豬舍集中通風的排氣過濾技術要點

訾春波

（天津三友奧特豐機電設備有限公司，天津 西青 300385）

1 前言

除了糞污以外，豬舍排出的氣體，其實也同樣是豬場的主要污染物之一。一般情況下，我們在離豬場幾公里遠的地方，就能夠聞到養豬場里的氣味，即便是在封閉貯存糞污的豬場，這一氣味仍然會對在養豬場工作的人員，以及周邊的居民造成影響。

我國在2001年頒布實施的《畜禽養殖業污染物排放標準》（GB 18596-2001中）就明確規定：惡臭氣體的最高允許排放濃度為70（無量綱）[1]。鑒于目前國內的養殖企業中，只有極少一部分養殖場在有意識地對氣體排放進行簡單過濾處理，而國內外環保政策對企業的環保要求卻日趨嚴格，所以如何減少甚至是消除豬舍排出的氣體污染物，已經逐漸成為了當下人們興建豬場前需要認真考慮的問題。

2 豬舍氣體排放物的處理方式

豬舍內的氣體污染物（以下簡稱廢氣），主要包括二氧化碳、氨氣、硫化氫及粉塵顆粒。這些物質混合后之所以會產生臭味，其實是經歷了非常復雜的相互作用。國外的一些研究資料表明，糞便所產生出的臭氣，是許多單一臭氣物質混雜相互作用的產物，來源與畜禽的體味、腐爛變質的飼料、舍內糞便的厭氧分解等等都有關系[2]。而國內研究人員也對這個課題進行了很多研究，如蒲施樺等人就將去除畜禽舍廢氣的方法總結為了三大類：物理法（掩蓋法、吸附法、稀釋擴散法）、化學法（吸收、氧化）和生物法（過濾、堆肥、土壤）。同時，他們還提出了兩類臭氣控制措施：一是在源頭上控制，減少臭氣的產生；二是從傳播途徑上，控制臭氣的擴散[3]。

豬舍除臭設備就是利用以上方法，再把設備設置安裝在豬舍通風系統里，從國外豬場最近幾年的實際發展情況來看，中央集中式通風及過濾系統是應用最為廣泛的解決方案。

3 “中央集中式通風及過濾系統”的方案優勢

豬舍的建造方案主要被分為“獨棟式”和“單元式”兩種，而綜合采用兩種方案的“大棟小單元”，則是近幾年的主流建造方式。通常來說，這種單元式結構的豬舍，每個單元的通風系統都是各自獨立的。所以，最簡單粗暴的做法就是在每個單元上，都做一套廢氣過濾裝置，也就是“獨立單元式廢氣處理”（見圖1、圖2）。

圖1 獨立單元廢氣處理模式

圖2 獨立單元廢氣處理實景

很顯然，這樣做在成本上是非常不劃算的。不僅如此，由于在實際操作過程中，為了降低成本，工人通常會把過濾裝置，連接在冬季最小通風和過渡通風的風機階段中，因此，這種方案也無法徹底將廢氣處理掉。從理論上說，這種方式更適合于舊舍的改造。

而相對的，如果能夠先把各個單元所需排出的廢氣聚集到一起，然后再集中處理，那么，無論是從成本還是效果上考慮，這種方式都要優于前者，而這也正是“中央集中式通風過濾處理”的設計思路。

從具體實現方式上來說，首先，我們需要在豬舍的天花板空間內部，做一條通風道，來連接各個單元的排風口；之后，根據每個單元的最大通風量，計算出所需風機的數量；最后，按照實際需求，將風機安裝在豬舍的一端或兩端，再把空氣過濾裝置安放在風機的前端或者后端，“中央集中通風及過濾系統”就組裝完成了（見圖3）。

4 系統技術實現要點

4.1 單元排風的控制

雖然集中通風把各個單元排除的廢氣集中在一起，但每個單元的排風量并不是相同的，為了獨立控制每個單元的排風量，需要排風裝置具有調節功能，目前有兩種這樣的裝置，一種是測量風機（Measuring Fan）（見圖 4），另外一種是根據壓力調節的排風閥（見圖5）。

測量風機是根據風機葉片的轉速計算出實際排風量，轉速越高代表著排氣量越大，當中央控制電腦接收到轉速的信號，再根據設定的需求排風量輸出一個信號控制直流24 V的閥門電機，以調整閥門板開啟的角度。壓力控制風閥采集的是單元內和中央排風通道之間的壓力差信號，因為壓力差和風閥排風速度之間有邏輯關系：

因而當中央控制電腦收到壓力差信號后，同樣也是根據設定的需求排風量輸出一個信號控制直流24 V的閥門電機，調整閥門板開啟的角度。

圖3 中央通風方式示意

圖4 測量風機

圖5 壓力控制風閥

4.2 中央排風通道

目前實際使用的中央排風通道都是設計在整個豬舍的吊頂空間里的，簡單的就把整個吊頂空間都作為中央排風通道，更多的是單獨做一個密封的中央通風道，截面形狀也有矩形、菱形、梯形等樣式。見圖6，建議采取單獨做風道這種方式。

