周思邈，柴小龍，梁曉飛，李 同，閆之春

（山東新希望六和集團有限公司養(yǎng)豬研究院，山東青島 266100）

近幾年，我國生豬養(yǎng)殖業(yè)快速發(fā)展，特別是大型集約化、規(guī)模化養(yǎng)殖場的大量建設，給養(yǎng)殖場周圍的空氣質量帶來嚴重影響。隨著國家對環(huán)境保護越來越重視，以及養(yǎng)殖場周圍居民對臭氣投訴增多，如何有效解決養(yǎng)殖臭氣問題成為大型養(yǎng)殖場面臨的棘手問題。養(yǎng)殖過程中臭氣減排的主要方式可以概括為3個方面：源頭減排、過程控制和末端處理。源頭減排即通過提高飼料利用率，減少糞尿中氮素排放，是實現(xiàn)減少臭氣排放的關鍵；過程控制是在養(yǎng)殖過程中注重豬只糞尿管理，減少臭氣釋放；末端處理是將臭氣進行收集處理，減少臭氣向周圍環(huán)境擴散。本文總結了國內(nèi)外關于養(yǎng)殖臭氣的相關研究，從臭氣主要成分、各組分濃度、臭氣產(chǎn)生的主要影響因素以及減排措施等方面進行綜述，以期對養(yǎng)殖臭氣的減排提供思路。

1 養(yǎng)殖場臭氣的主要成分及影響因素

一切刺激嗅覺器官引起人們不愉快感覺及損害生活環(huán)境的異味氣體都可以稱為臭氣。畜禽糞便中含有大量土著微生物，其對糞尿中有機物的腐敗分解是養(yǎng)殖臭氣主要來源，此外動物表皮、毛發(fā)、飼料、墊料等富含蛋白質的廢棄物厭氧分解也會產(chǎn)生臭氣。

1.1 養(yǎng)殖場臭氣的主要成分 養(yǎng)殖場臭氣成分復雜，會受到養(yǎng)殖畜禽種類、生產(chǎn)管理方式、糞尿處理措施等因素的影響，大體上可以分為4類：NH和揮發(fā)性胺類、HS和含硫化合物、芳香族化合物（吲哚類和酚類）、揮發(fā)性脂肪酸類。Schiffman等通過氣相色譜和質譜（GC/MS）分析了豬場臭氣，發(fā)現(xiàn)豬場臭氣中的揮發(fā)性有機物（VOC）和固定氣體多達331種，包括酸類、醇類、胺類、酰胺類、酯類、醚類、酚類、芳族化合物、其他含氮化合物、含硫化合物、類固醇和其他化合物等。在臭氣組分中，濃度較高、方便現(xiàn)場實時監(jiān)測，對人畜健康影響較大的有害氣體主要是NH和HS，這也是我國國家標準《惡臭污染物排放標準》（GB14554-93）規(guī)定的主要監(jiān)控指標。《規(guī)模豬場環(huán)境參數(shù)及環(huán)境管理》（GB/T 17824.3-2008）中規(guī)定豬舍內(nèi)NH濃度需低于25 mg/m，HS濃度需低于10 mg/m。當NH、HS超過一定濃度后，會對豬只的生長和健康產(chǎn)生負面影響，如降低豬只的生產(chǎn)性能、抵抗力，影響疫苗的免疫效果，甚至會誘發(fā)疾病等。

1.2 養(yǎng)殖場臭氣的主要影響因素 畜禽糞便腐敗分解產(chǎn)生惡臭物質的成分和濃度會因尿液的混入量、水分含量、環(huán)境溫度、清糞方式、通氣量、pH以及貯存時間等因素的不同而存在很大差異。國內(nèi)外許多研究學者對豬舍內(nèi)各臭氣濃度（主要是NH）的檢測結果見表1。

表1 豬舍NH3濃度統(tǒng)計

通風量是影響豬舍NH濃度的主要因素，自然通風模式下，通風量較低，NH積聚在豬舍內(nèi)難以擴散，致使?jié)舛人捷^高；機械通風模式下，較高的通風量可將大量臭氣帶出豬舍，從而降低舍內(nèi)NH濃度。在通風模式不變的情況下，豬只的生長階段、環(huán)境溫度和豬只活動強度也是影響NH濃度水平的重要因素。不同生長階段的豬只因飼料配方、飼養(yǎng)密度的不同會造成糞便中含氮量出現(xiàn)差異，飼養(yǎng)密度會造成糞便產(chǎn)量的不同，兩種因素疊加會造成舍內(nèi)NH濃度的明顯差異。舍內(nèi)環(huán)境溫度會影響糞尿中微生物的代謝活性，進而影響舍內(nèi)NH含量。

