周忠凱， 霍連飛， 王慧鑫， 湯 赤， 孟力力， 柏宗春

(江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)設(shè)施與裝備研究所，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部長(zhǎng)江中下游設(shè)施農(nóng)業(yè)工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇南京210014)

畜禽集約化養(yǎng)殖過(guò)程產(chǎn)生大量的顆粒物(PM)，成為大氣中可吸入性顆粒物PM10(粒徑≤10.0 μm)和細(xì)顆粒物PM2.5(粒徑≤2.5 μm)的重要來(lái)源之一[1-2]。顆粒物表面附著大量污染氣體、重金屬離子和病原微生物等，誘發(fā)動(dòng)物肺炎等多種呼吸道疾病，顆粒物通過(guò)通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)入大氣循環(huán)，成為大氣污染物的重要組成部分，嚴(yán)重影響動(dòng)物健康和養(yǎng)殖場(chǎng)周圍的空氣環(huán)境狀況[3]。已有的研究結(jié)果顯示，畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)PM主要來(lái)源于畜禽糞便、毛皮、飼料和細(xì)菌等[4]，不同動(dòng)物類型和養(yǎng)殖工藝其主要來(lái)源存在一定的差異[5]。畜禽養(yǎng)殖過(guò)程中PM的排放受到動(dòng)物活動(dòng)、飼料類型、養(yǎng)殖工藝、養(yǎng)殖模式以及舍內(nèi)糞便管理的影響[6-9]。為有效控制畜禽養(yǎng)殖過(guò)程PM的產(chǎn)生和排放，降低養(yǎng)殖過(guò)程PM對(duì)動(dòng)物健康的影響，目前對(duì)PM源頭控制技術(shù)、過(guò)程控制技術(shù)和末端去除技術(shù)[10]進(jìn)行了大量的研究。由于動(dòng)物類型、畜禽舍結(jié)構(gòu)和養(yǎng)殖工藝的差異，PM控制技術(shù)與設(shè)備系統(tǒng)的選擇以及適用性存在很大的差異，不同PM控制技術(shù)在PM質(zhì)量濃度控制和減排效果以及適用性方面需要進(jìn)一步評(píng)估。本文綜述了國(guó)內(nèi)外主要畜禽舍顆粒物質(zhì)量濃度分布規(guī)律和排放特征，分析不同畜禽品種和養(yǎng)殖工藝對(duì)PM排放的影響，總結(jié)了國(guó)內(nèi)外主要的畜禽養(yǎng)殖設(shè)施顆粒物控制技術(shù)與裝備系統(tǒng)，為了解不同畜禽飼養(yǎng)系統(tǒng)顆粒物排放特征，選擇最佳的顆粒物控制技術(shù)與設(shè)備提供參考。

1 不同畜禽舍顆粒物質(zhì)量濃度分布規(guī)律及排放特征

1.1 豬舍可吸入性顆粒物排放

不同生豬生長(zhǎng)階段舍內(nèi)顆粒物的平均質(zhì)量濃度與排放率見(jiàn)表1。結(jié)果顯示，不同研究豬舍內(nèi)顆粒物的質(zhì)量濃度變化范圍較大，PM10和PM2.5的質(zhì)量濃度范圍分別為3.0～2 300.0 μg/m3和2.0～563.0 μg/m3。其中，分娩、妊娠母豬舍PM10和PM2.5的質(zhì)量濃度分別為187～826 μg/m3和19.2～101.0 μg/m3，斷奶仔豬舍PM10和PM2.5的質(zhì)量濃度分別為110～1 836 μg/m3和16.0～98.4 μg/m3，育肥豬舍PM10和PM2.5的質(zhì)量濃度最高分別達(dá)到2 300 μg/m3和563 μg/m3。

