文│曾才友 王李猛 田方 李勝儒 劉大偉 程向飛 竇鵬（大智農(nóng)牧科技集團(tuán)有限公司）

劉明達(dá)（河南艾和斯科畜牧科技有限公司）

隨著畜禽養(yǎng)殖業(yè)的規(guī)?；l(fā)展，畜禽的糞便和清理用水等會(huì)產(chǎn)生大量的惡臭氣體，為了畜禽舍空氣新鮮，需要對(duì)畜禽舍的惡臭氣體采用抽風(fēng)機(jī)強(qiáng)力排放在室外，畜禽舍的惡臭氣體種類(lèi)有300余種，主要包括氨氣、硫化氫、揮發(fā)性脂肪酸、糞臭素、醇類(lèi)等。在這些惡臭物質(zhì)中，對(duì)人體和畜禽影響較大的是氨氣（NH3）和硫化氫（H2S），氨氣和硫化氫分別是飼料和糞便中含氮有機(jī)物和含硫有機(jī)物的分解產(chǎn)物。氨氣和硫化氫均有一定的毒性、刺激性、麻醉性或窒息性，嚴(yán)重的可導(dǎo)致死亡，這種將畜禽舍的惡臭氣體直排在室外，極大的污染了大氣環(huán)境，對(duì)附近的居民和農(nóng)作物造成污染。

畜禽舍惡臭氣體需要進(jìn)行除臭處理后才能排放在室外。目前，我國(guó)工業(yè)上處理惡臭氣體，主要采用物理、化學(xué)法，例如燃燒、吸附、吸收和氧化還原等。這些方法的工藝與設(shè)備比較復(fù)雜，運(yùn)行費(fèi)用較高，特別是用于養(yǎng)殖場(chǎng)排出的惡臭廢氣時(shí)，效果不甚理想。

為了解決畜禽養(yǎng)殖舍的惡臭氣體進(jìn)行除臭處理這一行業(yè)難題，公司研發(fā)了一種畜禽舍臭氣處理生物濾墻系統(tǒng)，就是利用微生物的代謝活動(dòng)降解惡臭物質(zhì)，將惡臭物質(zhì)氧化為最終產(chǎn)物—含硫的惡臭物質(zhì)被分解成S、SO32-和SO42-；含氮的惡臭物質(zhì)被分解成NH4+、NO3-和NO2-；未含硫或氮的惡臭物質(zhì)被分解成CO2和H2O，從而達(dá)到異味凈化的目的。臭氣處理生物濾墻系統(tǒng)技術(shù)投資少，能耗低，運(yùn)行費(fèi)用低。臭氣處理生物濾墻系統(tǒng)是以惡臭成分作為生物體內(nèi)的能源，只要使微生物與惡臭成分相接觸，就可以完成氧化和分解過(guò)程。采用成本低廉的畜禽舍臭氣處理生物濾墻系統(tǒng)，臭氣經(jīng)過(guò)生物濾墻過(guò)濾后的氣體，符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)味無(wú)害氣體，從根源上解決了畜禽舍的惡臭氣體除臭排放的安全問(wèn)題，促進(jìn)畜禽養(yǎng)殖業(yè)的健康發(fā)展。

一、畜禽舍臭氣處理生物濾墻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成

畜禽舍臭氣處理生物濾墻系統(tǒng)，即置于畜禽舍一側(cè)外墻框架內(nèi)并與框架密封相連的畜禽舍臭氣生物濾墻過(guò)濾系統(tǒng)。

該系統(tǒng)由循環(huán)水槽、生物濾墻固定架、立體生物濾墻、噴霧裝置、補(bǔ)水裝置、加藥裝置、排污裝置、檢測(cè)控制裝置組成，如圖1所示。

1.循環(huán)水槽。該循環(huán)水槽置于生物濾墻的正下方，用于承裝生物循環(huán)水的、一端裝有過(guò)濾網(wǎng)的等腰梯形水槽，如圖2所示。

