朱元俊，楊衛(wèi)平，王成偉，劉仁鑫，張佳康，曾文晰

（江西農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院，江西 南昌 330045）

隨著現(xiàn)代養(yǎng)殖業(yè)的迅速發(fā)展，生豬養(yǎng)殖規(guī)?；⒓s化程度不斷提高，封閉式豬舍取代了傳統(tǒng)豬舍。封閉式的豬舍環(huán)境為生豬養(yǎng)殖在不同季節(jié)的氣候條件下，創(chuàng)造一個(gè)適宜的生長(zhǎng)環(huán)境，加快生豬出欄周期，提高養(yǎng)殖效率，為企業(yè)創(chuàng)造了更大的經(jīng)濟(jì)效益。但規(guī)?；B(yǎng)殖的飼養(yǎng)密集度高，加劇了豬舍內(nèi)空氣的不流通，導(dǎo)致生豬養(yǎng)殖在環(huán)境控制方面存在諸多問題，尤其在豬病防疫的空氣凈化方面還存在較多棘手問題。如寒冷季節(jié)為加強(qiáng)舍內(nèi)保溫效果，需減少通風(fēng)量，導(dǎo)致有害氣體污染物增加，從而嚴(yán)重影響著養(yǎng)殖環(huán)境質(zhì)量。規(guī)?；i舍采用通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行送風(fēng)，而在通風(fēng)管道中微生物病毒會(huì)借助傳播性強(qiáng)的氣溶膠進(jìn)行傳播，附在氣溶膠上的微生物具有存活時(shí)間長(zhǎng)、可隨空氣流動(dòng)進(jìn)行長(zhǎng)距離傳播等特點(diǎn)，導(dǎo)致病毒快速傳播，如非洲豬瘟的主要傳播途徑就是氣溶膠傳播[1]。此外，在生豬養(yǎng)殖過程中，還會(huì)產(chǎn)生大量成分復(fù)雜的廢氣，其部分有害氣體排出豬舍后又可能會(huì)從通風(fēng)系統(tǒng)再次進(jìn)入豬舍，影響豬只的正常生長(zhǎng)，甚至還會(huì)影響豬場(chǎng)養(yǎng)殖人員與周邊居民的身體健康。這些問題如果解決不當(dāng)，將會(huì)給生豬養(yǎng)殖帶來極大的經(jīng)濟(jì)損失，進(jìn)而影響生豬養(yǎng)殖業(yè)的健康發(fā)展。因此，現(xiàn)代生豬養(yǎng)殖時(shí)需對(duì)空氣環(huán)境加以更嚴(yán)格的處理，為此需對(duì)空氣中的固態(tài)污染物、氣態(tài)污染物以及微生物病毒進(jìn)行過濾凈化。項(xiàng)目組在分析國(guó)內(nèi)外豬舍空氣凈化技術(shù)的特點(diǎn)及存在問題的基礎(chǔ)上，綜合豬舍進(jìn)風(fēng)口、內(nèi)部、廢氣排放的凈化要求，針對(duì)性地提出適宜的措施，為規(guī)?；i養(yǎng)殖提供借鑒和參考。

1 空氣凈化技術(shù)的種類

目前，國(guó)內(nèi)外豬舍空氣凈化技術(shù)主要包括以下三種：1）物理法。濾網(wǎng)過濾、通風(fēng)、紫外線輻射消毒、等離子體消毒。2）化學(xué)法。光催化消毒、過氧乙酸、二氧化氯、甲醛、臭氧。3）組合法。物理方法與化學(xué)方法的組合凈化等。其常用凈化技術(shù)主要如下。

1.1 空氣濾網(wǎng)凈化

空氣濾網(wǎng)凈化技術(shù)是一種通過濾網(wǎng)過濾空氣中細(xì)微顆粒物以及微生物病毒的純物理凈化方法，濾網(wǎng)由極細(xì)的纖維濾料交織而成，對(duì)顆粒的攔截能力較強(qiáng)。具有不同的過濾孔徑、吸附容量大、凈化效率高等特點(diǎn)，尤其對(duì)氣溶膠的過濾效果好。

