臭氣末端治理技術(shù)在規(guī)模養(yǎng)殖場(chǎng)中的應(yīng)用

褚玲娜，韓 強(qiáng)，蔣曉莉，汪開(kāi)英，江有意

（1.長(zhǎng)興縣畜牧獸醫(yī)站，浙江 長(zhǎng)興 313100；2.浙江大學(xué) 農(nóng)業(yè)生物環(huán)境工程研究所，浙江 杭州 310058；3.長(zhǎng)興和平肥豬閣家庭農(nóng)場(chǎng)，浙江 長(zhǎng)興 313103）

近年來(lái)，從《環(huán)境保護(hù)稅法》《大氣污染防治法》等法律法規(guī)的相繼修訂，到《畜禽糞污資源化利用行動(dòng)方案（2017—2020年）》《鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略規(guī)劃（2018—2022年）》等方案的陸續(xù)出臺(tái)，可以看出國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)越來(lái)越重視，特別是對(duì)養(yǎng)殖環(huán)境提出了更高要求。為解決畜禽養(yǎng)殖環(huán)境污染問(wèn)題，規(guī)模養(yǎng)殖場(chǎng)做好臭氣減排工作勢(shì)在必行。

1 養(yǎng)殖場(chǎng)臭氣來(lái)源

養(yǎng)殖場(chǎng)產(chǎn)生的臭氣主要來(lái)自畜禽糞便、尿液、體表污物、皮脂腺和汗腺分泌物以及呼吸等，其中以氨氣、硫化氫、吲哚、糞臭素刺激性味道最為突出。畜禽糞污在運(yùn)輸、放置和處理（如堆肥或厭氧發(fā)酵等）過(guò)程中被微生物分解也會(huì)產(chǎn)生臭氣[1]。

2 臭氣的特點(diǎn)

一是連續(xù)產(chǎn)生、時(shí)段性明顯。由于畜禽養(yǎng)殖是個(gè)連續(xù)的生產(chǎn)過(guò)程，因此臭氣的產(chǎn)生和排放也是不間斷的。但受動(dòng)物活動(dòng)、飼喂及舍內(nèi)清潔等生產(chǎn)活動(dòng)的影響，臭氣濃度具有明顯的時(shí)段性。例如，晨間和午后豬舍的氨氣（NH3）排放量較大[2]。二是易受溫度、相對(duì)濕度、通風(fēng)等因素的影響。夏季溫度升高，加快了微生物的分解速率，臭氣排放速率隨之加快。濕度增加，畜禽舍內(nèi)墊料和糞污的含水率增加，臭氣的排放速率下降。畜禽舍的通風(fēng)量增大，會(huì)促進(jìn)尿素中氮的分解，進(jìn)而增加NH3等臭氣的排放。

3 臭氣末端治理技術(shù)

基于臭氣的特征，養(yǎng)殖場(chǎng)的臭氣治理應(yīng)從源頭減排、過(guò)程控制和末端處理3個(gè)方面著手。本文就末端處理進(jìn)行闡述，主要包括糞污固液分離、對(duì)養(yǎng)殖場(chǎng)各污染源（如畜禽舍、糞污處理區(qū)）排出的臭氣進(jìn)行收集和處理等。此外，堆肥過(guò)程中的參數(shù)控制以及密封式發(fā)酵堆肥也可以減少臭氣產(chǎn)生。

3.1 糞污固液分離

糞污固液分離后，畜禽糞污中的有機(jī)固體會(huì)顯著減少。有研究表明，豬糞和牛糞經(jīng)固液分離后，有機(jī)固體分別減少10%～15%、30%～50%。此外，固液分離也會(huì)使糞污中NH3的排放量顯著減少。固液分離后的干糞主要有堆積發(fā)酵和發(fā)酵罐發(fā)酵2種處理方式，污水主要有工業(yè)化處理、膜處理、氧化塘多級(jí)凈化處理等方式[3]。

