現代養豬業減少臭氣排放措施的研究進展

謝金武，周慶華，汪加明，劉艷書

（湖南新五豐股份有限公司，湖南 長沙 410005）

在規模化和集約化不斷發展的現代養豬行業，豬場的臭氣處理問題越來越嚴峻，同時養殖環保的政策也在后非瘟時代越來越嚴格，養豬企業面臨著很大的環保壓力，所以養豬場臭氣的排放在一定程度上制約著養豬行業的發展。目前行業內豬場臭氣的處理主要有源頭減排、過程控制和末端處理等3個方面。源頭減排是實現減少臭氣排放的關鍵措施，通過在生豬飼養過程中降低飼料中氮元素的比例，提高豬只對飼料的利用率，進而降低豬只糞尿中氮素的排放；過程控制是在養殖管理上注重豬只糞尿管理，減少臭氣產生和釋放；末端處理是將臭氣進行集中處理，通過物理、化學、生物等手段吸收和降解臭氣，減少臭氣向周圍環境的排放。

1 養豬場臭氣

能夠對人體嗅覺器官產生刺激、使人產生不開心以及破壞環境質量的氣體物質都可以統稱為臭氣。在生豬養殖過程中，臭氣主要來源于豬只糞尿和污水內的微生物對有機物的分解，豬只產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、礦物質、維生素等多種營養物質，這些都是微生物生長和繁殖的重要營養來源，特別是在厭氧條件下，上述成分會被分解成散發難聞味道的物質。此外，豬舍空氣中的粉塵與臭氣的產生具有十分密切的關系，作為微生物載體的粉塵，其會吸附具有難聞氣味的化合物和氨，同時粉塵中的有機物又被微生物不斷分解而產生臭氣。

1.1 養豬場臭氣的主要成分

養豬場中的臭氣成分十分復雜，其中包括揮發性的含硫化合物、氨與揮發性胺類、吲哚類和酚類以及揮發性脂肪酸等。Schiffman等[1]利用氣相色譜-質譜（GC/MS）技術對豬場中的臭氣進行了分析，發現豬場中的臭氣含有多達331種不同的揮發性有機物（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），對人畜健康影響較大[2]。

1.2 養豬場臭氣的危害

養殖場的臭氣不僅會危害人畜健康，還會破壞生態環境[3]。低濃度氨氣的持續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組織，并導致中毒性肝病、心肌損傷等。硫化氫能夠破壞氧化型細胞色素氧化酶的分子結構，造成細胞呼吸功能障礙，引起組織缺氧。吲哚具有強烈的糞臭味，擴散能力強且持久，可導致畜禽采食量下降。另外，畜禽養殖過程中產生的氨氣和硫化氫，可使大氣氮含量增加，導致酸雨的形成[4]。為了減少養殖場臭氣的危害，許多國家已制定了養殖場臭氣排放標準，《GB 14554—1993 惡臭污染物排放標準》中規定，惡臭污染物廠界標準值，新擴改建氨氣濃度限值為1.5 mg/m3，現有場為2.0 mg/m3，但是由于目前行業和市場面環保要求越來越高，目前標準可能已滿足不了現在的現實要求。目前，國內外養殖場主要通過改變惡臭氣體分子的形態和結構或者降低惡臭氣體的強度來減臭。

1.3 養殖場臭氣的主要影響因素

豬只糞便會因混入的尿液量、含水量、環境溫度、清糞方式、通風量、pH以及貯存時間等因素的不同導致其分解所產生的惡臭物質成分和濃度存在很大差異[5]。

通風是影響豬舍內NH3濃度的主要因素，通風量大則NH3濃度低，通風量小則NH3濃度高[6]。在通風不變的情況下，影響豬舍內NH3濃度水平的重要因素還有豬只生長階段、豬只活動強度和舍內溫度等[7]。豬只在不同的生長階段時，不同的飼料配方和飼養密度會造成豬只糞尿中的含氮量出現差異。不同的舍內溫度則會對豬只糞尿中微生物的代謝活性造成影響，從而影響NH3在舍內的擴散情況。

豬舍的清糞方式與豬只糞尿是否分離、糞尿在舍內儲存時間緊緊相連，從而引起舍內NH3濃度含量有所不同。清糞方式涉及到地面結構類型和清糞工藝。在地面結構類型方面，汪開英等[8]分析了半漏糞地面、實心地面、生物發酵床等3種不同豬舍地面類型對舍內NH3排放系數的影響，研究表明豬舍NH3排放系數受地面結構類型的影響非常明顯，可以概括為實心地面豬舍＞半漏糞地面豬舍＞生物發酵床豬舍；在清糞工藝方面，養豬場常采用的水沖糞、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濃度高、舍內有害氣體含量高等情況，從環境保護和生產質量兩個方面考慮，現代化養豬場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 降低飼料蛋白質水平

在充分滿足豬只營養需要的前提下，通過盡量減少豬飼料中的粗蛋白質含量，可以有效地減少糞尿中氮元素的排放量，進而實現減少臭氣產生。有研究表明，將生長肥育豬飼糧粗蛋白質水平從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%，總揮發性脂肪酸從8.23 g/kg降低到6.05 g/kg[10]。黃健等[11]試驗發現，飼糧蛋白質含量降低3%～4%，對豬的生產性能沒有顯著影響，能顯著降低豬血漿尿素氮水平，并且豬舍內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，可通過物理吸附作用實現除臭。例如，在一種肉雞日常雜糧中，通過添加2%復合吸附劑（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繁殖、促進有益菌的生長繁殖，維持腸道微生態平衡[13]。植物型除臭飼料添加劑是目前應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、應用最廣的一種植物除臭劑。Colina等研究發現，保育豬飼糧通過添加125 mg/kg絲蘭提取物可有效地降低保育舍舍內空氣環境中的氨氣濃度[14]。

