽舍臭氣處理生物濾墻系統(tǒng)的除臭機理。畜禽舍臭氣處理生物濾墻系統(tǒng)的除臭機理主要分為3個階段。

表3 物理性能

（1）第一階段?！皻?液”擴散階段，臭氣中的污染物通過網狀結構過濾網片的“氣-液”界面由氣相轉移到液相。

（2）第二階段。“液-固”擴散階段，惡臭物質向微生物膜表面擴散，廢氣中的異味分子由液相擴散到生物填料的生物膜（固相），污染物質被微生物吸附、吸收。

（3）第三階段。生物氧化階段，微生物將惡臭物質氧化分解，生物網狀結構過濾網片表面形成的生物膜中的微生物把異味分子氧化，同時生物膜會引起氮或磷等營養(yǎng)物質及氧氣的擴散和吸收。

通過上述3個階段，利用微生物代謝活動降解惡臭物質，將惡臭物質氧化為最終產物：含硫的惡臭物質被分解成S、SO3

2-和SO42-，含氮的惡臭物質被分解成NH4+、NO3

-和NO2-，未含硫或氮的惡臭物質被分解成CO2和H2O，從而達到異味凈化的目的。

惡臭物質的氧化過程需要各種微生物共同參與，同一惡臭物質不同的氧化階段需要不同的微生物。例如含硫物質的氧化，當惡臭氣體為H2S時，專性的自養(yǎng)型硫化氧化菌會在一定條件下將H2S氧化為硫酸根。當惡臭氣體為有機硫如甲硫醇時，則首先需要導氧型微生物將有機硫轉化為H2S，然后H2S再由自養(yǎng)型微生物轉化為硫酸根。又如當惡臭氣體為氨時，氨先溶于水，然后在有氧條件下經氨氧化細菌、亞硝化細菌和硝化細菌的硝化作用轉化為硝酸鹽，在兼性厭氧條件下，硝酸鹽還原細菌將硝酸鹽還原為氮氣。

2.畜禽舍臭氣處理生物濾墻系統(tǒng)的除臭工藝流程。畜禽舍臭氣處理生物濾墻系統(tǒng)具體工作流程的圖示見圖6所示，其文字描述如下。

（1）接通電源。

（2）檢查各節(jié)點設備，保證處于正常狀態(tài)。

（3）打開高壓噴霧泵開關，位于立體生物濾墻外側的噴霧裝置，均勻的將生物水噴灑在立體生物濾墻上，噴灑的生物水在重力的作用下沿著立體生物濾墻向下流淌，最后回到生物水循環(huán)水槽內。

（4）打開高功率引風機，畜禽舍內的臭氣進入緩沖間后，臭氣氣流經過緩沖間后的風速迅速降低，以低速通過立體生物濾墻，臭氣經過生物水噴淋后濕度增加，大部分粉塵會被噴淋水吸收，沉降到生物水循環(huán)水槽內。經過加濕的臭氣繼續(xù)前行，進入立體生物濾墻，立體濾墻的作用是增大氣體濾網表面水膜的接觸面積，氣體分子撞擊水膜后被液體吸收，在重力的作用下水流沿著立體濾墻向下流回生物水循環(huán)水槽中，從而實現(xiàn)臭氣凈化除臭的目標。

（5）經過立體生物濾墻凈化過濾后的無味無害氣體，從通風窗排放到畜禽舍外。

（6）當液位探頭測到水位超過下限時，計算機立即啟動生物補水裝置進行補水，直到達到液位上限，則生物補水裝置停止。

（7）當電導率探頭、酸堿度探頭探測到生物水的酸堿度、電導率有變化時，計算機立即啟動加藥裝置進行加藥，該兩項指標回復標準值時，關閉加藥裝置。

◎圖6

（8）當檢測到生物循環(huán)水槽內生物污泥達到規(guī)定限定值時，計算機啟動排污裝置，將生物污泥排到污泥管道。

（9）如此往復連續(xù)，畜禽舍臭氣處理生物濾墻系統(tǒng)實現(xiàn)了對臭氣生物處理的安全無害化。

五、結束語

從對畜禽舍臭氣處理生物濾墻系統(tǒng)的實際技術測試和使用效果來看是可行的，并取得以下效果。

畜禽舍臭氣處理生物濾墻系統(tǒng)的生物處理工藝，除臭可避免或減少二次污染。一般將硫系、氮系、碳系等各種惡臭成分以及苯酚、氰等有毒成分氧化和分解成CO2、H2O、H2SO4物質，生物處理的產物是微生物，較容易處理。畜禽舍臭氣生物處理濾墻系統(tǒng)的技術投資少，能耗低，運行費用低，生物除臭是以惡臭成分作為生物體內的能源，只要使微生物與惡臭成分相接觸，就可以完成氧化和分解過程，因此處理成本比較低廉。濾墻系統(tǒng)可處理氣體成分復雜的臭氣成分，無論是無機的還是有機的，在生物處理中均能吸收和氧化分解；生物處理設備由程序控制全自動運行，不需要工作人員日常管理，且維護簡單。