圖6 中央排風道截面樣式

圖7 中央通風道實景

雖然截面形狀不同，但風道的截面積都是按舍內所有單元排風量的綜合起來設計計算的，通常中央排風道的截面風速按照3 m/s設計的，因此單獨做風道截面積會精確，風速就會控制的精準一些。風速低于3 m/s那么風道截面積需要做的更大，建造上成本要增加；風速高于3 m/s時不但造成排風系統風阻太大，而且對每個單元的排風量控制的難度加大。

舉例：整個豬舍有10個單元（育肥舍），每個單元的最大排風量為20000 m3/h，那么10個單元的總排風量為：

10×20000=200000 m3/h

中央風道的截面積就是：

200000(m3/h)÷3 (m/s)÷3600=18．5 m2

那么風道的截面積為19～20 m2就適合。

中央排風通道要做好材料縫隙的密封，如果通道內氣體泄漏量過多，那么豬舍內的排氣量就不可控，甚至失效。圖7中，可以看見通風中央集中排風道內壁各個接口，噴涂了聚氨酯的填縫劑。另外圖片中還可以看出通道內安裝了照明裝置，這是因為中央排風通道在使用一段時間后必須要對通道進行清潔，這樣就要求整個通道的地面有足夠的強度，在人員進去后能夠保證人身安全。在建成的實例中，還有在通道內設置了紫外線燈，是為了殺滅通道內沉積粉塵中的有害細菌，防止通道內細菌過度繁殖增生。

4.3 排風用風機

中央集中排風方式的排風風機安裝在豬舍山墻上（見圖8）。不同于一般養殖業的軸流負壓風機（通常工作壓力區間在-（15～50）Pa之間），中央集中排風方式的風機要選擇負壓值更大一些的軸流風機，基本上工作負壓處于50～100 Pa之間，因此要選擇工作負壓范圍在0～150 Pa之間的高壓軸流風機（見圖9）。

4.4 單元送風方式

設計中央集中通風的出發點是為了后端加排氣過濾系統，因此，排風量的控制也是這種方式切實可行的關鍵點之一，原則上是要用最優化的氣流組織方式，采用最小的換氣量，從而為后端處理降低負荷。如果按傳統的混合通風方式通常換氣量是很大的，以1頭妊娠母豬為例，以天花板進氣混合方式，夏季的參考進風量為300 m3/h（歐洲標準），那么1臺處理量為100000 m3/h的廢氣凈化設備，僅可滿足330頭妊娠母豬的需要。但假如采用地下進風置換通風模式計算，每頭妊娠母豬夏季參考換氣量為200 m3/h（荷蘭廠家標準），比天花板進風混合通風的換氣量減少了30%以上，1臺處理量為100000 m3/h的廢氣凈化設備，就可以滿足500頭妊娠母豬的處理量需要。因此，目前中央集中排風方式都是按地下進風置換通風模式來設計的，置換通風的主要優點就是可以減少風量負荷，并且可以讓豬只首先呼吸到未混合的新鮮空氣。

地下進風通道因為和豬舍的糞池是并列的，不但造成糞池建造成本的增加，而且在設計時不可避免和糞池的布局面積發生矛盾，目前合理的地道進風通道的進氣口設計標準為1 m3進氣量需要1．5～ 3 cm2，即截面風速在 1 m/s和2 m/s之間；另外重要一點，通風道和糞池壁、過道表面間要做隔熱保溫設計，避免和糞池之間有熱交換，造成進氣溫度變化。

地下進風置換通風方式目前沒有標準化程序化的設計方法，而且這種通風方式去除熱負荷的能力相對較小，除濕的能力也偏弱，受地域氣候的影響比較大，并不是所有地方都適合這種通風方式，極端天氣下進氣需要采取經過預熱或預冷，才能達到置換通風的效果。因此還是需要請有經驗的專家和團隊進行設計更有把握。

圖8 中央集中通風方式風機安裝

圖9 高壓軸流風機

4.5 集中排氣凈化裝置的安裝

有關豬舍排氣凈化裝置（air washer system）的內容很多，在這里只是簡要介紹一下，排氣凈化處理工藝前文已介紹，完整的處理就是把物理處理、化學處理和生物處理3種處理工藝集中在一套設備里，低標準的（比如只強調氨的去除率）就可以省掉生物處理這個環節。豬舍排氣凈化裝置目前還未統一標準，不同廠家的規格參數是不一致的，一般都是按處理量和處理后廢氣濃度來設定規格標準，因此不但需要根據豬舍的總排風量選擇不同廠家不同規格，而且需要根據對處理后排放氣體的濃度要求來選擇規格型號，同等體積的設備如果排氣濃度的要求標準有高有低，那么單位時間所處理的排氣量也是不同的。集中排氣方式的廢氣處理裝置的體積都比較大，一般都要設計在豬舍的一端（見圖10），要根據設備廠家的安裝要求在設計豬舍之初就要預留出位置。如圖示11，設備和風機的位置要保持5 m的距離。

圖10 集中排氣凈化裝置的安裝實景

圖11 集中排氣凈化裝置的安裝圖示

5 結論

1）中央集中排氣方式是與集中排氣凈化設備結合最有效的處理方式之一；

2）中央集中排氣方式要確保足夠的中央通道面積和良好的密封；

3）要設計好單元內的氣流組織和進氣口面積；

4）要根據豬舍的排風量及廢氣指標選擇排氣凈化設備；

5）中央集中排氣方式及廢氣處理方式，設計復雜，而且并不適應所有的地區，要慎重選擇。