◎ 圖1 畜禽舍臭氣處理生物濾墻系統(tǒng)

◎圖2 循環(huán)水槽

2.生物濾墻固定架。生物濾墻固定架由數(shù)根豎向方管、數(shù)根橫向長(zhǎng)方管、數(shù)根橫向短方管、數(shù)根Z向連接方管構(gòu)成的穩(wěn)定的立體框架，材質(zhì)為厚壁玻璃鋼方管，連接件為不銹鋼，如圖3所示。

◎圖3 生物濾墻固定架

3.立體生物濾墻。立體生物濾墻位于濾墻固定架內(nèi)，先由若干個(gè)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)過(guò)濾網(wǎng)片插裝組合成過(guò)濾網(wǎng)片組合塊，再由若干個(gè)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)過(guò)濾網(wǎng)片組合塊堆積構(gòu)成，單個(gè)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)過(guò)濾網(wǎng)片的形狀結(jié)構(gòu)如圖4所示。

◎圖4 單個(gè)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)過(guò)濾網(wǎng)片

4.噴霧裝置。噴霧裝置位于生物濾墻固定架的一側(cè)，由高壓循環(huán)泵、水平總水管、數(shù)根豎直分水管、數(shù)個(gè)水霧噴頭、數(shù)根支撐連桿構(gòu)成，如圖5所示。

◎圖5 噴霧裝置

5.補(bǔ)水裝置。補(bǔ)水裝置是位于立體生物濾墻的一側(cè)，由水箱、補(bǔ)水泵、補(bǔ)水管、閥門(mén)構(gòu)成的，用于向循環(huán)水槽補(bǔ)水的設(shè)施。

6.加藥裝置。加藥裝置位于立體生物濾墻的一側(cè)，由藥液箱、輸送藥液管道、加藥泵構(gòu)成的加藥設(shè)施。

表1 畜禽舍臭氣處理生物濾墻系統(tǒng)的外觀質(zhì)量及檢驗(yàn)方法

7.排污裝置。排污裝置是將循環(huán)水槽內(nèi)的污水定期排放的設(shè)施，是由排污泵、排污管、排污管道構(gòu)成。

8.檢測(cè)控制裝置。檢測(cè)控制裝置是由電導(dǎo)率探頭、酸堿度探頭、液位探頭、數(shù)根信號(hào)線、PC計(jì)算機(jī)、電導(dǎo)率控制器、酸堿度控制器、液位控制器、排污泵開(kāi)關(guān)、高壓噴霧泵開(kāi)關(guān)、補(bǔ)水泵開(kāi)關(guān)、加藥泵開(kāi)關(guān)構(gòu)成的檢測(cè)控制設(shè)施。

三、畜禽舍臭氣處理生物濾墻系統(tǒng)的性能要求

1.網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)過(guò)濾網(wǎng)片。網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)過(guò)濾網(wǎng)片的長(zhǎng)度為610毫米，寬度為450毫米，高度為20毫米，網(wǎng)格筋條呈“V”字型蜂窩狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