表1 豬舍顆粒物平均質(zhì)量濃度與排放率

數(shù)據(jù)分析顯示不同研究豬舍PM10和PM2.5的排放率[以500 kg動(dòng)物體質(zhì)量(AU)計(jì)]范圍分別為0.090～6.670 g/(AU·d)和0.088～1.420 g/(AU·d)。其中，分娩、妊娠母豬舍PM10和PM2.5的排放率分別為0.090～1.230 g/(AU·d)和0.088～0.100 g/(AU·d)；育肥豬舍PM10和PM2.5的排放率分別為1.750～6.400 g/(AU·d)和0.070～1.420 g/(AU·d)；斷奶仔豬舍PM10和PM2.5的排放率最高分別達(dá)到6.67 g/(AU·d)和0.225 g/(AU·d)。Shang等[7]和Xu等[11]分別對(duì)中國(guó)水泡糞和干清糞育肥豬舍內(nèi)PM的排放率進(jìn)行了測(cè)定，數(shù)據(jù)顯示PM10和PM2.5的排放率高于深坑貯存系統(tǒng)，PM2.5的排放率最高達(dá)到1.42 g/(AU·d)。與育肥豬舍和分娩/妊娠豬舍相比，斷奶仔豬舍PM10的排放率較高，通過(guò)改變飼喂工藝(由飼喂干飼料改為飼喂?jié)耧暳?斷奶仔豬舍的PM10的排放率最低可以降低到0.71 g/(AU·d)，可以降低PM10的排放率，但對(duì)舍內(nèi)PM2.5的排放無(wú)明顯影響。與機(jī)械通風(fēng)豬舍相比，自然通風(fēng)豬舍PM10的平均質(zhì)量濃度小于100 μg/m3，同時(shí)分析結(jié)果顯示，機(jī)械通風(fēng)豬舍采用隧道通風(fēng)模式也可以有效降低豬舍內(nèi)PM10的質(zhì)量濃度，但對(duì)舍內(nèi)PM2.5的質(zhì)量濃度無(wú)明顯影響。清糞方式對(duì)豬舍內(nèi)顆粒物質(zhì)量濃度的影響相對(duì)較小，可能主要被不同間隔的通風(fēng)率差異所掩蓋[12]。

1.2 家禽舍可吸入性顆粒物排放

不同家禽養(yǎng)殖模式舍內(nèi)顆粒物質(zhì)量濃度與排放率見(jiàn)表2。結(jié)果顯示，不同研究家禽舍內(nèi)顆粒物PM10和PM2.5的質(zhì)量濃度范圍分別為29.0～10 951.0 μg/m3和5.0～866.0 μg/m3。其中，平養(yǎng)、棲架籠養(yǎng)蛋雞舍PM10和PM2.5的質(zhì)量濃度范圍分別為420.0～10 951.0 μg/m3和37.0～866.0 μg/m3，疊層、階梯、富集型籠養(yǎng)蛋雞舍PM10和PM2.5的質(zhì)量濃度范圍分別為29.0～830.0 μg/m3和5.0～140.0 μg/m3，墊料肉雞舍PM10和PM2.5的平均質(zhì)量濃度范圍分別為100.0～5 000.0 μg/m3和28.4～495.0 μg/m3。

表2 禽舍顆粒物的平均質(zhì)量濃度與排放率

不同研究禽舍PM10和PM2.5的排放率范圍分別為2.55～68.59 g/(AU·d)和0.14～5.60 g/(AU·d)。其中，平養(yǎng)、棲架籠養(yǎng)蛋雞舍PM10和PM2.5的排放率范圍分別為28.00～68.59 g/(AU·d)和2.10～5.50 g/(AU·d)，疊層、階梯、富集型籠養(yǎng)蛋雞舍PM10和PM2.5的排放率范圍分別為2.55～16.00 g/(AU·d)和0.14～4.73 g/(AU·d)，墊料肉雞舍PM10和PM2.5的平均排放率范圍分別為12.9～34.5 g/(AU·d)和1.65～5.60 g/(AU·d)。Winkel等[13]調(diào)查結(jié)果顯示，在舍內(nèi)鋪設(shè)墊料導(dǎo)致平養(yǎng)蛋雞舍、棲架籠養(yǎng)蛋雞舍和平養(yǎng)肉雞舍內(nèi)PM10的質(zhì)量濃度最高分別達(dá)到7 315 μg/m3、10 951 μg/m3和5 000 μg/m3，排放率最高分別達(dá)到68.59 g/(AU·d)、53.2 g/(AU·d)和34.5 g/(AU·d)；PM2.5的質(zhì)量濃度最高分別達(dá)到423 μg/m3、886 μg/m3和495 μg/m3，排放率最高分別達(dá)到3.7 g/(AU·d)、5.5 g/(AU·d)和5.6 g/(AU·d)。