紀英杰等監(jiān)測了夏秋兩季舍內(nèi)NH濃度的變化，結果表明豬舍夏季機械通風模式下NH濃度為3.31 mg/m，秋季采用半機械通風半自然通風模式時，通風量約為夏季的1/3，舍內(nèi)NH濃度達到4.91 mg/m。劉楊等測得規(guī)模豬場機械通風育肥舍春季、夏季、秋季和冬季的平均NH濃度分別為3.60、3.15、3.88、8.41 mg/m，對應的夏季通風量分別是春季、秋季和冬季通風量的2.08、2.34、3.04倍。王文林等監(jiān)測夏季豬只不同生長階段（保育、育肥I、育肥II）以及妊娠母豬與分娩母豬舍內(nèi)的NH濃度分別為0.97、3.37、5.45、2.19、1.44 mg/m，表明各生長階段氨排放存在差異。此外，研究還發(fā)現(xiàn)豬舍內(nèi)氨氣排放具有明顯的日變化規(guī)律，夏季主要受溫度和豬只活動強度的影響，秋季主要受機械通風運行模式的影響。許穩(wěn)等連續(xù)檢測了8月至次年1月育肥舍、妊娠舍、哺乳舍和保育舍的NH濃度，發(fā)現(xiàn)舍內(nèi)NH平均濃度呈現(xiàn)冬季＞秋季＞夏季的季節(jié)變化趨勢，這與不同季節(jié)的通風量有關?？偟膩砜?，規(guī)?；i場在夏季和冬季面對的臭氣問題不同，夏季豬場面臨的主要是臭氣減排和臭氣處理問題，主要因為夏季為降低舍內(nèi)和豬只體表溫度，豬舍會進行大量的機械通風，在這個過程中會將大量的臭氣污染物排放到舍外；冬季豬舍因保溫需要減少換氣量，主要面對舍內(nèi)氨氣濃度較高問題。

豬舍清糞方式會影響糞尿的存在形式，如糞尿是否分離、糞便含水量、糞便在舍內(nèi)貯存時間，進而造成舍內(nèi)NH含量差異。汪開英等在動物人工氣候室分析了3種不同欄舍地板結構對NH排放的影響，發(fā)現(xiàn)地面結構類型對豬舍NH排放影響顯著，常規(guī)養(yǎng)殖方式下半縫隙地面和實心地面的豬舍NH排放量相對生物發(fā)酵床豬舍較高。與干清糞相比，水沖糞和水泡糞都存在耗水量大、污水產(chǎn)生量大及其污染物濃度高、舍內(nèi)有害氣體含量高等問題，從清潔生產(chǎn)的角度考慮，干清糞工藝是規(guī)?；i場的必然選擇。

2 臭氣的減排措施

2.1 平衡氨基酸組分降低蛋白攝入 在滿足豬只營養(yǎng)需求的前提下，通過減少飼料中粗蛋白質含量，減少糞尿中氮元素的排放量，可以實現(xiàn)從源頭上減少臭氣產(chǎn)生。根據(jù)氨基酸平衡理論，必需氨基酸之間及其與非必需氨基酸之間達到最佳平衡時，才能夠達到最佳利用效率。一般在以谷物和豆粕為主的植物性飼料中賴氨酸、蛋氨酸等含量較低，不能滿足豬只需要，因此，采取額外補加賴氨酸、蛋氨酸以及谷氨酸，降低日糧的蛋白質水平等方式，可以提高飼料蛋白利用率，大大節(jié)省蛋白質用量，降低飼養(yǎng)成本，提高豬只生產(chǎn)效率，同時還能夠減少糞氮和尿氮的排放，有效改善豬舍小環(huán)境，減輕糞污處理壓力。