空氣中的顆粒物以及微生物病毒在運(yùn)動(dòng)中接觸到濾網(wǎng)表面，借助重力、靜電等過濾機(jī)理的作用，顆粒物和微生物病毒被濾網(wǎng)吸附，實(shí)現(xiàn)空氣高效凈化的目的[2]?？諝鉃V網(wǎng)凈化技術(shù)具有過濾效率高、體積小、原理簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，但在吸附空氣中的顆粒物時(shí)，會(huì)逐漸堵塞濾網(wǎng)的纖維空隙，進(jìn)而影響過濾效率。因此，需要定期更換或者清洗堵塞的濾網(wǎng)，增加了使用成本。

1.2 紫外線輻射消毒

紫外線輻射消毒技術(shù)是通過紫外線照射微生物病毒致其滅活的一種物理消毒法，利用適當(dāng)波長(zhǎng)的紫外線破壞微生物機(jī)體細(xì)胞中的DNA或RNA分子結(jié)構(gòu)，造成微生物細(xì)胞死亡，并干擾空氣中微生物病毒的生存繁殖，從而達(dá)到殺菌消毒的效果[3]。

豬舍空氣的紫外線消毒，一般在進(jìn)風(fēng)口安裝紫外線燈管，進(jìn)入豬舍的空氣經(jīng)由一個(gè)密閉的管道被紫外燈照射后完成消毒。紫外線對(duì)大多數(shù)的細(xì)菌和病毒都能快速滅活，具有運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單、運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn)。但紫外線消毒受到其他因素影響，如受到空氣中顆粒物遮擋時(shí)，會(huì)存在消毒不徹底的問題，以及受到空氣濕度、溫度、流速等因素的干擾，導(dǎo)致消毒效果不理想。

1.3 光觸媒空氣凈化

光觸媒空氣凈化技術(shù)是觸媒材料在光照下發(fā)生強(qiáng)氧化還原反應(yīng)的一種化學(xué)消毒法，可以有效凈化、滅菌、降解揮發(fā)性有機(jī)物，常見的光觸媒材料有二氧化鈦、三氧化鎢等化合物。目前常見的光觸媒中，納米級(jí)的二氧化鈦微粒憑借其優(yōu)良的物理化學(xué)性能，如較低的能帶結(jié)構(gòu)、無毒、低成本、穩(wěn)定性較強(qiáng)，以及生物相容性較高等特性成為當(dāng)前優(yōu)選的光觸媒材料[4]。

光觸媒凈化器通常是將二氧化鈦鍍?cè)谳d體上，在外界的光照作用下，二氧化鈦表面會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)氧化性的空穴及強(qiáng)還原性的電子，其與空氣中的水分子及氧氣分別發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成具有強(qiáng)氧化性基團(tuán)，這些基團(tuán)可以與大多數(shù)有害物質(zhì)發(fā)生作用，而使之礦化[5]，進(jìn)而達(dá)到豬舍空氣凈化的目的。河南科技大學(xué)的寧芳芳等[6]于2015年在洛陽市新安縣康泰牧業(yè)有限公司進(jìn)行了豬舍內(nèi)的相關(guān)對(duì)比性實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，使用了光觸媒空氣凈化器能夠有效降低空氣中氨氣濃度、顆粒物濃度和微生物數(shù)量，改善了豬舍空氣質(zhì)量，提高了豬只生長(zhǎng)性能。雖然光觸媒技術(shù)有一系列的優(yōu)勢(shì)，但目前該技術(shù)在應(yīng)用方面還存在較多的問題，如凈化時(shí)要求空氣流速較緩、需要充足的光照和凈化效率較低等[7]。

1.4 臭氧消毒

臭氧消毒技術(shù)是通過強(qiáng)氧化作用，對(duì)空氣中的細(xì)菌、病毒有良好消毒作用的一種化學(xué)消毒法，臭氧作為一種高效的消毒劑，其擴(kuò)散性好、無死角、制備及時(shí)、使用成本低、易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，且處理過程無二次污染，是無殘留的環(huán)保消毒劑。