2.循環(huán)水槽。循環(huán)水槽的長(zhǎng)度≥6000毫米，寬度≥1300毫米，高度≥500毫米，形狀呈等腰梯形，可采用焊接方式相連。

3.立體生物濾墻。立體生物濾墻的長(zhǎng)度視建筑洞口而定，其寬度為450毫米，其高度視建筑洞口而定，其壽命周期≥10年。

4.一般要求。系統(tǒng)內(nèi)、外表面應(yīng)平整，外觀不應(yīng)有磕碰、劃傷、毛刺、局部變形等缺陷，噴塑和噴漆部位不應(yīng)有脫落、剝離、起泡、留痕等缺陷，焊接部位應(yīng)均勻、牢固，不應(yīng)有氣孔、夾渣、裂紋或燒穿等缺陷；系統(tǒng)應(yīng)檢修方便、便于操作和觀測(cè)；系統(tǒng)所有緊固件連接應(yīng)牢靠，不應(yīng)有漏裝和松動(dòng)現(xiàn)象；系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、可靠；距離系統(tǒng)1米運(yùn)行噪聲≤75dB（A）；系統(tǒng)應(yīng)具有較強(qiáng)的抗干擾能力，在一定負(fù)荷的用電裝置干擾下應(yīng)穩(wěn)定正常工作；系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和制造，應(yīng)符合現(xiàn)行有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求。如有不一致時(shí)，按較高標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，并及時(shí)通告招標(biāo)方。

5.材料要求。

（1）用于循環(huán)水槽、水箱、藥液箱的板材，應(yīng)符合QB/T 2471《聚丙烯（PP）擠出片材》的規(guī)定。

（2）噴淋水管、加藥管路、補(bǔ)水管路與排污管路，采用PVC-U材質(zhì)，規(guī)格為φ25～φ125，管路承壓≥0.8米帕。應(yīng)符合GB5836.1《建筑排水用硬聚氯乙烯（PVC-U）管材》的規(guī)定。

（3）預(yù)應(yīng)力濾墻系統(tǒng)應(yīng)采用的Y型過(guò)濾器，Y型過(guò)濾器外殼PVC材質(zhì)。過(guò)濾精度：泵后30目，應(yīng)符合HG/T 21637《化工管道過(guò)濾器》的規(guī)定。

（4）各閥門(mén)的主要部位用耐腐蝕的材質(zhì)，應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。

（5）高壓循環(huán)泵的功率≥2千瓦，流量≥15立方米/小時(shí)，揚(yáng)程≥15米；過(guò)流部件材質(zhì)SUS304不銹鋼；防護(hù)等級(jí)IP55，絕緣等級(jí)F級(jí)，24小時(shí)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，其性能應(yīng)符合相關(guān)的化工行業(yè)循環(huán)泵標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

（6）水霧噴頭：材質(zhì)為PP，高強(qiáng)度耐腐蝕，不易堵塞；夾扣為304不銹鋼；每個(gè)噴頭噴淋面積在1平方米左右。不可以在填料外側(cè)出現(xiàn)嚴(yán)重飛水，其性能應(yīng)符合GB5135.3《自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)》第3部分“水霧噴頭”的規(guī)定。

（7）網(wǎng)格結(jié)構(gòu)過(guò)濾網(wǎng)片采用黑色改性PP料，需要添加相應(yīng)的助劑。應(yīng)具有抗紫外、抗老化，不易堵塞，抗酸堿耐腐蝕的性能；應(yīng)符合GB/T 12670《聚丙烯（PP）樹(shù)脂》的規(guī)定。同時(shí)，其形狀、規(guī)格應(yīng)符合圖4的要求。

表2 尺寸允許偏差（毫米）

（8）立體生物濾墻位于濾墻固定架內(nèi)，是先由若干個(gè)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)過(guò)濾網(wǎng)片插裝組合成過(guò)濾網(wǎng)片組合塊，再由若干個(gè)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)過(guò)濾網(wǎng)片組合塊堆積構(gòu)成，其規(guī)格應(yīng)滿(mǎn)足3.3的要求。

（9）生物濾墻固定架由數(shù)根豎向方管、數(shù)根橫向長(zhǎng)方管、數(shù)根橫向短方管、數(shù)根Z向連接方管構(gòu)成的穩(wěn)定的立體框架。材質(zhì)為厚壁玻璃鋼方管，連接件為不銹鋼。玻璃鋼的規(guī)格：40毫米×40毫米×3毫米。應(yīng)符合HG/T 21633《玻璃鋼管和管件》的規(guī)定。

（10）連接固定玻璃鋼方管的連接件宜采用不銹鋼，應(yīng)符合相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。

