現(xiàn)代養(yǎng)豬業(yè)減少臭氣排放措施的研究進(jìn)展

謝金武，周慶華，汪加明，劉艷書(shū)

（湖南新五豐股份有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410005）

在規(guī)?；图s化不斷發(fā)展的現(xiàn)代養(yǎng)豬行業(yè)，豬場(chǎng)的臭氣處理問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)峻，同時(shí)養(yǎng)殖環(huán)保的政策也在后非瘟?xí)r代越來(lái)越嚴(yán)格，養(yǎng)豬企業(yè)面臨著很大的環(huán)保壓力，所以養(yǎng)豬場(chǎng)臭氣的排放在一定程度上制約著養(yǎng)豬行業(yè)的發(fā)展。目前行業(yè)內(nèi)豬場(chǎng)臭氣的處理主要有源頭減排、過(guò)程控制和末端處理等3個(gè)方面。源頭減排是實(shí)現(xiàn)減少臭氣排放的關(guān)鍵措施，通過(guò)在生豬飼養(yǎng)過(guò)程中降低飼料中氮元素的比例，提高豬只對(duì)飼料的利用率，進(jìn)而降低豬只糞尿中氮素的排放；過(guò)程控制是在養(yǎng)殖管理上注重豬只糞尿管理，減少臭氣產(chǎn)生和釋放；末端處理是將臭氣進(jìn)行集中處理，通過(guò)物理、化學(xué)、生物等手段吸收和降解臭氣，減少臭氣向周?chē)h(huán)境的排放。

1 養(yǎng)豬場(chǎng)臭氣

能夠?qū)θ梭w嗅覺(jué)器官產(chǎn)生刺激、使人產(chǎn)生不開(kāi)心以及破壞環(huán)境質(zhì)量的氣體物質(zhì)都可以統(tǒng)稱(chēng)為臭氣。在生豬養(yǎng)殖過(guò)程中，臭氣主要來(lái)源于豬只糞尿和污水內(nèi)的微生物對(duì)有機(jī)物的分解，豬只產(chǎn)生的糞尿和沖洗豬舍的污水中含有碳水化合物、脂肪、蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)、維生素等多種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，這些都是微生物生長(zhǎng)和繁殖的重要營(yíng)養(yǎng)來(lái)源，特別是在厭氧條件下，上述成分會(huì)被分解成散發(fā)難聞味道的物質(zhì)。此外，豬舍空氣中的粉塵與臭氣的產(chǎn)生具有十分密切的關(guān)系，作為微生物載體的粉塵，其會(huì)吸附具有難聞氣味的化合物和氨，同時(shí)粉塵中的有機(jī)物又被微生物不斷分解而產(chǎn)生臭氣。

1.1 養(yǎng)豬場(chǎng)臭氣的主要成分

養(yǎng)豬場(chǎng)中的臭氣成分十分復(fù)雜，其中包括揮發(fā)性的含硫化合物、氨與揮發(fā)性胺類(lèi)、吲哚類(lèi)和酚類(lèi)以及揮發(fā)性脂肪酸等。Schiffman等[1]利用氣相色譜-質(zhì)譜（GC/MS）技術(shù)對(duì)豬場(chǎng)中的臭氣進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)豬場(chǎng)中的臭氣含有多達(dá)331種不同的揮發(fā)性有機(jī)物（VOC）和固定氣體。臭氣中NH3（氨氣）和H2S（硫化氫）濃度高，尤其是氨氣約占臭氣排放的90%，肥育豬的氨氣排放量約為70 g/（d·頭），對(duì)人畜健康影響較大[2]。

