處理農村豬場有害氣體的新型設備設計初探

中國農業大學信息與電氣工程學院，北京100089

大多數中國人有吃豬肉的習慣，市場上豬肉的需求量極大，所以農村養豬業一直很興旺。非洲豬瘟疫情導致豬肉市場供給量下降，價格上漲，國家出臺政策鼓勵養殖戶養豬，農村中小型豬場數量會大幅度上升，與此同時帶來的則是一些環境保護方面的問題。豬糞便的綠色處理現在已經基本普及，廣泛采用豬場下設沼氣池的方式。但是豬場產生的有害氣體一般不經過處理，不僅豬場內氣味難聞，而且會散播到豬場外對環境造成危害。

從市場信息來看，凈化空氣的現代化設備雖然很多，但是，這些設備對農村小型養豬場并無吸引力，原因在于這些設備對豬場有害氣體的針對性低、價格昂貴且后期維護更換耗材成本高，設計一種適用于農村豬場的氣體處理設備就顯得尤為重要。為此，本文對此進行了初探，以期為治理豬場帶來的空氣污染提供參考。

1 農村豬場有害氣體概述

農村豬場的規模有大有小，規模在500頭左右的室內豬場數量較多。室內豬場較為封閉，雖然每天都會清掃，但是室內豬數量多，且豬隨時會排泄糞便，微生物不停地分解豬糞便，排放出多種氣體，如氨、硫化氫、二氧化碳等。對這些室內有害氣體，豬場一般采取在墻上安裝抽風機，將其直接向室外排放，這嚴重影響了外界環境，并且效率低下。

1.1 農村豬場內的主要有害氣體

1）氨氣（NH3）。NH3主要來自于豬的糞便，豬的糞便被微生物分解成NH4+、NO3-和NH3。除此之外，豬尿中的脲酶也能將尿素分解成NH3和CO2。在豬舍內，空氣中氨的含量應控制在15 μL/L以下，否則，會影響豬的健康，甚至會引起豬生病。

2）硫化氫（H2S）。H2S 來自于豬的排泄物，在豬場內，硫化氫氣體的濃度應控制不超過10 mg/m3，否則輕者影響豬的健康，重則會引起豬場工作人員和豬的窒息和死亡。

3）含有灰塵及病菌的空氣。空氣中的灰塵，經常不被人們重視，其實，灰塵往往會更容易攜帶一些病源體和微生物。由于病源體和微生物的感染，豬會生病，甚至在豬場內散播開來，導致大面積豬瘟病發生，造成經濟上的損失。采取高級別的氣體過濾方式即可預防外界氣體攜帶灰塵進入豬場。

1.2 氨、硫化氫的化學性質

1）氨（NH3）。氨是無色氣體，有強烈的刺激氣味，比重為0.597 1，氨非常易溶于水，室溫時，1體積水可以溶解700體積的氨，氨和水作用，能生成氫氧化銨：

NH3+H2O=NH4OH

氨與二氧化碳和水相互作用，能生成碳酸氫銨：

NH3+CO2+H2O=NH4HCO3

碳酸氫銨可用作肥料、滅火劑，也能用于醫藥、發酵等方面。

2）硫化氫（H2S）。硫化氫是無色氣體，惡臭和且有毒性。比重為1.190 6，溶于水后生成氫硫酸，也能與許多金屬離子作用，生成不溶于水、也不溶于酸的硫化物沉淀。

硫化氫是由硫和氫直接化合而得，硫化氫能與氫氧化銨作用，生成硫化銨：

2NH4OH+H2S=(NH4)2S+2H2O

NH4HCO3+H2S=(NH4)2S+CO2+H2O

總之，從性質上來看，這些氣體能結合空氣中的二氧化碳（CO2）相互作用溶于水。

2 處理農村豬場有害氣體的新型設備

設計的新型設備既可以處理豬場內有害氣體，又可以凈化豬場外來空氣。

2.1 處理豬場內有害氣體

圖1為處理豬場內有害氣體設備的結構原理，從圖中可以清楚地看出，抽風機（9）啟動時，將室內的空氣抽到吸收池（11）中，有害氣體溶于水后，并互相作用，生成無害的物質。當池中該物質濃度達到規定的限度時，閥（13）打開，池中的溶液自動流入連接室外的糞池管道。等到排完后，閥（16）自動關閉，此時閥（14）打開，新的純凈水流入池（11）中，待新的水裝滿后，閥（14）關閉。如此不斷循環，使豬場排出的氣體中不含有害氣體。

2.2 凈化豬場外來空氣

豬場內，新鮮空氣需要源源不斷地從豬場外進入到豬場內，以防止豬場內空氣二氧化碳（CO2）濃度過高，但是補充的空氣首先要進行凈化處理，圖2為外來空氣凈化設備的結構原理。

圖1 處理豬場內有害氣體設備的結構原理

圖2 外來空氣凈化設備的結構原理

1）過濾器。把室外空氣中的雜物過濾掉，這是第1次過濾，也叫粗濾。

2）二次過濾。就是把粗濾過的空氣再過濾1次，目的是將微小灰塵過濾掉。容器里面裝的是明礬水溶液，能把水中微小的灰塵吸住沉淀掉。

3）深水井。深水井有冬暖夏涼的自然規律，把這一規律用于豬舍內的濕度調整，能使豬有一個適合生長發育的好環境。

4）消毒器。這里面裝的是消毒液，把病原微生物凈化掉，防止傳染病發生。

5）加熱器。加熱器一般不用，只是北方冬季較冷的地區，用來增加溫度取暖用。它的結構原理見圖2中的5，它的外層是保溫層，里面是煤爐，煤爐和保溫層之間有2 cm的距離。當冷空氣進入夾層中間就變成暖氣從出口6 被鼓風機送入豬場內。

2.3 新型設備的特點

1）既可以處理豬場內有害氣體，又可以凈化外來空氣，對農村豬場有極強的針對性。

2）在能達到處理目的的情況下，成本低，維修方便，農村養殖戶能夠接受。

3）該設備不僅適合養豬場使用，而且適合養雞場或類似的養殖場凈化空氣使用。

3 結 語

農村豬場是中國養殖業中必不可少的一部分，設計出針對農村豬場的處理有害氣體的有效設備需要大家共同努力。上述設計可能仍然存在不妥之處，歡迎大家給予指導，讓我們共同為治理空氣污染獻計出力。