（11）藥劑宜選擇次氯酸鈉溶液、檸檬酸等，加藥時(shí)循環(huán)水中有效氯濃度控制在50～100ppm，藥劑應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。

（12）畜禽舍臭氣處理生物濾墻系統(tǒng)采用循環(huán)水為居民生活用水，應(yīng)符合GB 5749《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定；也可以采用畜牧場(chǎng)污水經(jīng)過(guò)凈化過(guò)濾后的中水，該中水的指標(biāo)執(zhí)行GB/T 18920-2002《城市污水再生利用城市雜用水水質(zhì)》的規(guī)定。

（13）畜禽舍臭氣處理生物濾墻系統(tǒng)的外觀質(zhì)量應(yīng)符合表1的規(guī)定。

（14）尺寸偏差應(yīng)符合表2的規(guī)定。

6.物理性能。畜禽舍臭氣處理生物濾墻系統(tǒng)的各項(xiàng)物理性能應(yīng)符合表3的規(guī)定。

四、畜禽舍臭氣處理生物濾墻系統(tǒng)的臭氣處理工藝流程

1.畜禽舍臭氣處理生物濾墻系統(tǒng)的除臭機(jī)理。畜禽舍臭氣處理生物濾墻系統(tǒng)的除臭機(jī)理主要分為3個(gè)階段。

表3 物理性能

（1）第一階段?！皻?液”擴(kuò)散階段，臭氣中的污染物通過(guò)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)過(guò)濾網(wǎng)片的“氣-液”界面由氣相轉(zhuǎn)移到液相。

（2）第二階段?！耙?固”擴(kuò)散階段，惡臭物質(zhì)向微生物膜表面擴(kuò)散，廢氣中的異味分子由液相擴(kuò)散到生物填料的生物膜（固相），污染物質(zhì)被微生物吸附、吸收。

（3）第三階段。生物氧化階段，微生物將惡臭物質(zhì)氧化分解，生物網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)過(guò)濾網(wǎng)片表面形成的生物膜中的微生物把異味分子氧化，同時(shí)生物膜會(huì)引起氮或磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及氧氣的擴(kuò)散和吸收。

通過(guò)上述3個(gè)階段，利用微生物代謝活動(dòng)降解惡臭物質(zhì)，將惡臭物質(zhì)氧化為最終產(chǎn)物：含硫的惡臭物質(zhì)被分解成S、SO3

2-和SO42-，含氮的惡臭物質(zhì)被分解成NH4+、NO3

-和NO2-，未含硫或氮的惡臭物質(zhì)被分解成CO2和H2O，從而達(dá)到異味凈化的目的。

惡臭物質(zhì)的氧化過(guò)程需要各種微生物共同參與，同一惡臭物質(zhì)不同的氧化階段需要不同的微生物。例如含硫物質(zhì)的氧化，當(dāng)惡臭氣體為H2S時(shí)，專(zhuān)性的自養(yǎng)型硫化氧化菌會(huì)在一定條件下將H2S氧化為硫酸根。當(dāng)惡臭氣體為有機(jī)硫如甲硫醇時(shí)，則首先需要導(dǎo)氧型微生物將有機(jī)硫轉(zhuǎn)化為H2S，然后H2S再由自養(yǎng)型微生物轉(zhuǎn)化為硫酸根。又如當(dāng)惡臭氣體為氨時(shí)，氨先溶于水，然后在有氧條件下經(jīng)氨氧化細(xì)菌、亞硝化細(xì)菌和硝化細(xì)菌的硝化作用轉(zhuǎn)化為硝酸鹽，在兼性厭氧條件下，硝酸鹽還原細(xì)菌將硝酸鹽還原為氮?dú)狻?/p>