臭氧凈化器是通過高頻放電產(chǎn)生大量的等離子體，再與空氣碰撞發(fā)生一系列的物化反應(yīng)，將空氣中的氧氣轉(zhuǎn)化成臭氧。臭氧的強(qiáng)氧化性可以快速破壞分解細(xì)菌，具有瞬間殺菌作用。北京農(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)院的李玉冰等[8]于2017年在豬場(chǎng)消毒通道對(duì)使用了臭氧凈化技術(shù)、超聲波霧化、紫外殺菌燈的三種消毒方式進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，結(jié)果證明臭氧凈化技術(shù)能達(dá)到較高的消毒效率，并在使用結(jié)束半小時(shí)內(nèi)表現(xiàn)出良好的持續(xù)消毒效率。

雖然臭氧可對(duì)絕大多數(shù)微生物進(jìn)行滅活，但由于其具有強(qiáng)氧化性，會(huì)對(duì)接觸的部分物品有損壞作用，且濃度越高，損害越嚴(yán)重。除此之外，臭氧還對(duì)人體以及動(dòng)物有強(qiáng)刺激作用，會(huì)引發(fā)呼吸類病癥。因此，消毒建議在豬舍內(nèi)無養(yǎng)殖人員以及生豬時(shí)進(jìn)行，且消毒后至少過半小時(shí)以上才能進(jìn)入，這在一定程度上限制了使用。

1.5 化學(xué)試劑消毒

化學(xué)試劑消毒技術(shù)是典型的利用強(qiáng)氧化還原反應(yīng)的一種化學(xué)消毒法，在豬舍內(nèi)噴灑化學(xué)消毒劑，可起到消毒、降塵和凈化空氣的效果。但長(zhǎng)期濫用會(huì)誘導(dǎo)耐消毒劑微生物的產(chǎn)生，降低消毒效果，同時(shí)也會(huì)損害豬的呼吸道黏膜[9]。于觀留等[10]于2016年對(duì)豬舍使用固體甲醛熏蒸的方法進(jìn)行消毒處理，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，固體甲醛熏蒸方法可有效減少舍內(nèi)氣載需氧菌、大腸桿菌的濃度，尤其是對(duì)粒徑較小的氣溶膠病毒消毒效果更佳?；瘜W(xué)試劑雖然可以快速高效殺滅豬舍內(nèi)的大部分有害病毒，但頻繁消毒也會(huì)殺滅有益微生物，進(jìn)而影響到豬只的健康生長(zhǎng)。

1.6 其他

由于豬舍內(nèi)的環(huán)境復(fù)雜性，大多數(shù)情況下，采用單一凈化技術(shù)很難取得理想的凈化效果，使得空氣凈化逐漸由單一凈化技術(shù)向多種凈化技術(shù)組合的方向發(fā)展。常見的組合凈化技術(shù)按照空氣凈化技術(shù)的種類，分為兩段式、三段式以及多段式[11]。

雖然組合凈化工藝既發(fā)揮了單一凈化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，又互補(bǔ)了單一凈化技術(shù)存在的不足，提高了凈化效率。但在實(shí)際應(yīng)用中還是存在一些問題，如存在多種凈化技術(shù)組合不匹配、不能同時(shí)高效地去除顆粒物與揮發(fā)性有機(jī)物、使用不方便、成本高、能耗大等問題。

2 空氣凈化技術(shù)的應(yīng)用

規(guī)?；i舍在養(yǎng)殖過程中，不但需要從外界吸入大量的新鮮潔凈空氣，對(duì)豬舍內(nèi)部空氣進(jìn)行有效的凈化，而且需考慮對(duì)排出舍外的廢氣進(jìn)行有效的處理。由于豬舍的各個(gè)位置需要處理的污染物不同，并考慮豬舍的進(jìn)風(fēng)口、內(nèi)部、廢氣排放的特定凈化要求。因此，需選擇適宜的凈化措施，進(jìn)行差異處理。