1.2 養(yǎng)豬場(chǎng)臭氣的危害

養(yǎng)殖場(chǎng)的臭氣不僅會(huì)危害人畜健康，還會(huì)破壞生態(tài)環(huán)境[3]。低濃度氨氣的持續(xù)刺激可顯著降低豬的采食量和抵抗力，高濃度的氨氣則可直接刺激神經(jīng)組織，并導(dǎo)致中毒性肝病、心肌損傷等。硫化氫能夠破壞氧化型細(xì)胞色素氧化酶的分子結(jié)構(gòu)，造成細(xì)胞呼吸功能障礙，引起組織缺氧。吲哚具有強(qiáng)烈的糞臭味，擴(kuò)散能力強(qiáng)且持久，可導(dǎo)致畜禽采食量下降。另外，畜禽養(yǎng)殖過(guò)程中產(chǎn)生的氨氣和硫化氫，可使大氣氮含量增加，導(dǎo)致酸雨的形成[4]。為了減少養(yǎng)殖場(chǎng)臭氣的危害，許多國(guó)家已制定了養(yǎng)殖場(chǎng)臭氣排放標(biāo)準(zhǔn)，《GB 14554—1993 惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定，惡臭污染物廠界標(biāo)準(zhǔn)值，新擴(kuò)改建氨氣濃度限值為1.5 mg/m3，現(xiàn)有場(chǎng)為2.0 mg/m3，但是由于目前行業(yè)和市場(chǎng)面環(huán)保要求越來(lái)越高，目前標(biāo)準(zhǔn)可能已滿(mǎn)足不了現(xiàn)在的現(xiàn)實(shí)要求。目前，國(guó)內(nèi)外養(yǎng)殖場(chǎng)主要通過(guò)改變惡臭氣體分子的形態(tài)和結(jié)構(gòu)或者降低惡臭氣體的強(qiáng)度來(lái)減臭。

1.3 養(yǎng)殖場(chǎng)臭氣的主要影響因素

豬只糞便會(huì)因混入的尿液量、含水量、環(huán)境溫度、清糞方式、通風(fēng)量、pH以及貯存時(shí)間等因素的不同導(dǎo)致其分解所產(chǎn)生的惡臭物質(zhì)成分和濃度存在很大差異[5]。

通風(fēng)是影響豬舍內(nèi)NH3濃度的主要因素，通風(fēng)量大則NH3濃度低，通風(fēng)量小則NH3濃度高[6]。在通風(fēng)不變的情況下，影響豬舍內(nèi)NH3濃度水平的重要因素還有豬只生長(zhǎng)階段、豬只活動(dòng)強(qiáng)度和舍內(nèi)溫度等[7]。豬只在不同的生長(zhǎng)階段時(shí)，不同的飼料配方和飼養(yǎng)密度會(huì)造成豬只糞尿中的含氮量出現(xiàn)差異。不同的舍內(nèi)溫度則會(huì)對(duì)豬只糞尿中微生物的代謝活性造成影響，從而影響NH3在舍內(nèi)的擴(kuò)散情況。

豬舍的清糞方式與豬只糞尿是否分離、糞尿在舍內(nèi)儲(chǔ)存時(shí)間緊緊相連，從而引起舍內(nèi)NH3濃度含量有所不同。清糞方式涉及到地面結(jié)構(gòu)類(lèi)型和清糞工藝。在地面結(jié)構(gòu)類(lèi)型方面，汪開(kāi)英等[8]分析了半漏糞地面、實(shí)心地面、生物發(fā)酵床等3種不同豬舍地面類(lèi)型對(duì)舍內(nèi)NH3排放系數(shù)的影響，研究表明豬舍NH3排放系數(shù)受地面結(jié)構(gòu)類(lèi)型的影響非常明顯，可以概括為實(shí)心地面豬舍＞半漏糞地面豬舍＞生物發(fā)酵床豬舍；在清糞工藝方面，養(yǎng)豬場(chǎng)常采用的水沖糞、水泡糞和干清糞等3種清糞工藝中，水沖糞和水泡糞都存在消耗水量大、污水生成量大以及其污染物質(zhì)濃度高、舍內(nèi)有害氣體含量高等情況，從環(huán)境保護(hù)和生產(chǎn)質(zhì)量?jī)蓚€(gè)方面考慮，現(xiàn)代化養(yǎng)豬場(chǎng)的最佳選用工藝就是干清糞工藝[9]。

