豬舍集中通風(fēng)的排氣過濾技術(shù)要點(diǎn)

訾春波

（天津三友奧特豐機(jī)電設(shè)備有限公司，天津 西青 300385）

1 前言

除了糞污以外，豬舍排出的氣體，其實(shí)也同樣是豬場(chǎng)的主要污染物之一。一般情況下，我們?cè)陔x豬場(chǎng)幾公里遠(yuǎn)的地方，就能夠聞到養(yǎng)豬場(chǎng)里的氣味，即便是在封閉貯存糞污的豬場(chǎng)，這一氣味仍然會(huì)對(duì)在養(yǎng)豬場(chǎng)工作的人員，以及周邊的居民造成影響。

我國(guó)在2001年頒布實(shí)施的《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18596-2001中）就明確規(guī)定：惡臭氣體的最高允許排放濃度為70（無量綱）[1]。鑒于目前國(guó)內(nèi)的養(yǎng)殖企業(yè)中，只有極少一部分養(yǎng)殖場(chǎng)在有意識(shí)地對(duì)氣體排放進(jìn)行簡(jiǎn)單過濾處理，而國(guó)內(nèi)外環(huán)保政策對(duì)企業(yè)的環(huán)保要求卻日趨嚴(yán)格，所以如何減少甚至是消除豬舍排出的氣體污染物，已經(jīng)逐漸成為了當(dāng)下人們興建豬場(chǎng)前需要認(rèn)真考慮的問題。

2 豬舍氣體排放物的處理方式

豬舍內(nèi)的氣體污染物（以下簡(jiǎn)稱廢氣），主要包括二氧化碳、氨氣、硫化氫及粉塵顆粒。這些物質(zhì)混合后之所以會(huì)產(chǎn)生臭味，其實(shí)是經(jīng)歷了非常復(fù)雜的相互作用。國(guó)外的一些研究資料表明，糞便所產(chǎn)生出的臭氣，是許多單一臭氣物質(zhì)混雜相互作用的產(chǎn)物，來源與畜禽的體味、腐爛變質(zhì)的飼料、舍內(nèi)糞便的厭氧分解等等都有關(guān)系[2]。而國(guó)內(nèi)研究人員也對(duì)這個(gè)課題進(jìn)行了很多研究，如蒲施樺等人就將去除畜禽舍廢氣的方法總結(jié)為了三大類：物理法（掩蓋法、吸附法、稀釋擴(kuò)散法）、化學(xué)法（吸收、氧化）和生物法（過濾、堆肥、土壤）。同時(shí)，他們還提出了兩類臭氣控制措施：一是在源頭上控制，減少臭氣的產(chǎn)生；二是從傳播途徑上，控制臭氣的擴(kuò)散[3]。

豬舍除臭設(shè)備就是利用以上方法，再把設(shè)備設(shè)置安裝在豬舍通風(fēng)系統(tǒng)里，從國(guó)外豬場(chǎng)最近幾年的實(shí)際發(fā)展情況來看，中央集中式通風(fēng)及過濾系統(tǒng)是應(yīng)用最為廣泛的解決方案。

3 “中央集中式通風(fēng)及過濾系統(tǒng)”的方案優(yōu)勢(shì)

豬舍的建造方案主要被分為“獨(dú)棟式”和“單元式”兩種，而綜合采用兩種方案的“大棟小單元”，則是近幾年的主流建造方式。通常來說，這種單元式結(jié)構(gòu)的豬舍，每個(gè)單元的通風(fēng)系統(tǒng)都是各自獨(dú)立的。所以，最簡(jiǎn)單粗暴的做法就是在每個(gè)單元上，都做一套廢氣過濾裝置，也就是“獨(dú)立單元式廢氣處理”（見圖1、圖2）。

圖1 獨(dú)立單元廢氣處理模式

圖2 獨(dú)立單元廢氣處理實(shí)景

很顯然，這樣做在成本上是非常不劃算的。不僅如此，由于在實(shí)際操作過程中，為了降低成本，工人通常會(huì)把過濾裝置，連接在冬季最小通風(fēng)和過渡通風(fēng)的風(fēng)機(jī)階段中，因此，這種方案也無法徹底將廢氣處理掉。從理論上說，這種方式更適合于舊舍的改造。

而相對(duì)的，如果能夠先把各個(gè)單元所需排出的廢氣聚集到一起，然后再集中處理，那么，無論是從成本還是效果上考慮，這種方式都要優(yōu)于前者，而這也正是“中央集中式通風(fēng)過濾處理”的設(shè)計(jì)思路。