2.1 豬舍進(jìn)風(fēng)口

在生豬養(yǎng)殖過程中，豬舍需要大量的新鮮空氣，但是空氣中混合了顆粒物、氣溶膠病毒等有害物質(zhì)，因此需對(duì)空氣進(jìn)行有效的凈化。目前對(duì)豬舍進(jìn)氣口常采用空氣濾網(wǎng)凈化技術(shù)組合紫外線消毒技術(shù)，作為一種高效且可靠的兩段式組合凈化方式，保證進(jìn)入舍內(nèi)空氣的潔凈。

2016年賈俊嶺等[12]在豬舍空氣過濾采用初效過濾、亞高效過濾的兩層過濾裝置，且設(shè)置紫外線進(jìn)行消毒，結(jié)果表明，采用該方法過濾0.3μm顆粒的效果達(dá)99.5%以上，冬季采用初效、高效一體的過濾裝置，對(duì)0.3μm顆粒的過濾效果達(dá)99.8%以上，能有效阻止藍(lán)耳病、豬瘟、偽狂犬病和口蹄疫傳播。2021年河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院白紅杰等[13]在豬場(chǎng)垂直立體通風(fēng)換氣系統(tǒng)中安裝了由空氣過濾系統(tǒng)、航道式進(jìn)出風(fēng)系統(tǒng)、消毒除臭系統(tǒng)等三部分組成的過濾裝置，結(jié)果表明，有效降低舍內(nèi)有害氣體以及顆粒物濃度，改善了豬舍內(nèi)的空氣質(zhì)量，發(fā)病率降低1.9%，死亡率降低0.82%，生豬出欄率增加1.79%，提高了養(yǎng)殖效率。

空氣濾網(wǎng)具有凈化效率高、凈化效果良好、可靠、體積小、原理簡(jiǎn)單、吸附容量大、使用成本低和優(yōu)異的氣溶膠過濾性能等優(yōu)勢(shì)。此外，為防止過濾后的空氣存在微小的病毒未被完全過濾，若再增加紫外燈照射，完成對(duì)空氣二次消毒的組合凈化技術(shù)，可以有效凈化進(jìn)風(fēng)口的空氣，確保生豬有健康的生長(zhǎng)環(huán)境。

2.2 豬舍內(nèi)部

雖然通風(fēng)可對(duì)空氣中的微生物病毒進(jìn)行稀釋、排出，是一種最為主要、簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)的豬舍空氣消毒方法。但由于舍內(nèi)的豬只在飼養(yǎng)過程中，也會(huì)不斷產(chǎn)生新的氨氣、硫化氫、顆粒物、水蒸氣，甚至病毒等有害物質(zhì)，加上豬舍內(nèi)部通風(fēng)的氣流較慢，不能及時(shí)將這些氣體排出舍外，有害氣體聚集后容易形成氣溶膠。而微生物病毒可借助氣溶膠在豬舍內(nèi)隨空氣迅速蔓延，加速了疫病傳播的速度。目前在豬舍內(nèi)采用光觸媒凈化器，可以降低空氣中氨氣濃度、顆粒物濃度和微生物病毒數(shù)量，有效凈化豬舍內(nèi)空氣。

孟慶利等[14]在北京養(yǎng)豬育種中心進(jìn)行光觸媒實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明其能降解氨氣并抑制氨氣產(chǎn)生，氨氣濃度最多可降低70%，并有效降低空氣中的濕度，對(duì)改善豬舍環(huán)境質(zhì)量具有一定的促進(jìn)作用。豬舍采用光觸媒凈化后，舍內(nèi)空氣中氨氣、顆粒物和病毒等有害物質(zhì)的量大幅降低，為生豬健康生長(zhǎng)創(chuàng)造了良好的環(huán)境，使生豬的生長(zhǎng)性能顯著提高。為安全起見，當(dāng)豬舍內(nèi)無養(yǎng)殖人員及豬只時(shí)，可以使用紫外線或者臭氧進(jìn)行全面的消毒。

光觸媒技術(shù)在空氣凈化方面，不僅具有優(yōu)異的化學(xué)凈化作用，同時(shí)還具有優(yōu)異的生物凈化效果，能夠?qū)⒖諝庵械膿]發(fā)性有機(jī)物、臭氣、病毒等氧化分解成二氧化碳和水，有效抑制病毒的傳播以及感染，達(dá)到控制病毒繁殖和凈化空氣的目的[15]。光觸媒技術(shù)不僅可有效地降解氨氣，以及清除空氣中的粉塵顆粒，阻止氣溶膠產(chǎn)生，保證舍內(nèi)的空氣質(zhì)量，還能減少排出舍外的污染物對(duì)環(huán)境的影響。