2 臭氣的減排措施

2.1 降低飼料蛋白質(zhì)水平

在充分滿(mǎn)足豬只營(yíng)養(yǎng)需要的前提下，通過(guò)盡量減少豬飼料中的粗蛋白質(zhì)含量，可以有效地減少糞尿中氮元素的排放量，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)減少臭氣產(chǎn)生。有研究表明，將生長(zhǎng)肥育豬飼糧粗蛋白質(zhì)水平從15%降至12%，使糞便pH降低0.51單位，總氮濃度降低23.6%，銨濃度降低27.4%，降低豬糞氨排放28.6%，總揮發(fā)性脂肪酸從8.23 g/kg降低到6.05 g/kg[10]。黃健等[11]試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，飼糧蛋白質(zhì)含量降低3%～4%，對(duì)豬的生產(chǎn)性能沒(méi)有顯著影響，能顯著降低豬血漿尿素氮水平，并且豬舍內(nèi)NH3濃度顯著降低26.55%～57.85%。

2.2 合理使用飼料添加劑

活性炭、沸石粉等大孔高分子材料作為飼料添加劑，可通過(guò)物理吸附作用實(shí)現(xiàn)除臭。例如，在一種肉雞日常雜糧中，通過(guò)添加2%復(fù)合吸附劑（茶渣∶活性炭=1∶5）可顯著減少雞舍中的氨氣排放水平[12]；檸檬酸、延胡索酸等酸化劑既能提高豬只蛋白質(zhì)的消化效果，又能減少胃腸道和排泄物中的惡臭性氣體排放，還有利于抑制胃腸道中各種病原菌的生長(zhǎng)繁殖、促進(jìn)有益菌的生長(zhǎng)繁殖，維持腸道微生態(tài)平衡[13]。植物型除臭飼料添加劑是目前應(yīng)用較為廣泛的除臭劑。例如，絲蘭屬植物提取物、茶葉、中草藥等均具有除臭功效，其中絲蘭屬植物提取物是研究最多、應(yīng)用最廣的一種植物除臭劑。Colina等研究發(fā)現(xiàn)，保育豬飼糧通過(guò)添加125 mg/kg絲蘭提取物可有效地降低保育舍舍內(nèi)空氣環(huán)境中的氨氣濃度[14]。

微生物是畜禽養(yǎng)殖臭氣的主要來(lái)源，調(diào)節(jié)腸道微生物的組成和代謝過(guò)程是減少規(guī)?；B(yǎng)殖場(chǎng)臭氣排放的核心。微生態(tài)制劑是一種綠色、環(huán)保的飼料添加劑，其進(jìn)入腸道后可有效抑制致病菌的增殖，調(diào)節(jié)腸道菌群結(jié)構(gòu)，減少臭氣的生成。Wang等[15]研究發(fā)現(xiàn)，飼糧添加枯草芽孢桿菌和地衣芽孢桿菌可以有效減少約50%的氨氣排放，枯草芽孢桿菌所產(chǎn)的枯草菌素可以有效減少腸道中的產(chǎn)尿素微生物群，從而減少氨氣的釋放。

2.3 選擇合適的漏糞地板

Rantzer等[16]學(xué)者的研究表明，在改善舍內(nèi)衛(wèi)生環(huán)境、降低豬只發(fā)病率等方面，漏糞地板顯著優(yōu)于實(shí)體地板。Pedersen等[17]對(duì)比了混凝土、塑料及鑄鐵漏縫地板豬舍內(nèi)的NH3濃度，研究發(fā)現(xiàn)水泥漏縫地板豬舍內(nèi)的NH3濃度更高，但水泥漏縫地板更有效地降低了豬只的滑倒率，且成本較低。漏糞地板的縫隙面積率對(duì)NH3排放也有顯著影響，Aarnink等[18-19]學(xué)者通過(guò)研究分析發(fā)現(xiàn)，25%漏縫面積的豬舍內(nèi)NH3濃度明顯低于50%漏縫面積的豬舍。