微生物是畜禽養殖臭氣的主要來源，調節腸道微生物的組成和代謝過程是減少規模化養殖場臭氣排放的核心。微生態制劑是一種綠色、環保的飼料添加劑，其進入腸道后可有效抑制致病菌的增殖，調節腸道菌群結構，減少臭氣的生成。Wang等[15]研究發現，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，枯草芽孢桿菌所產的枯草菌素可以有效減少腸道中的產尿素微生物群，從而減少氨氣的釋放。

2.3 選擇合適的漏糞地板

Rantzer等[16]學者的研究表明，在改善舍內衛生環境、降低豬只發病率等方面，漏糞地板顯著優于實體地板。Pedersen等[17]對比了混凝土、塑料及鑄鐵漏縫地板豬舍內的NH3濃度，研究發現水泥漏縫地板豬舍內的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NH3排放也有顯著影響，Aarnink等[18-19]學者通過研究分析發現，25%漏縫面積的豬舍內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

豬舍內的NH3主要來源于糞尿。糞便和尿液因長時間放置，糞便中有機物氮大量分解致使尿液中尿素的水解，進而造成舍內NH3含量增大，所以對糞尿進行分離可以有效降低NH3的排放[20-21]。Panetta等[22]在實驗室條件下將糞尿進行分離后，發現NH3排放量降低了99.3%。Lachance等[23]研究發現，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NH3排放將會降低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NH3排放量將會降低49%，而由每周3次增加到每周7次，反而使得舍內NH3排放量會升高11%。牛歡等[24]發現，刮糞板清糞會加速NH3釋放，在刮糞期間舍內NH3濃度會提高70%～75%；但是在刮糞1 h后，舍內NH3濃度會降低到刮糞前濃度的80%～85%。

2.5 控制舍內溫度和濕度

豬舍內不同的溫度和濕度都會直接影響到舍內的氨氣濃度變化，進而對豬只的生產性能造成影響。李保明等[25]通過研究表明，豬舍內NH3的排放量會隨著溫度升高而升高，因為溫度升高會使脲酶活性提高，同時使得水相的NH4+迅速地轉化成氣相的NH3。暴雪艷等[26]通過對封閉式分娩舍內的空氣進行監測，結果顯示舍內空氣中NH3和CO2的濃度與舍內溫度、濕度呈正相關（e=0.898）。

2.6 使用糞尿除臭劑

目前，現代養豬場圈舍中常見的除臭技術主要有吸附除臭、化學除臭和生物除臭等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作為飼料添加劑。

化學除臭的方法就是通過采用化學除臭劑，使其與豬舍內的臭氣直接發生化學反應，以達到降低舍內臭氣濃度的目的。豬舍常用化學除臭劑的主要種類有硫酸亞鐵、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、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、生物發酵液噴灑在舍內、糞溝或者集糞池中，利用微生物之間的協同、繁殖、共生作用轉化分解糞便中的有機物質，利用微生物的硝化和反硝化作用來轉換氮元素，以達到降低NH3排放的目的。

2.7 安裝除臭設施

2.7.1 噴霧除臭系統 通過在豬舍內和負壓風機排氣口處安裝噴霧除臭系統，通過噴到空氣中的水霧，去除空氣中的粉塵，并且在噴霧系統中添加酸化劑和生物除臭劑，通過物理吸附、酸堿中和、微生物分解等手段降低空氣中臭氣的濃度。同時噴霧除臭系統由于造價低、耗水量小、建設方便等受到很多養豬場的歡迎，但其本身去除臭氣的效果有限，是其不可忽視的缺點。

2.7.2 濕式洗滌器 在豬舍負壓風機外側適宜位置安裝濕式洗滌器，能夠有效地過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，其由過濾器和噴淋系統所組成，投資較大，除臭效果相比噴霧系統好。耗水量大是該系統推廣應用中的難點，供水困難的豬場要謹慎使用。噴淋系統只使用水的情況下，濕式洗滌器降低豬舍臭氣的粉塵和NH3排放率與通風量的大小相關，冬季在通風時可以降低60%，春秋季在通風時降低30%，夏季在通風時降低20%[28]。濕式洗滌器單一使用水來降低臭氣濃度的效果有限，Estelles等研究表明，在噴淋系統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]，酸性液劑的種類和配比決定NH3和粉塵的減排效率。目前在噴淋系統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

現代化豬舍臭氣處理需要綜合源頭、過程和末端3個方面實施減排措施，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。根據不同豬只生長階段以及滿足其營養要求的情況下，通過優化豬飼料配方，例如適量降低粗蛋白質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減少臭氣物質生成，進而從源頭減少臭氣排放。糞尿控制過程中，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，需要適當減少糞尿儲存時間以減少舍內氨氣排放。其次，將豬舍內溫度、濕度控制在合適范圍內。最后，使用合適的除臭劑噴灑在糞尿上，進而從糞尿控制過程中減少臭氣排放。末端處理工程中，根據豬場實際供水情況，使用噴霧除臭系統或者濕式洗滌器配合酸性液劑，具有較好的除臭效果，目前這些工藝在養豬場除臭工藝上已經廣泛使用。