畜禽場除臭技術研究進展

文│崔曉東 張建偉 王梁 任康 朱曉靜 陳余（北京市畜牧總站）

隨著我國畜牧業(yè)的快速發(fā)展，畜禽糞污量不斷增大，隨之而來的臭氣嚴重影響畜禽與養(yǎng)殖人員的身體健康，同時帶來空氣污染，因此養(yǎng)殖場臭氣控制技術的研究對于動物健康、產品安全、空氣改善具有重要意義。本文從源頭、過程、末端控制等三個環(huán)節(jié)，綜述了多種減排技術，包括降低日糧蛋白質、添加飼料添加劑；嚴格控制糞污產生量、采用吸附除臭劑；固液分離、糞污表面覆蓋、添加或噴灑微生物制劑、表面覆蓋、密閉堆肥發(fā)酵等技術，對于養(yǎng)殖場除臭具有一定參考意義。

臭味的來源及組成：碳水化合物在厭氧菌的作用下不完全氧化，分解成甲烷、有機酸等略帶臭味的物質；含氮含硫化合物分解成氨、硫化氫、硫酸、乙烯醇、二甲基硫醚、甲胺、三甲胺等惡臭氣體。據測定，畜禽糞便的臭味物質有168種，已測定的揮發(fā)性有機化合物有96種。

一、源頭控制

1.降低日糧蛋白質。低蛋白質日糧是根據蛋白質氨基酸營養(yǎng)平衡理論，在不影響動物生產性能和產品品質下，通過添加適宜種類和數量的氨基酸，降低日糧蛋質水平、減少氮排放；有研究證明，產蛋雞日糧粗蛋白質由17%降低至15%，糞氮含量下降50%；Le等研究證明，當日糧中粗蛋白質含量降低1%時，氨排放量減少9.5%。蘭芳菲研究表明飼料中粗蛋白質減少1.56%，豬糞中氮排放可減少25.96%，且減少日糧并不影響生長豬的生產性能。

2.飼料添加劑的應用。

（1）酶制劑。飼料酶制劑是為了提高動物對飼料的消化利用率，或改善動物體內的代謝效能而加入飼料中的酶類物質，酶制劑可以提高氮磷的利用率，從而降低舍內臭氣濃度。試驗表明，添加0.1～0.3單位/毫升辣根過氧化酶和0.1～3.0克過氧化鈣，可減少豬糞中100%甲酚、28%～41%揮發(fā)性脂肪酸和32%～54%二氫吲哚化合物。

（2）微生態(tài)制劑。微生態(tài)制劑可以通過在腸道建立優(yōu)勢菌群，抑制腐敗菌，從而減少臭氣的產生量。Papatsiros等對目前抗生素的有效替代品做了總結，發(fā)現益生菌是低成本、無殘留、綠色安全的添加劑之一，所以得到越來越多的關注、研究和應用。Ahmed等研究發(fā)現，增加飼料中解淀粉芽孢桿菌的添加量，可以減少糞便中氨氣和硫化氫排放量，添加量為20克/千克時，氨氣可減少排放達90%以上，添加量為5克/千克時硫化氫的減排率可達87%以上。

（3）酸化劑。酸化劑可以調節(jié)腸道菌群平衡，可以提高氮、磷的吸收利用率，降低氨氣和硫化氫排放。Overland等通過比較甲酸和苯甲酸組與對照組，發(fā)現日糧中添加有機酸時，豬血漿中3-甲基吲哚濃度顯著降低。

（4）植物提取物。植物提取物主要包括絲蘭屬植物提取物、樟科植物、茶葉、中草藥、菊芋等，其中絲蘭屬植物提取物的除臭效果得到廣泛的認可。絲蘭植物提取物可以通過抑制糞中脲酶活性，并與氨結合，減緩尿素氮分解和可溶性硫化物的產生，從而減少氨氣和硫化氫的散發(fā)。Santacruz-Reyes等報道，絲蘭提取物可有效抑制脲酶活性，使糞污氨氣揮發(fā)量減少55.5%。