1.3 牛羊舍可吸入性顆粒物排放

牛羊舍內(nèi)顆粒物的平均質(zhì)量濃度與排放率見(jiàn)表3，牛羊舍內(nèi)PM10和PM2.5的質(zhì)量濃度范圍分別為12.0～1 462.6 μg/m3和1.8～152.0 μg/m3。其中奶牛舍PM10和PM2.5的質(zhì)量濃度范圍分別為14.0～308.5 μg/m3和1.8～152.0 μg/m3，肉牛舍PM10和PM2.5的質(zhì)量濃度范圍分別為18.0～183.0 μg/m3和5.0～40.0 μg/m3，羊舍PM10和PM2.5的質(zhì)量濃度范圍分別為12.0～1 462.6 μg/m3和3.0～138.5 μg/m3。牛羊舍通常采用自然通風(fēng)方式，同時(shí)設(shè)置一定面積的運(yùn)動(dòng)場(chǎng)，導(dǎo)致舍內(nèi)PM質(zhì)量濃度受季節(jié)變化影響較大，通常在冬季寒冷季節(jié)PM質(zhì)量濃度最低，夏季溫暖季節(jié)最高[14]。但是，在寒冷地區(qū)的有窗密閉式牛舍內(nèi)PM10和PM2.5的質(zhì)量濃度從夏季開(kāi)始呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，于12月份分別達(dá)到最高的308.5 μg/m3和41.8 μg/m3[15]。同時(shí)地面類型特別是墊料類型影響舍內(nèi)PM質(zhì)量濃度。Abbouda等[16]監(jiān)測(cè)了沙土地面附加運(yùn)動(dòng)場(chǎng)綿羊舍內(nèi)PM的質(zhì)量濃度特征，羊舍PM10和PM2.5的質(zhì)量濃度分別最高達(dá)到1 462.6 μg/m3和138.5 μg/m3，高于其他類型牛羊舍。

表3 牛羊舍顆粒物的質(zhì)量濃度與排放率

在有關(guān)牛羊舍PM排放的相關(guān)研究中，有限的數(shù)據(jù)顯示，PM10和PM2.5的排放率分別為1頭0.205～30.000 g/d和0.040～4.000 g/d[13-14]。在評(píng)估空氣中PM狀態(tài)時(shí)，排放率比質(zhì)量濃度更能反映環(huán)境質(zhì)量狀況，牛羊舍大小和動(dòng)物的養(yǎng)殖規(guī)模對(duì)PM10排放有顯著影響，但是對(duì)PM2.5排放的影響較小[17]。Joo等[14]測(cè)定了整個(gè)奶牛舍PM10和PM2.5的排放率范圍，分別為1頭11.9～15.0 g/d和1.6～4.0 g/d。Bonifacio等[18]測(cè)定了肉牛舍PM10的排放率最高達(dá)到1頭30.0 g/d，高于奶牛舍。

2 不同畜禽舍顆粒物排放對(duì)比

畜禽舍PM的排放受到多種因素的影響，動(dòng)物養(yǎng)殖設(shè)施類型、糞便管理以及舍內(nèi)飼喂活動(dòng)、光照變化和飼養(yǎng)員的活動(dòng)均可能導(dǎo)致動(dòng)物活動(dòng)的變化，從而導(dǎo)致不同畜禽舍內(nèi)PM的質(zhì)量濃度存在很大的差異[52-53]。較大顆粒物PM10通常由動(dòng)物(如皮膚細(xì)胞和細(xì)菌)產(chǎn)生，而較小顆粒物PM2.5則由畜禽舍內(nèi)的灰塵和糞便產(chǎn)生[4]。在家禽養(yǎng)殖場(chǎng)，大部分空氣顆粒物來(lái)源于羽毛和糞便，生豬養(yǎng)殖場(chǎng)空氣顆粒物主要來(lái)源于飼料和糞便。牛羊養(yǎng)殖過(guò)程PM10主要來(lái)源于飼料和糞便，PM2.5主要來(lái)源于養(yǎng)殖場(chǎng)車輛運(yùn)輸過(guò)程[5,14]，但是Joo等[17]研究結(jié)果顯示牛舍內(nèi)PM2.5排放量并未隨著養(yǎng)殖場(chǎng)運(yùn)輸活動(dòng)的增加而發(fā)生顯著變化，牛羊養(yǎng)殖過(guò)程PM2.5的來(lái)源還沒(méi)有明確的結(jié)論。此外，由于舍內(nèi)PM的質(zhì)量濃度受到通風(fēng)管理和季節(jié)的影響，PM質(zhì)量濃度數(shù)值大都呈正偏態(tài)分布，夏季PM質(zhì)量濃度的分布范圍更廣，冬季分布集中，導(dǎo)致PM質(zhì)量濃度往往被高估。