2.4 糞尿分離和控制清糞頻次

豬舍內(nèi)的NH3主要來(lái)源于糞尿。糞便和尿液因長(zhǎng)時(shí)間放置，糞便中有機(jī)物氮大量分解致使尿液中尿素的水解，進(jìn)而造成舍內(nèi)NH3含量增大，所以對(duì)糞尿進(jìn)行分離可以有效降低NH3的排放[20-21]。Panetta等[22]在實(shí)驗(yàn)室條件下將糞尿進(jìn)行分離后，發(fā)現(xiàn)NH3排放量降低了99.3%。Lachance等[23]研究發(fā)現(xiàn)，水泡糞清糞工藝下，糞溝清糞的頻次由每周1次增加到每周3次，舍內(nèi)NH3排放將會(huì)降低46%；刮糞板清糞工藝下，糞溝刮糞的頻次由每周1次增加到每周3次，舍內(nèi)NH3排放量將會(huì)降低49%，而由每周3次增加到每周7次，反而使得舍內(nèi)NH3排放量會(huì)升高11%。牛歡等[24]發(fā)現(xiàn)，刮糞板清糞會(huì)加速NH3釋放，在刮糞期間舍內(nèi)NH3濃度會(huì)提高70%～75%；但是在刮糞1 h后，舍內(nèi)NH3濃度會(huì)降低到刮糞前濃度的80%～85%。

2.5 控制舍內(nèi)溫度和濕度

豬舍內(nèi)不同的溫度和濕度都會(huì)直接影響到舍內(nèi)的氨氣濃度變化，進(jìn)而對(duì)豬只的生產(chǎn)性能造成影響。李保明等[25]通過(guò)研究表明，豬舍內(nèi)NH3的排放量會(huì)隨著溫度升高而升高，因?yàn)闇囟壬邥?huì)使脲酶活性提高，同時(shí)使得水相的NH4+迅速地轉(zhuǎn)化成氣相的NH3。暴雪艷等[26]通過(guò)對(duì)封閉式分娩舍內(nèi)的空氣進(jìn)行監(jiān)測(cè)，結(jié)果顯示舍內(nèi)空氣中NH3和CO2的濃度與舍內(nèi)溫度、濕度呈正相關(guān)（e=0.898）。

2.6 使用糞尿除臭劑

目前，現(xiàn)代養(yǎng)豬場(chǎng)圈舍中常見(jiàn)的除臭技術(shù)主要有吸附除臭、化學(xué)除臭和生物除臭等3種。其中吸附除臭的方法就是采取活性炭、沸石粉等具有吸附性的物質(zhì)作為飼料添加劑。

化學(xué)除臭的方法就是通過(guò)采用化學(xué)除臭劑，使其與豬舍內(nèi)的臭氣直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，以達(dá)到降低舍內(nèi)臭氣濃度的目的。豬舍常用化學(xué)除臭劑的主要種類(lèi)有硫酸亞鐵、氯化亞鐵、氯化鈣等幾種，用法是直接把這些除臭劑噴灑在豬舍內(nèi)、糞溝和集糞池中便可[27]。

生物除臭法就是使用除臭菌種、生物酶制成的除臭菌劑、生物發(fā)酵液噴灑在舍內(nèi)、糞溝或者集糞池中，利用微生物之間的協(xié)同、繁殖、共生作用轉(zhuǎn)化分解糞便中的有機(jī)物質(zhì)，利用微生物的硝化和反硝化作用來(lái)轉(zhuǎn)換氮元素，以達(dá)到降低NH3排放的目的。