3.2 畜禽舍/糞污處理區(qū)的臭氣收集與處理

為減少畜禽舍、糞污處理區(qū)、堆肥車間等區(qū)域的臭氣排放，一般在以上場(chǎng)所的墻壁上安裝負(fù)壓風(fēng)機(jī)用以抽取臭氣，負(fù)壓風(fēng)機(jī)排出氣體端設(shè)置臭氣收集與處理間。臭氣收集與處理間內(nèi)通常設(shè)置除臭擋網(wǎng)系統(tǒng)，通過(guò)噴灑除臭劑、紫外光解等措施，降低臭氣濃度。以浙江新擴(kuò)建的萬(wàn)頭以上百家豬場(chǎng)為例，末端噴淋除臭技術(shù)逐步得到應(yīng)用和推廣，有67家采用了“在豬舍出風(fēng)口收集臭氣后噴淋處理”的方法[3]。2021年長(zhǎng)興縣有3家新擴(kuò)建萬(wàn)頭以上規(guī)模豬場(chǎng)均采用末端噴淋除臭技術(shù)，其中1家在糞污處理區(qū)應(yīng)用多層過(guò)濾減臭殺菌系統(tǒng)對(duì)臭氣進(jìn)行收集、處理，使其達(dá)標(biāo)排放。多層過(guò)濾減臭殺菌系統(tǒng)主要由封閉棚、風(fēng)機(jī)、過(guò)濾器、噴霧控制器和除臭殺菌劑發(fā)生器組成。臭氣通過(guò)過(guò)濾器時(shí)，水溶性成分被吸附，有機(jī)成分被微生物氧化分解，最終產(chǎn)物是CO2和水；含氮和含硫化合物被轉(zhuǎn)化為硝酸鹽和硫酸鹽，使臭氣得到了凈化，除臭效果明顯。另外2家為“高樓養(yǎng)豬”，采用高壓霧化生物除臭技術(shù)，該原理是利用高壓泵組，將按照一定比例添加了次氯酸成品藥劑或植物除臭劑的溶液加壓，經(jīng)高壓管路至高壓霧化噴頭，形成飄飛的霧滴，霧滴快速混合到空氣中，與空氣中臭味因子發(fā)生吸附、分解等反應(yīng)，從而達(dá)到除臭、消毒、殺菌的目的，同時(shí)還能達(dá)到加濕、降溫、降塵等多重效果。

除臭擋網(wǎng)一般采用塑料網(wǎng)材，設(shè)置兩層或兩層以上過(guò)濾網(wǎng)膜，用于吸附排出氣體中的粉塵。同時(shí)，擋網(wǎng)上的水能夠吸附臭氣中的可溶性成分，達(dá)到除臭的目的。此外，除臭擋網(wǎng)還可以結(jié)合噴灑除臭劑或配套紫外光解技術(shù)等綜合除臭。因除臭擋網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用低和處理效果好，被逐步推廣使用。該系統(tǒng)目前常用的裝置為“擋網(wǎng)+噴霧”裝置[2]。應(yīng)注意擋網(wǎng)的安裝位置，安裝距離過(guò)近，會(huì)影響舍內(nèi)風(fēng)速；安裝距離過(guò)遠(yuǎn)，加大占地面積。對(duì)于裝置中噴淋液的使用，應(yīng)根據(jù)季節(jié)和地理環(huán)境等特點(diǎn)，使用1種或2種及以上噴淋液[2]。需要注意的是，除臭擋網(wǎng)應(yīng)進(jìn)行定期清潔，以保證通風(fēng)順暢和除臭系統(tǒng)正常運(yùn)行。

3.3 堆肥過(guò)程臭氣處理

3.3.1 改善堆肥條件 可通過(guò)改善堆肥條件減少臭氣排放。通風(fēng)、翻堆頻率和C/N比是影響堆肥品質(zhì)、臭氣排放的重要因素。通風(fēng)速率越大，NH3釋放量越高[4]。同時(shí)，通風(fēng)方式對(duì)NH3排放也有影響。研究表明，高強(qiáng)度通風(fēng)、間歇性通風(fēng)比持續(xù)性通風(fēng)產(chǎn)生的NH3量均少[5]。翻堆頻率通過(guò)影響堆肥的發(fā)酵速度而影響臭氣排放。翻堆頻率越大，NH3排放量越高。趙晨陽(yáng)等[6]研究發(fā)現(xiàn)，豬糞條垛堆肥的翻堆頻率提高，NH3的排放量相應(yīng)增加。選用合適的C/N比不但能夠保證堆肥質(zhì)量，還能夠減少臭氣排放。

3.3.2 外源添加法 除改善堆肥條件外，好氧堆肥過(guò)程中加入除臭劑，也能顯著改善堆肥質(zhì)量并降低NH3釋放，同時(shí)不會(huì)對(duì)堆肥產(chǎn)生負(fù)面影響。堆肥除臭劑主要包括化學(xué)除臭劑、物理除臭劑和微生物除臭劑。