Kerr等進行了33組豬只的代謝試驗，試驗數(shù)據(jù)顯示在平衡氨基酸的基礎上，日糧蛋白水平每降低10 g/kg，氮的排泄能降低8.4%。而Leek等研究發(fā)現(xiàn)日糧蛋白水平每降低10 g/kg，氮的排泄能降低8.7%和6.7%。Liu等研究也證明，通過氨基酸來補充日糧中降低的粗蛋白質能有效減輕NH排放，在標準日糧的基礎上降低2.1%～3.8%、4.4%～7.8%的粗蛋白質后，NH排放量較對照組分別降低了33%和57.2%，且糞便排泄量和糞便中的NH-N濃度也明顯降低。劉作華等試驗發(fā)現(xiàn)，日糧蛋白質含量每降低3%～4%，豬舍內(nèi)NH濃度顯著降低26.55%～57.85%。不同研究者之間的數(shù)值差異可能與試驗豬體重、對照組日糧的粗蛋白水平、日糧粗蛋白降低的幅度以及氨基酸的平衡模式有關，更為準確的減排效果有待進一步研究。

2.2 添加飼料添加劑 養(yǎng)殖臭氣主要由微生物在不完全厭氧條件下分解糞尿中的蛋白質和碳水化合物產(chǎn)生，因此通過改善動物腸道和糞尿中的微生物菌群組成，或者降低產(chǎn)生惡臭氣體微生物的活性，也可以實現(xiàn)減少臭氣排放的目的。益生菌、益生元、有機酸、絲蘭提取物、纖維、中草藥等飼料添加劑可以通過調節(jié)消化道微生物菌群，改善營養(yǎng)物質的消化和吸收，進而減少臭氣排放。

廖新俤等研究發(fā)現(xiàn)在豬只日糧中添加0.05%的活菌制劑可以起到豬舍NH減排效果，兩條生產(chǎn)線上連續(xù)10 d的監(jiān)測發(fā)現(xiàn)舍內(nèi)NH濃度分別降低了40.28%和56.46%。Murphy等研究表明在育肥豬日糧中添加不同劑量的苯甲酸（0、10、20和30 g/kg）可降低總氮和尿氮的排出率，并且可降低尿氮/糞氮比，從而降低豬糞尿中NH的排放。王保黎等研究發(fā)現(xiàn)在飼料中添加比例為90 g/（t飼料）的絲蘭屬植物提取物能夠顯著降低豬舍內(nèi)NH產(chǎn)生量。人們對絲蘭屬植物提取物的除臭機理還未達成一致意見，有研究者認為主要是其含有脲酶抑制劑，能夠抑制脲酶活性；也有人認為，其主要通過與NH和HS相結合進而抑制有害氣體散逸。然而，大多研究對飼料添加劑提高蛋白利用率，降低NH排放的效果是充分肯定的。在飼料減抗的背景下，通過向飼料中添加有益微生物、絲蘭提取物、中草藥成分等提高豬只抵抗力，同時減少NH排放，對于規(guī)?；B(yǎng)殖具有重要的應用價值。

2.3 控制舍內(nèi)溫度和濕度 豬舍內(nèi)NH含量受飼養(yǎng)密度、飼養(yǎng)管理水平、地面結構、舍內(nèi)溫濕度、通風情況、糞污清除等多因素影響。舍內(nèi)溫度升高會促進NH釋放，因為溫度升高會使脲酶活性增高，同時使水相的NH迅速轉化為氣相的NH。暴雪艷等在封閉式分娩舍內(nèi)進行的氣體監(jiān)測表明，舍內(nèi)氣體中NH和CO濃度與圈舍溫度顯著正相關(r=0.898)。豬舍內(nèi)的溫濕度控制在適宜范圍有利于豬只生長增重，還可以有效降低豬舍NH濃度，提高舍內(nèi)空氣質量。

2.4 糞尿分離和控制清糞頻次 規(guī)模化生豬養(yǎng)殖過程中產(chǎn)生的NH主要來源于尿液中尿素的水解和糞便中有機物氮的分解。豬體內(nèi)形成的尿素有75%～80%隨尿液排出體外，尿素分解為NH的過程很快，在常溫下只需幾小時，而豬糞中的有機物氮分解產(chǎn)生NH是一個相對緩慢的過程，通常需要數(shù)周的時間且產(chǎn)生的NH量也較少。因此，及時進行糞尿分離，并將尿液排出豬舍進行集中處理，可有效減少豬舍氨氣排放量，也可降低糞污的后續(xù)處理難度。