二、過程除臭

1.嚴格控制糞污產生量。糞污是產生臭氣的來源，糞污產生量直接決定臭氣的排放量，嚴格控制糞污產生量是控制臭氣的一個非常重要的環(huán)節(jié)。

（1）畜舍及糞污設施合理設計。畜舍設計朝向以長軸南向為最佳，綜合考慮地形、主風向等條件，可適當做向東或向西15°的偏轉，畜舍的設計要嚴格考慮舍內溫度、濕度及通風量，通風情況直接決定氨氣的排放。合理設計排水系統(tǒng)，做到雨污分離，糞污管道系統(tǒng)要獨立、密閉；采用帶蓋的污水罐或在污水上覆膜，防止雨污混流，從而減少糞污產生量。儲存糞便的地方要做到上有頂棚、下有防滲。

（2）節(jié)約用水。包括飲用水、沖洗和噴淋用水。優(yōu)化飲水系統(tǒng)，選用節(jié)水飲水，并要注意飲水器水流速度及安裝高度，避免飲水器跑冒滴漏現象。沖洗用水可以采用高壓水槍或水汽混合方式，減少沖洗用水量。噴淋用水可使用自動噴淋系統(tǒng)，根據氣溫設置噴淋時間和時間間隔，可節(jié)約一半以上用水。

（3）設立養(yǎng)殖用水考核制度。培養(yǎng)養(yǎng)殖場工作人員節(jié)水意識和節(jié)水習慣，在每個負責人的水源處安裝水表，對飼養(yǎng)工作人員進行考核，對于節(jié)約用水進行獎勵，避免生產用水的浪費。

2.采用除臭吸附劑。吸附除臭有物理法、化學法以及生物法。物理方法除臭是利用分子間的范德華力吸附惡臭物質，其比表面積大、孔容大，對氨氣、硫化氫等單分子及水分子有很強的吸附力，如活性炭、膨潤土、海泡石等。化學法是使用有機酸來除臭，如檸檬酸、蘋果酸、富馬酸、乳酸、馬來酸等，主要原理是利用羥基基團（-COOH）的酸性，中和各類堿性的臭味物質。與此同時，有機酸能夠降低環(huán)境的pH，有助于抑制各類臭味物質的形成。

另外一種就是生物除臭法，生物除臭法是20世紀后期發(fā)展起來的，在歐洲發(fā)達國家取得了良好的應用效果。生物除臭具有除臭效率高、無二次污染、運行成本低等優(yōu)勢。生物除臭包括噴灑、生物過濾、生物洗滌等形式。生物過濾器中的多孔填料表面覆蓋有生物膜，廢氣流經填料床時，通過擴散把污染成分傳遞到生物膜，并與膜內的微生物接觸而發(fā)生生化反應，從而降解污染物。李琳等發(fā)現微生物對氨氣和硫化氫的去除率分別達到96.7%和92.1%。生物滴濾池法填充物選用惰性材料，頂部設有噴淋裝置，生物濾池法可使臭氣物質消除80%以上。

3.臭氧除臭。臭氧除臭主要包括臭氧消毒機、光電除臭設備、電凈化系統(tǒng)等，其除臭原理基本相同，都是利用產生臭氧的強氧化性，把有機物、細菌及病毒分解成無害的二氧化碳和水。光電除臭設備產生的臭氧雖然會降低舍內氨氣含量，但臭氧可能會刺激和損害眼睛、呼吸系統(tǒng)等黏膜組織，對飼養(yǎng)人員和動物的健康造成傷害。

三、末端治理

1.固液分離。固液分離可使牛糞污減少30%～50%有機固體，豬糞污減少10%～15%的有機固體。Stansbery等發(fā)現，經固液分離的儲污池糞污氨態(tài)氮濃度平均值為31毫克/升，傳統(tǒng)的儲污池糞污氨態(tài)氮濃度為388毫克/升，氨氣在貯存過程中的排放量減少了約90%。