2.3 豬舍廢氣排放

規(guī)?；i舍會(huì)產(chǎn)生大量成分復(fù)雜的廢氣，其中部分有害氣體又可能會(huì)從通風(fēng)系統(tǒng)再次進(jìn)入豬舍，對(duì)生豬的健康生長(zhǎng)造成影響，其余部分則會(huì)影響舍外養(yǎng)殖人員與周邊居民的身體健康。因此，要妥善地處理養(yǎng)殖場(chǎng)的廢氣排放。

廢氣處理一般采用水洗除臭凈化空氣，必要時(shí)可根據(jù)實(shí)際情況，采用組合凈化的方法。如廢氣主要為堿性氣體，則應(yīng)增加酸性溶液消毒；若主要為酸性氣體，則應(yīng)增加堿性溶液消毒；若揮發(fā)性有機(jī)物含量較高，則應(yīng)增加次氯酸鈉溶液消毒；若廢氣成分復(fù)雜，可考慮選用組合凈化技術(shù)[16]。此外，當(dāng)廢氣排放標(biāo)準(zhǔn)較為嚴(yán)格時(shí)，還可考慮在水洗裝置后面加裝臭氧凈化器，利用臭氧的強(qiáng)氧化作用對(duì)廢氣中的細(xì)菌、病毒等有害氣體進(jìn)行更深度的處理。

Michele Costantini etal[17]對(duì)養(yǎng)殖規(guī)模大于1 000頭的母豬舍或育肥豬舍，研究了在采用濕酸洗滌器后的豬舍內(nèi)空氣凈化效果。研究結(jié)果表明，豬舍廢氣中氨氣濃度降低了70%，而且廢氣中的顆粒物、有機(jī)物等有害氣體得到有效處理。浙江大學(xué)的戴圣炎[18]在2018年設(shè)計(jì)了一套包含微酸性電解水與臭氧混合液的噴霧除臭裝置，結(jié)果表明，微酸性電解水與臭氧結(jié)合的混合液，對(duì)豬舍廢氣中的氨氣、顆粒物和病毒的去除率可分別達(dá)到87%、84%和85%，可有效地降低惡臭濃度。

水洗除臭的過程對(duì)空氣的阻力很小，對(duì)豬舍原有通風(fēng)系統(tǒng)的影響也會(huì)較小，不需要對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)。其應(yīng)用在廢氣凈化階段使用成本較低，并可有效去除氨氣、二氧化碳等有害氣體，是優(yōu)選的廢氣處理方式。

3 結(jié)語

隨著生豬養(yǎng)殖規(guī)?；?、集約化程度不斷提高，豬舍的污染問題也更加突出。因此，必須采取適宜的凈化措施，以滿足舍內(nèi)空氣以及廢氣排放的要求。項(xiàng)目組在介紹目前幾種常用的豬舍空氣凈化技術(shù)特點(diǎn)及實(shí)際情況的基礎(chǔ)上，提出適宜的凈化措施。在豬舍的進(jìn)風(fēng)口選擇空氣濾網(wǎng)凈化技術(shù)輔以紫外線消毒，可實(shí)現(xiàn)對(duì)顆粒物以及微生物病毒的有效過濾；在豬舍內(nèi)部選擇光觸媒空氣凈化技術(shù)，可清除空氣內(nèi)的有害氣體和顆粒物，消除氣溶膠的產(chǎn)生，阻斷了病毒的傳播路徑；在廢氣排放階段利用水洗除臭技術(shù)輔以臭氧消毒，可高效凈化廢氣中的有害氣體。通過這些措施不僅提高生豬養(yǎng)殖質(zhì)量，降低了生產(chǎn)成本，還可有效地促進(jìn)生豬養(yǎng)殖業(yè)的健康發(fā)展。