Panetta等在實驗室條件下研究發(fā)現(xiàn)，將尿液從糞便中分離可以使NH排放量降低99%。Lachance等研究發(fā)現(xiàn)將水泡糞清糞頻次由每周清空1次增加到每周3次，能夠使NH排放降低46%；刮糞板清糞工藝下，每周刮糞次數(shù)由3次增加到7次反使NH排放量增加11%；對比不同清糞工藝對舍內(nèi)NH濃度的影響發(fā)現(xiàn)每周3次刮糞板清糞比水泡糞每周清空1次，NH排放量低49%。牛歡等發(fā)現(xiàn)機械清糞過程會加速NH釋放，NH濃度會提高70%～75%，在清糞1 h后NH濃度會降低到刮糞前濃度的80%～85%。Misselbrook等和Wood等認為，糞污表面結殼可以減少糞便內(nèi)的NH向舍內(nèi)揮發(fā)，清糞時伴隨著糞便翻滾，會破壞糞便表面已形成的殼狀物，增大糞便內(nèi)NH揮發(fā)，造成舍內(nèi)NH濃度增大。過高的清糞頻率會讓更多新鮮糞便暴露在空氣中，從而促進NH的產(chǎn)生并揮發(fā)到舍內(nèi)。李新建等研究發(fā)現(xiàn)使用局部漏縫地板可有效地降低氨氣釋放量，育肥舍內(nèi)漏縫地板占總面積37%時，NH釋放量比采用全漏縫地板減少40%。綜上，在規(guī)模化生產(chǎn)過程中建議采用局部漏縫地板配合干清糞工藝進行糞尿分離，并合理控制清糞頻次，以減少糞尿內(nèi)NH揮發(fā)。

2.5 糞便除臭劑 通過降低糞溝糞尿pH，在糞溝中添加吸附類物質和優(yōu)勢除臭菌種等措施也可以減少糞尿NH的產(chǎn)生。當溫度保持不變時，pH決定了NH+和NH之間的平衡關系，較低的pH會降低氨水比例，減少NH揮發(fā)。pH 7～10的范圍內(nèi)會最大程度增加NH釋放量，pH降低到7以下會抑制NH揮發(fā)，pH 在4.5左右時幾乎沒有可以測量的游離氨。直接將微生物除臭菌劑或者微生物發(fā)酵液噴灑到糞溝內(nèi)，利用微生物之間的協(xié)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NH排放的目的。

2.6 生物過濾 生物過濾法應用于機械通風豬舍一般需要將通風系統(tǒng)與過濾裝置進行組合，豬舍排出的污濁氣體經(jīng)處理后再排入環(huán)境中，是一種重要的末端處理方式。氣體進入生物過濾器后，經(jīng)氣、水界面?zhèn)鬟f到附著于填料表面的生物膜中，膜中微生物以有機氣體污染物作為其生長繁殖所需的基質，將大分子結構的有機氣體污染物經(jīng)不同轉化途徑氧化分解為簡單無害或少害的CO、NO、HO等無機物，達到凈化的目的。生物濾器內(nèi)的結構、過濾腔內(nèi)填充物以及運行參數(shù)都會對處理效果產(chǎn)生影響。

Taghipour等比較了生物過濾器內(nèi)部分區(qū)（1層和3層）對不同濃度NH降解性能的影響，發(fā)現(xiàn)分3層時生物濾池的最大清除能力、處理效率、壓降損失等方面均優(yōu)于1層結構。Dumont等對比了氣體在過濾器中的停留時間、加載速率對氨氣去除效率的影響，發(fā)現(xiàn)夏季停留時間為12 s時NH去除效率在90%～100%，停留時間減小到6 s時NH去除效率降為30%～50%；外界環(huán)境（溫度和濕度）也會對處理效率產(chǎn)生影響，秋季停留時間為12 s時NH去除率約為80%，小于夏季相同運行條件下的處理效率。在相對干燥的秋季要特別注意生物濾池的加濕處理，為達到良好的NH去除效果，可以在填料中接種優(yōu)勢除臭除氨菌種，增加生物過濾器中微生物的豐富度和數(shù)量。Yasuda等在以混合巖棉為填料的生物濾池來降解畜禽養(yǎng)殖場中的NH，結果表明經(jīng)生物濾池處理后NH的出口濃度小于3.8 mg/m。Melse等利用生物過濾池來減少畜禽養(yǎng)殖場中甲烷的釋放量的實驗發(fā)現(xiàn)，在進氣的平均溫度為12℃左右，填料的pH為6.8時，NH的進氣速率為83 mg/m·h、HS的進氣速率為0.6～16 mg/m·h的條件下，NH去除率為90%～100%，HS的去除率達100%。