化學(xué)除臭劑主要有2種：一種是磷酸、檸檬酸等弱酸和硫酸鋁、明礬等含酸的鹽，由于氨在堿性條件下比在酸性條件下更容易揮發(fā)，當(dāng)糞便中pH值下降時(shí)，NH3轉(zhuǎn)化為NH4+，NH3的排放量減少。弱酸及含酸的鹽就是通過(guò)降低堆肥中的pH值來(lái)調(diào)節(jié)NH3和NH4+的比例，從而減少堆體中NH3等臭氣的排放。另一種是金屬鹽類，如硫酸銅、氯化鎂、硫酸亞鐵等。金屬鹽類可與氨發(fā)生水解反應(yīng)，生成銨鹽，從而達(dá)到固氮減排的目的。黃懿梅等[7]研究發(fā)現(xiàn)，與未加磷酸鈣的堆體相比，加入磷酸鈣的堆體NH3減排50%。需要注意的是，金屬鹽類的加入使銅、鐵等重金屬沉積，肥料施到種植基地后可能使土壤受到污染，因此建議該方法少用。

相較于化學(xué)除臭劑而言，物理除臭劑的減排方式以吸附為主，較為緩和，且除臭劑價(jià)格低，無(wú)二次污染。物理除臭劑主要有沸石、鋸末、秸稈及膨潤(rùn)土等。這類物質(zhì)表面孔隙較多，通過(guò)分子間的范德華力將臭氣吸附。李冰等[8]研究發(fā)現(xiàn)，向堆體中分別添加食用菌渣、稻草、油菜秸稈3種輔料，可分別降低61.55%、35.12%、17.26%的NH3排放。不過(guò)不同材質(zhì)的物理除臭劑對(duì)臭氣吸附效果不同，且物理除臭劑在使用過(guò)程中，隨著溫度的升高，可能會(huì)釋放已經(jīng)吸附的臭氣，吸附效果不穩(wěn)定。

生物除臭劑主要有枯草芽孢桿菌、嗜糞乳桿菌、假絲酵母菌等微生物。微生物的代謝產(chǎn)物乙酸、乳酸等會(huì)在堆肥中形成酸性環(huán)境，從而抑制腐敗物質(zhì)的產(chǎn)生，但單一微生物除臭效果較差。目前常見(jiàn)的生物除臭劑是多種菌種復(fù)合使用，以改善堆肥中菌群體系，達(dá)到最佳除臭效果。孫瑞鋒等[9]向雞糞中添加0.1%枯草芽孢桿菌，NH3排放量減少了16.75%～20.35%。生物除臭劑除臭效果好且無(wú)二次污染，但由于不同微生物菌種對(duì)臭氣的影響不同，有些微生物菌種起不到除臭作用，所以需謹(jǐn)慎選擇。此外，在堆肥過(guò)程中，隨著腐熟程度的加深，堆體溫度不斷升高，有些不耐高溫的微生物可能會(huì)失活甚至死亡，因此需及時(shí)調(diào)整菌種類型和接種量。

3.4 密閉式堆肥

傳統(tǒng)的敞開(kāi)式堆肥周期長(zhǎng)，堆肥過(guò)程中臭氣會(huì)散發(fā)到環(huán)境中。密閉式堆肥不但能大大縮短堆肥時(shí)長(zhǎng)，且由于密封性好，臭氣經(jīng)過(guò)處理后排放，不會(huì)逸散到空氣中。密閉式堆肥系統(tǒng)一般由堆肥反應(yīng)器、進(jìn)料系統(tǒng)、通風(fēng)和攪拌系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)等組成。堆料進(jìn)入反應(yīng)器后，由葉片對(duì)肥料進(jìn)行攪拌，同時(shí)向反應(yīng)倉(cāng)內(nèi)部通入空氣。該系統(tǒng)可調(diào)節(jié)攪拌頻率和通氣量，使肥料在反應(yīng)倉(cāng)內(nèi)均勻發(fā)酵，提升有機(jī)肥品質(zhì)。

4 結(jié)論

隨著畜牧業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大和集約化程度的提高，畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)產(chǎn)生的惡臭所造成的危害已引起廣泛關(guān)注，因此要做好養(yǎng)殖場(chǎng)除臭管理工作，推廣應(yīng)用減臭技術(shù)，實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖臭氣的科學(xué)減排。