圖1和圖2顯示了不同畜禽養(yǎng)殖工藝舍內(nèi)PM10、PM2.5質(zhì)量濃度和排放率的范圍。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果顯示，墊料使用增加了舍內(nèi)PM的質(zhì)量濃度，墊料平養(yǎng)和棲架籠養(yǎng)家禽養(yǎng)殖場(chǎng)以及使用墊料的羊場(chǎng)和奶牛場(chǎng)PM的質(zhì)量濃度高于其他類型畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)；同時(shí)，采用墊料平養(yǎng)和棲架籠養(yǎng)蛋雞舍內(nèi)PM質(zhì)量濃度和排放率在各類畜禽舍中最高，而疊層籠養(yǎng)和階梯籠養(yǎng)蛋雞舍，由于采用無(wú)墊料養(yǎng)殖工藝或者動(dòng)物與糞便(墊料)分離養(yǎng)殖工藝，動(dòng)物活動(dòng)水平較低，PM質(zhì)量濃度和排放率則均處于較低的水平。

a：斷奶仔豬；b：分娩/妊娠母豬；c：育肥豬(部分漏縫地板)；d：育肥豬(全漏縫地板)；e：蛋雞階梯籠養(yǎng)；f：蛋雞疊層籠養(yǎng)；g：蛋雞棲架飼養(yǎng)；h：蛋雞平養(yǎng)；i：肉雞平養(yǎng)；j：奶牛；k：肉牛；l：山羊/綿陽(yáng)。

a：斷奶仔豬；b：分娩/妊娠母豬；c：育肥豬(部分漏縫地板)；d：育肥豬(全漏縫地板)；e：蛋雞階梯籠養(yǎng)；f：蛋雞疊層籠養(yǎng)；g：蛋雞棲架飼養(yǎng)；h：蛋雞平養(yǎng)；i：肉雞平養(yǎng)；j：奶牛；k：肉牛；l：山羊/綿陽(yáng)。

數(shù)據(jù)分析結(jié)果顯示，斷奶仔豬舍和育肥豬舍內(nèi)PM的質(zhì)量濃度和排放率高于分娩/妊娠母豬舍，斷奶仔豬舍通常需要較高的溫度，特別是冬季為了提高舍內(nèi)的溫度，通常設(shè)置較小的通風(fēng)量，導(dǎo)致斷奶仔豬舍PM質(zhì)量濃度和排放率較高，這主要與豬舍的通風(fēng)率、溫度和相對(duì)濕度等因素有關(guān)。此外，地板類型影響育肥豬舍內(nèi)的PM10和PM2.5的質(zhì)量濃度，采用全漏縫地板育肥豬舍內(nèi)PM質(zhì)量濃度低于部分漏縫地板豬舍。密閉式豬舍的通風(fēng)影響豬舍內(nèi)PM的質(zhì)量濃度和排放率，較高通風(fēng)率會(huì)降低畜禽舍中 PM10的質(zhì)量濃度，但是通風(fēng)過(guò)程中產(chǎn)生的湍流，導(dǎo)致PM懸浮在空氣中的持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)，從而導(dǎo)致機(jī)械通風(fēng)豬舍內(nèi)PM排放率較高[20,22]。

牛羊舍中的較低PM質(zhì)量濃度主要與開(kāi)放式自然通風(fēng)畜舍較高的通風(fēng)率有關(guān)[16,51]。牛的活動(dòng)是導(dǎo)致PM10質(zhì)量濃度升高的主要因素，但對(duì)PM2.5質(zhì)量濃度沒(méi)有明顯影響，此外，PM10質(zhì)量濃度受到環(huán)境因素影響，通常較高的溫度導(dǎo)致空氣干燥，空氣顆粒物更容易懸浮在空氣中，PM2.5的質(zhì)量濃度與溫度之間具有較高的正相關(guān)性，隨相對(duì)濕度增加而降低[14,17]。自然通風(fēng)牛羊舍中PM2.5排放與風(fēng)速呈正相關(guān)，在較高的風(fēng)速條件下空氣中 PM2.5懸浮時(shí)間延長(zhǎng)，同時(shí)空氣交換率增加加速了PM2.5的排放，風(fēng)速對(duì)PM10質(zhì)量濃度的影響通常弱于環(huán)境條件和動(dòng)物活動(dòng)的影響[18,49]。