3 豬場除臭應用案例分析

一些研究者根據(jù)豬場臭氣排放特點，依據(jù)水對NH等臭氣的溶解特性和微生物對有機臭氣的代謝特性，采用循環(huán)水噴淋、生物濾床等方式進行豬場除臭的中試試驗，驗證了其應用的可行性和除臭效率。如Hartung等在生產(chǎn)中對2個生物濾池進行長期（6.5年）監(jiān)測，2個微生物濾池對NH的平均去除率分別為15%、36%，將濾料的含水率從20%升高到40%可提高生物濾器的清洗效率。中國農(nóng)業(yè)大學工學院等單位在北京某豬場進行了生物氧化法除臭試驗（圖1），試驗裝置尺寸為6 m×3 m×3 m，處理風量為10 000 Nm/h，NH處理效率為90%。華南農(nóng)業(yè)大學在江西某種豬場進行了兩層噴淋濾墻除臭試驗（圖2），并給出了除臭效率和運行成本的分析，在噴淋液中使用硫酸時NH去除率達到85%，每日耗電量292度；不加硫酸時NH去除率達到50%，每日耗電量290度。此外，現(xiàn)在已有一些豬場采用在豬舍排風口安裝濕式洗滌器來凈化豬舍排出廢氣中的粉塵、NH、HS和其他臭氣（圖3）。豬舍濕式洗滌器主要是由過濾器和噴淋系統(tǒng)組成，過濾器面積較大，置于風機后合適距離位置處，使其與豬舍廢氣充分接觸；噴淋系統(tǒng)循環(huán)利用液體充分潤濕過濾器。僅使用水的條件下，濕式洗滌器對豬舍廢氣中粉塵和NH的去除效果與通風量大小有關，冬季通風時可以降低60%，春秋通風時降低30%，夏季通風時降低20%。此外，為提高廢氣的去除效果，可以考慮在循環(huán)水中添加除臭菌劑或氣味掩蔽劑。

圖1 生物氧化裝置示意圖[41]

圖2 兩層噴淋濾墻除臭[42]

圖3 濕式洗滌器現(xiàn)場安裝圖

美國北卡羅來納州做了一種多孔阻風墻+植物條帶的簡易除臭試驗，如圖4所示。在風機外搭建了一個2.8 m×5.4 m×2.9 m 的箱體，采用孔隙率為60%的防蠅網(wǎng)覆蓋；與風機相對的前下方留有0.25 m高的開口（圖中矩形區(qū)域）用以減少風阻，開口后端種植植物，試驗發(fā)現(xiàn)，該方式對通風風壓損失較小（＜13 Pa），對總固形物顆粒降低的效率約為46%（36%～58%），但對對NH的去除率較低，約為13%（5%～16%），對于HS幾乎沒有去除效果。

圖4 多孔阻風墻+植物條帶除臭裝置[43]

傳統(tǒng)生物過濾器應用到豬場除臭需要考慮豬舍大量通風需求和過濾器較大風阻之間的矛盾，解決豬舍通風和臭氣在濾床中滯留時間的匹配問題。目前已有豬場采用噴淋墻式的除臭方式雖可以有效減少風阻，但因濾層較薄，臭氣和噴淋水接觸時間短，還存在除臭效率低、耗水量大的問題。如何在保證豬舍通風量的前提下，通過濾料結構設計增加氣液接觸，借助微生物、除臭劑進一步提高除臭效率，是下一階段應該持續(xù)優(yōu)化解決的問題。

4 討論及建議

通過飼料營養(yǎng)管理、糞尿清理管理以及末端過濾處理，實現(xiàn)豬場夏季臭氣減排，冬季舍內(nèi)NH濃度控制，是規(guī)?；i場臭氣減排過程中應著重關注的事項。在滿足豬只不同飼養(yǎng)階段營養(yǎng)需求的條件下，通過優(yōu)化飼料配方，降低飼料粗蛋白質含量，補充必須氨基酸優(yōu)化氨基酸組成，添加有益微生物提高蛋白轉化吸收水平，降低糞尿中含氮量是減少臭氣排放的根本方法。在糞便管理過程中推薦使用半漏縫地板，配合使用干清糞工藝，做到糞尿的干濕分離；對于采用水泡糞工藝的豬舍，要適當減少貯存天數(shù)，增加豬舍通風量，控制舍內(nèi)氨氣含量。末端處理工藝建議在豬舍排風口處采用濕式洗滌器配合噴淋系統(tǒng)和除臭微生物，降解排放臭氣。