2.7 安裝除臭設(shè)施

2.7.1 噴霧除臭系統(tǒng) 通過(guò)在豬舍內(nèi)和負(fù)壓風(fēng)機(jī)排氣口處安裝噴霧除臭系統(tǒng)，通過(guò)噴到空氣中的水霧，去除空氣中的粉塵，并且在噴霧系統(tǒng)中添加酸化劑和生物除臭劑，通過(guò)物理吸附、酸堿中和、微生物分解等手段降低空氣中臭氣的濃度。同時(shí)噴霧除臭系統(tǒng)由于造價(jià)低、耗水量小、建設(shè)方便等受到很多養(yǎng)豬場(chǎng)的歡迎，但其本身去除臭氣的效果有限，是其不可忽視的缺點(diǎn)。

2.7.2 濕式洗滌器 在豬舍負(fù)壓風(fēng)機(jī)外側(cè)適宜位置安裝濕式洗滌器，能夠有效地過(guò)濾以及去除豬舍排出氣體中的粉塵、NH3、H2S以及其他臭氣成分，其由過(guò)濾器和噴淋系統(tǒng)所組成，投資較大，除臭效果相比噴霧系統(tǒng)好。耗水量大是該系統(tǒng)推廣應(yīng)用中的難點(diǎn)，供水困難的豬場(chǎng)要謹(jǐn)慎使用。噴淋系統(tǒng)只使用水的情況下，濕式洗滌器降低豬舍臭氣的粉塵和NH3排放率與通風(fēng)量的大小相關(guān)，冬季在通風(fēng)時(shí)可以降低60%，春秋季在通風(fēng)時(shí)降低30%，夏季在通風(fēng)時(shí)降低20%[28]。濕式洗滌器單一使用水來(lái)降低臭氣濃度的效果有限，Estelles等研究表明，在噴淋系統(tǒng)中添加適量的酸性液劑，最高能降低90%的氨氣排放[29]，而臭氣的去除率在3%～51%之間，平均去除率為27%[30]，酸性液劑的種類(lèi)和配比決定NH3和粉塵的減排效率。目前在噴淋系統(tǒng)中合適添加的酸有草酸、次氯酸等。濕式洗滌器有多種安裝形式，最常見(jiàn)的安裝模式是水簾式的，要求更高的也有使用管道式的濕式洗滌器。

3 討論與建議

現(xiàn)代化豬舍臭氣處理需要綜合源頭、過(guò)程和末端3個(gè)方面實(shí)施減排措施，單一方面的減排措施難以將豬舍的臭氣排放率降至理想水平。根據(jù)不同豬只生長(zhǎng)階段以及滿(mǎn)足其營(yíng)養(yǎng)要求的情況下，通過(guò)優(yōu)化豬飼料配方，例如適量降低粗蛋白質(zhì)含量以降低糞尿中氮素排放、選擇合適的飼料添加劑以做到在豬只消化系統(tǒng)減少臭氣物質(zhì)生成，進(jìn)而從源頭減少臭氣排放。糞尿控制過(guò)程中，首先建議使用半漏糞地板配合能做到糞尿分離的刮糞板清糞工藝，如果是水泡糞工藝的豬舍，需要適當(dāng)減少糞尿儲(chǔ)存時(shí)間以減少舍內(nèi)氨氣排放。其次，將豬舍內(nèi)溫度、濕度控制在合適范圍內(nèi)。最后，使用合適的除臭劑噴灑在糞尿上，進(jìn)而從糞尿控制過(guò)程中減少臭氣排放。末端處理工程中，根據(jù)豬場(chǎng)實(shí)際供水情況，使用噴霧除臭系統(tǒng)或者濕式洗滌器配合酸性液劑，具有較好的除臭效果，目前這些工藝在養(yǎng)豬場(chǎng)除臭工藝上已經(jīng)廣泛使用。