3 畜禽舍顆粒物控制工程技術(shù)與裝備

通過(guò)改善畜禽養(yǎng)殖工藝，優(yōu)化動(dòng)物飼養(yǎng)過(guò)程管理可以降低顆粒的排放，此外，建立畜禽養(yǎng)殖過(guò)程顆粒物控制技術(shù)和設(shè)備系統(tǒng)是降低養(yǎng)殖過(guò)程顆粒物排放的重要手段。目前主要的控制技術(shù)有空氣過(guò)濾除塵技術(shù)、空氣洗滌除塵技術(shù)、噴霧除塵技術(shù)和靜電除塵技術(shù)等。

3.1 空氣過(guò)濾除塵技術(shù)與裝備

空氣過(guò)濾除塵技術(shù)與裝備是通過(guò)在畜禽舍排風(fēng)處建造擋風(fēng)墻或者植物緩沖區(qū)，使氣流改變方向，通過(guò)離心力的原理，進(jìn)而使PM在氣流通過(guò)擋風(fēng)墻或者植物緩沖區(qū)沉降，以達(dá)到除塵的目的。擋塵墻是指用于畜禽舍排風(fēng)扇的下風(fēng)向，以減少氣流前進(jìn)動(dòng)量沉淀顆粒物的裝置。擋塵墻需要使用能夠抗風(fēng)的金屬框架固定，通常選用抗紫外線防水布、活性炭纖維或者秸稈、雜草等作為擋塵墻的材料，擋塵墻通常安裝在排氣扇后3～10 m 處，高度為3～5 m[54]，安裝布局見(jiàn)圖3。此外，在畜禽舍排風(fēng)扇的下風(fēng)向通過(guò)種植植物(通常由喬木、灌木和草組成)建立植物緩沖區(qū)，可以有效降低畜禽舍內(nèi)顆粒物的排放，研究結(jié)果顯示空氣過(guò)濾除塵技術(shù)與裝備的顆粒物去除效率為21%～74%[55-56]?？諝膺^(guò)濾除塵技術(shù)與裝備的顆粒物去除效率受到阻擋材料結(jié)構(gòu)、孔隙率、位置因素以及植物種類的影響。與其他技術(shù)相比，空氣過(guò)濾除塵技術(shù)與裝備成本相對(duì)較低，但擋塵墻長(zhǎng)期使用易堵塞，需要定期清理?yè)鯄m墻的表面，植物緩沖區(qū)內(nèi)需要定期清理雜草，保證種植植物成活。

圖3 畜禽舍擋塵墻安裝示意圖

3.2 空氣洗滌除塵技術(shù)與設(shè)備

空氣洗滌除塵技術(shù)與設(shè)備主要用于對(duì)排出畜舍的空氣進(jìn)行過(guò)濾，是在密閉空間通過(guò)噴淋系統(tǒng)或過(guò)濾組件(陶瓷填料或者玻璃纖維)收集顆粒物并去除養(yǎng)殖場(chǎng)空氣污染物的技術(shù)[57]。洗滌除塵設(shè)備的尺寸取決于PM質(zhì)量濃度以及排氣量，設(shè)計(jì)需要滿足最大的氣流速率，顆粒物去除效率受到氣流方向、洗滌液組合物、液氣比和空氣停留時(shí)間的影響[58]。空氣洗滌除塵設(shè)備中通常使用橫流式、逆流式和并流式3種氣流配置(圖4)。

圖4 空氣洗滌除塵設(shè)備的氣流配置結(jié)構(gòu)示意圖

橫流式洗滌除塵設(shè)備中，排出空氣與淋洗液成直角流動(dòng)，該方式空氣停留時(shí)間較短。而并流式洗滌除塵設(shè)備中，排出空氣與淋洗液沿相同方向流動(dòng)，該方式可以最大限度地減少堵塞。目前在洗滌除塵設(shè)備中通常使用橫流式和并流式。逆流式理論上是氣體吸收的最佳配置，但存在堵塞問(wèn)題，逆流式通常用于含有濾床的洗滌除塵設(shè)備[59]。