2.畜禽舍臭氣處理生物濾墻系統(tǒng)的除臭工藝流程。畜禽舍臭氣處理生物濾墻系統(tǒng)具體工作流程的圖示見(jiàn)圖6所示，其文字描述如下。

（1）接通電源。

（2）檢查各節(jié)點(diǎn)設(shè)備，保證處于正常狀態(tài)。

（3）打開(kāi)高壓噴霧泵開(kāi)關(guān)，位于立體生物濾墻外側(cè)的噴霧裝置，均勻的將生物水噴灑在立體生物濾墻上，噴灑的生物水在重力的作用下沿著立體生物濾墻向下流淌，最后回到生物水循環(huán)水槽內(nèi)。

（4）打開(kāi)高功率引風(fēng)機(jī)，畜禽舍內(nèi)的臭氣進(jìn)入緩沖間后，臭氣氣流經(jīng)過(guò)緩沖間后的風(fēng)速迅速降低，以低速通過(guò)立體生物濾墻，臭氣經(jīng)過(guò)生物水噴淋后濕度增加，大部分粉塵會(huì)被噴淋水吸收，沉降到生物水循環(huán)水槽內(nèi)。經(jīng)過(guò)加濕的臭氣繼續(xù)前行，進(jìn)入立體生物濾墻，立體濾墻的作用是增大氣體濾網(wǎng)表面水膜的接觸面積，氣體分子撞擊水膜后被液體吸收，在重力的作用下水流沿著立體濾墻向下流回生物水循環(huán)水槽中，從而實(shí)現(xiàn)臭氣凈化除臭的目標(biāo)。

（5）經(jīng)過(guò)立體生物濾墻凈化過(guò)濾后的無(wú)味無(wú)害氣體，從通風(fēng)窗排放到畜禽舍外。

（6）當(dāng)液位探頭測(cè)到水位超過(guò)下限時(shí)，計(jì)算機(jī)立即啟動(dòng)生物補(bǔ)水裝置進(jìn)行補(bǔ)水，直到達(dá)到液位上限，則生物補(bǔ)水裝置停止。

（7）當(dāng)電導(dǎo)率探頭、酸堿度探頭探測(cè)到生物水的酸堿度、電導(dǎo)率有變化時(shí)，計(jì)算機(jī)立即啟動(dòng)加藥裝置進(jìn)行加藥，該兩項(xiàng)指標(biāo)回復(fù)標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，關(guān)閉加藥裝置。

◎圖6

（8）當(dāng)檢測(cè)到生物循環(huán)水槽內(nèi)生物污泥達(dá)到規(guī)定限定值時(shí)，計(jì)算機(jī)啟動(dòng)排污裝置，將生物污泥排到污泥管道。

（9）如此往復(fù)連續(xù)，畜禽舍臭氣處理生物濾墻系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)臭氣生物處理的安全無(wú)害化。

五、結(jié)束語(yǔ)

從對(duì)畜禽舍臭氣處理生物濾墻系統(tǒng)的實(shí)際技術(shù)測(cè)試和使用效果來(lái)看是可行的，并取得以下效果。

畜禽舍臭氣處理生物濾墻系統(tǒng)的生物處理工藝，除臭可避免或減少二次污染。一般將硫系、氮系、碳系等各種惡臭成分以及苯酚、氰等有毒成分氧化和分解成CO2、H2O、H2SO4物質(zhì)，生物處理的產(chǎn)物是微生物，較容易處理。畜禽舍臭氣生物處理濾墻系統(tǒng)的技術(shù)投資少，能耗低，運(yùn)行費(fèi)用低，生物除臭是以惡臭成分作為生物體內(nèi)的能源，只要使微生物與惡臭成分相接觸，就可以完成氧化和分解過(guò)程，因此處理成本比較低廉。濾墻系統(tǒng)可處理氣體成分復(fù)雜的臭氣成分，無(wú)論是無(wú)機(jī)的還是有機(jī)的，在生物處理中均能吸收和氧化分解；生物處理設(shè)備由程序控制全自動(dòng)運(yùn)行，不需要工作人員日常管理，且維護(hù)簡(jiǎn)單。