2.糞污表面覆蓋。糞污表面覆蓋有兩種方式，一種是隔水覆蓋，另一種是透水覆蓋。

（1）隔水覆蓋。使用不透水的材料進行覆蓋，隔水覆蓋可使氨減排量達到80%～99%，并可增加氮的滯留。隔水覆蓋材料有剛性和柔性兩種類型。剛性材料如混凝土、木材、金屬屋頂等；柔性材料多由高密度聚乙烯、線性低密度聚乙烯、聚氯乙烯等成分構成。剛性覆蓋材料成本較高，同時維護簡單，生命周期長；柔性材料對膜的要求比較高，需要抗風、防紫外線輻射和其他環(huán)境影響（如雨、冰雹、野生動物等），并且要求密封性良好。Scotford等利用聚乙烯膜覆蓋豬場糞污，監(jiān)測發(fā)現其能夠使氨排放量減少90%以上，但每平方米需要138元，成本較高。

（2）透水覆蓋。透水覆蓋是一種經濟有效降低氨排放的方法，覆蓋材料有自然結殼、秸稈稻草覆蓋、輕質黏土顆粒、土工布覆蓋等形式。Smith等比較牛場糞污儲存過程中發(fā)現自然結殼狀態(tài)可使氨減排效率達到60%；秸稈稻草覆蓋可以有效地減少糞污儲存中37%～90%的氨排放；輕質黏土顆粒覆蓋可以減少83%～95%的氨排放；土工布覆蓋可以減少0～37%的氨揮發(fā)。

3.糞便添加或噴灑微生物制劑。將菌劑直接噴灑或作為發(fā)酵液添加到畜禽糞便中，抑制腐敗類微生物和病原菌的繁殖，從而達到減少惡臭氣體釋放的目的。Kuroda等將芽孢桿菌菌株TAT105以直接混合添加的方法進行豬糞便的實驗室規(guī)模堆肥試驗，結果發(fā)現該菌劑能有效降低氨氣濃度。葉芬霞等利用由篩選出的熱帶假絲酵母、巨大芽孢桿菌和灰色鏈霉菌制成的復合菌劑除臭，對畜禽糞便中氨氣的去除率達80%以上，對硫化氫的去除率達65%以上，對豬舍內和堆肥場的氨氣、硫化氫及惡臭濃度的去除率均達60%以上，除臭效果良好。

4.表面進行覆蓋。堆放過程的減排措施主要包括壓實、覆蓋等，覆蓋材料有秸稈、稻草、鋸末等。覆蓋已經被一些研究證明是一種可以降低糞便氨氣排放的有效手段。試驗結果表明，較厚的鋸末（3～5毫米）覆蓋對牛糞氨氣和溫室氣體的減排效果更好。

5.密閉式堆肥發(fā)酵。密閉式堆肥系統(tǒng)具有系統(tǒng)集成度高、密閉性好、堆肥速度快、自動控制程度高和建設周期快等特點。密閉式堆肥系統(tǒng)有筒倉式堆肥反應器、塔式堆肥反應器、滾筒式堆肥反應器和隧道或箱式發(fā)酵倉等形式。該系統(tǒng)將糞便儲存和處理工序合二為一，采用好氧發(fā)酵工藝，將糞便轉化成有機肥，一個生產或儲存周期為10～12天。該方法的優(yōu)點是高度機械化和自動化，發(fā)酵產生的臭氣專門通過除臭器進行處理，無須建造積糞室或有機肥廠房，缺點是設備投資成本較高。

四、結論

降低日糧蛋白質、采用飼料添加劑（酶制劑、微生態(tài)制劑、酸化劑、植物提取物）是比較經濟易行的方法。減少糞污產生量，包括畜舍、糞污儲存設施設計，優(yōu)化飲水器，設立用水獎罰制度，對減少臭氣排放具有重要的意義；與物理除臭和化學除臭方法相比，生物除臭具有效率高、無二次污染、營運成本低等優(yōu)勢，在過程除臭中是一項重要的除臭方法，對大、中、小型養(yǎng)殖場均適用；光電等除臭設備雖能降低氨氣含量，但產生的臭氧對飼養(yǎng)員及動物有一定傷害。固液分離雖有一定投入，但對養(yǎng)殖場是必要的；用秸稈對污水、糞便進行覆蓋，簡單易行效果好，適用于中小規(guī)模養(yǎng)殖場；密閉式堆肥發(fā)酵系統(tǒng)，效果好、成本高，適用于大規(guī)模的養(yǎng)殖場。