洗滌液pH值不影響PM的去除，水可以去除畜禽設(shè)施中的大部分污染物，當(dāng)去除多種污染物時(shí)，洗滌除塵設(shè)備通常設(shè)置多級(jí)洗滌空氣洗滌器，增設(shè)酸性洗滌(硫酸)模塊增加NH3的吸收，增設(shè)堿性洗滌液(次氯酸)增加H2S去除效率[60]。隨著空氣在洗滌除塵設(shè)備系統(tǒng)內(nèi)停留時(shí)間的增加，PM去除效率也會(huì)增加，洗滌除塵設(shè)備空氣停留時(shí)間為0.4～8.0 s[59]。洗滌液流速與通過(guò)洗滌器的空氣流速之比影響洗滌除塵設(shè)備運(yùn)行效率，為提高PM的去除效率，液氣比通?？刂圃?×10-6至4×10-4之間[61]。洗滌除塵設(shè)備可以有效去除PM和其他空氣污染物(NH3和H2S)，但由于其較高的壓隕和相對(duì)較高的投資成本、運(yùn)行成本，在畜禽養(yǎng)殖設(shè)施中的使用受到限制。目前FarmAir 公司、Inno+公司和IPT公司生產(chǎn)的畜禽舍空氣洗滌除塵設(shè)備在畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)已經(jīng)應(yīng)用，PM的去除效率為50%～90%[62]。風(fēng)機(jī)出口風(fēng)速大于4.0 m/s[63]，不同厚度的空氣洗滌器組件以及級(jí)數(shù)影響PM的去除效率，雖然增加洗滌器級(jí)數(shù)和厚度能夠提高PM的去除效率，但導(dǎo)致壓損增加，通風(fēng)效率降低。需要進(jìn)一步開(kāi)發(fā)成本低、效率高、對(duì)軸流風(fēng)機(jī)運(yùn)行無(wú)顯著影響的洗滌除塵設(shè)備。

3.3 噴霧除塵技術(shù)與設(shè)備

噴霧除塵的原理是利用高壓或者高速氣流的分裂作用將少量液體(水、除臭劑、油或者油水混合物)破碎形成細(xì)小霧滴，并在整個(gè)畜禽舍中均勻分布與顆粒物結(jié)合，通過(guò)重力沉降凝結(jié)達(dá)到去除顆粒物的目的。目前畜禽養(yǎng)殖過(guò)程主要的噴霧裝備包括高壓噴霧[64]、高速氣流噴霧[65]系統(tǒng)，高壓噴霧系統(tǒng)主要應(yīng)用于水和油水混合物的霧化，高速氣流噴霧系統(tǒng)主要應(yīng)用于油的霧化(圖5)。

圖5 噴霧除塵系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

噴霧除塵霧滴直徑通常小于122 μm，高壓噴霧系統(tǒng)壓力通常大于5.00 MPa，液體流量根據(jù)噴頭孔徑大小通?？刂圃?.5～12.0 L/h；高速氣流噴霧系統(tǒng)空氣管路壓力通常大于0.20 MPa，液體管路壓力通常大于0.35 MPa，液體流量為10.5～19.2 L/h；噴霧系統(tǒng)在畜禽舍的安裝高度在2.5 m至3.0 m之間，噴霧距離大于1.5 m。研究結(jié)果顯示，油水混合噴霧可降低家禽舍內(nèi)PM10和PM2.5的質(zhì)量濃度和排放，霧滴直接噴在墊料上，不會(huì)對(duì)動(dòng)物產(chǎn)生影響，肉雞和蛋雞舍PM10排放量分別減少55%～85%和25%～40%[66]。噴霧除塵技術(shù)與設(shè)備系統(tǒng)相對(duì)成熟，可以廣泛應(yīng)用于自然/機(jī)械通風(fēng)畜禽舍內(nèi)外以及堆肥車間的PM控制、消毒和夏季降溫，但是可能導(dǎo)致畜禽舍內(nèi)濕度增加等問(wèn)題。目前研究結(jié)果顯示，降低噴霧頻率不僅可以有效降低舍內(nèi)PM的質(zhì)量濃度，避免濕度過(guò)高對(duì)畜禽的影響，同時(shí)降低使用過(guò)程耗水量大的問(wèn)題[67]。

3.4 靜電除塵技術(shù)與設(shè)備

靜電除塵技術(shù)的工作原理是畜禽舍顆粒物經(jīng)過(guò)高壓靜電場(chǎng)時(shí)與負(fù)離子結(jié)合帶上負(fù)電后，在陽(yáng)極表面放電而沉積，實(shí)現(xiàn)顆粒物去除[68-69]。目前畜禽養(yǎng)殖過(guò)程靜電除塵技術(shù)多采用空氣負(fù)離子發(fā)生系統(tǒng)，該系統(tǒng)由兩排串聯(lián)負(fù)直流電離單元組成，電離單元由空氣負(fù)離子發(fā)生器和接地收集板組成，沿著畜禽舍長(zhǎng)度方向安裝，懸掛在畜禽舍上方約2.50 m處，放電電極采用導(dǎo)電管，其尖點(diǎn)間距為2.54 cm。該電極連接到高壓電源，以產(chǎn)生高密度電子陣列(-30 kV DC)，為確保安全，電流限制為0.7～2.0 mA[70-71]。目前EPI Air公司生產(chǎn)的靜電除塵設(shè)備已經(jīng)在商業(yè)化養(yǎng)殖場(chǎng)進(jìn)行了應(yīng)用，靜電除塵技術(shù)可以改善畜禽舍內(nèi)環(huán)境質(zhì)量并提高動(dòng)物的生產(chǎn)效率[72]。安裝應(yīng)用見(jiàn)圖6。研究結(jié)果顯示，采用靜電除塵技術(shù)的肉雞舍內(nèi)PM10和PM2.5的排放量分別降低約36%和10%[66]。

圖6 靜電除塵設(shè)備工作示意圖

靜電除塵技術(shù)與設(shè)備可以廣泛應(yīng)用于自然/機(jī)械通風(fēng)畜禽舍內(nèi)外PM控制，但是應(yīng)用過(guò)程中畜禽舍內(nèi)顆粒物通常收集至電極、天花板、地面或其他金屬表面上，清理過(guò)程導(dǎo)致二次揚(yáng)塵等問(wèn)題，同時(shí)由于受到自身結(jié)構(gòu)、供電裝置和風(fēng)速的影響，通風(fēng)量較大的畜舍PM去除效率受到限制。將該技術(shù)結(jié)合空氣過(guò)濾技術(shù)與裝備使用，可有效提高顆粒物去除效率，同時(shí)避免二次揚(yáng)塵對(duì)動(dòng)物的影響。

4 小結(jié)

畜禽養(yǎng)殖過(guò)程產(chǎn)生大量的顆粒物，畜禽種類、養(yǎng)殖工藝、地板類型以及環(huán)境條件是影響畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)顆粒物質(zhì)量濃度分布和排放的重要因素。其中，不同畜禽種類養(yǎng)殖墊料的使用是導(dǎo)致顆粒物質(zhì)量濃度和排放增加的主要因素，家禽墊料平養(yǎng)和棲架飼養(yǎng)條件下顆粒物的質(zhì)量濃度和排放率最高。

畜禽養(yǎng)殖過(guò)程顆粒物控制技術(shù)與設(shè)備發(fā)展對(duì)優(yōu)化畜禽養(yǎng)殖環(huán)境管理和提升畜禽養(yǎng)殖業(yè)可持續(xù)發(fā)展水平具有重要意義。通過(guò)改善養(yǎng)殖墊料的應(yīng)用和管理，優(yōu)化畜禽舍通風(fēng)，應(yīng)用噴霧和靜電除塵裝備，可以有效改善畜禽舍內(nèi)外環(huán)境質(zhì)量?？諝膺^(guò)濾和洗滌裝備，雖然無(wú)法改善畜舍內(nèi)的空氣質(zhì)量，但可以降低PM排放對(duì)環(huán)境的影響。為滿足規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖場(chǎng)對(duì)環(huán)境質(zhì)量控制技術(shù)與裝備的需求，在未來(lái)技術(shù)發(fā)展方向上，加大畜禽低污染排放養(yǎng)殖工藝與配套設(shè)備、過(guò)程控制設(shè)備和末端減排設(shè)備的研究，開(kāi)發(fā)適合特定區(qū)域畜禽生產(chǎn)工藝和動(dòng)物類型的最佳顆粒物控制技術(shù)與設(shè)備系統(tǒng)，并建立相關(guān)控制技術(shù)與配套設(shè)備系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，提高設(shè)備系統(tǒng)的技術(shù)適用性和經(jīng)濟(jì)性，促進(jìn)環(huán)境質(zhì)控制技術(shù)與設(shè)備的推廣應(yīng)用。