從具體實(shí)現(xiàn)方式上來說，首先，我們需要在豬舍的天花板空間內(nèi)部，做一條通風(fēng)道，來連接各個(gè)單元的排風(fēng)口；之后，根據(jù)每個(gè)單元的最大通風(fēng)量，計(jì)算出所需風(fēng)機(jī)的數(shù)量；最后，按照實(shí)際需求，將風(fēng)機(jī)安裝在豬舍的一端或兩端，再把空氣過濾裝置安放在風(fēng)機(jī)的前端或者后端，“中央集中通風(fēng)及過濾系統(tǒng)”就組裝完成了（見圖3）。

4 系統(tǒng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)要點(diǎn)

4.1 單元排風(fēng)的控制

雖然集中通風(fēng)把各個(gè)單元排除的廢氣集中在一起，但每個(gè)單元的排風(fēng)量并不是相同的，為了獨(dú)立控制每個(gè)單元的排風(fēng)量，需要排風(fēng)裝置具有調(diào)節(jié)功能，目前有兩種這樣的裝置，一種是測(cè)量風(fēng)機(jī)（Measuring Fan）（見圖 4），另外一種是根據(jù)壓力調(diào)節(jié)的排風(fēng)閥（見圖5）。

測(cè)量風(fēng)機(jī)是根據(jù)風(fēng)機(jī)葉片的轉(zhuǎn)速計(jì)算出實(shí)際排風(fēng)量，轉(zhuǎn)速越高代表著排氣量越大，當(dāng)中央控制電腦接收到轉(zhuǎn)速的信號(hào)，再根據(jù)設(shè)定的需求排風(fēng)量輸出一個(gè)信號(hào)控制直流24 V的閥門電機(jī)，以調(diào)整閥門板開啟的角度。壓力控制風(fēng)閥采集的是單元內(nèi)和中央排風(fēng)通道之間的壓力差信號(hào)，因?yàn)閴毫Σ詈惋L(fēng)閥排風(fēng)速度之間有邏輯關(guān)系：

因而當(dāng)中央控制電腦收到壓力差信號(hào)后，同樣也是根據(jù)設(shè)定的需求排風(fēng)量輸出一個(gè)信號(hào)控制直流24 V的閥門電機(jī)，調(diào)整閥門板開啟的角度。

圖3 中央通風(fēng)方式示意

圖4 測(cè)量風(fēng)機(jī)

圖5 壓力控制風(fēng)閥

4.2 中央排風(fēng)通道

目前實(shí)際使用的中央排風(fēng)通道都是設(shè)計(jì)在整個(gè)豬舍的吊頂空間里的，簡(jiǎn)單的就把整個(gè)吊頂空間都作為中央排風(fēng)通道，更多的是單獨(dú)做一個(gè)密封的中央通風(fēng)道，截面形狀也有矩形、菱形、梯形等樣式。見圖6，建議采取單獨(dú)做風(fēng)道這種方式。

圖6 中央排風(fēng)道截面樣式

圖7 中央通風(fēng)道實(shí)景

雖然截面形狀不同，但風(fēng)道的截面積都是按舍內(nèi)所有單元排風(fēng)量的綜合起來設(shè)計(jì)計(jì)算的，通常中央排風(fēng)道的截面風(fēng)速按照3 m/s設(shè)計(jì)的，因此單獨(dú)做風(fēng)道截面積會(huì)精確，風(fēng)速就會(huì)控制的精準(zhǔn)一些。風(fēng)速低于3 m/s那么風(fēng)道截面積需要做的更大，建造上成本要增加；風(fēng)速高于3 m/s時(shí)不但造成排風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)阻太大，而且對(duì)每個(gè)單元的排風(fēng)量控制的難度加大。

舉例：整個(gè)豬舍有10個(gè)單元（育肥舍），每個(gè)單元的最大排風(fēng)量為20000 m3/h，那么10個(gè)單元的總排風(fēng)量為：

10×20000=200000 m3/h

中央風(fēng)道的截面積就是：

200000(m3/h)÷3 (m/s)÷3600=18．5 m2

那么風(fēng)道的截面積為19～20 m2就適合。

中央排風(fēng)通道要做好材料縫隙的密封，如果通道內(nèi)氣體泄漏量過多，那么豬舍內(nèi)的排氣量就不可控，甚至失效。圖7中，可以看見通風(fēng)中央集中排風(fēng)道內(nèi)壁各個(gè)接口，噴涂了聚氨酯的填縫劑。另外圖片中還可以看出通道內(nèi)安裝了照明裝置，這是因?yàn)橹醒肱棚L(fēng)通道在使用一段時(shí)間后必須要對(duì)通道進(jìn)行清潔，這樣就要求整個(gè)通道的地面有足夠的強(qiáng)度，在人員進(jìn)去后能夠保證人身安全。在建成的實(shí)例中，還有在通道內(nèi)設(shè)置了紫外線燈，是為了殺滅通道內(nèi)沉積粉塵中的有害細(xì)菌，防止通道內(nèi)細(xì)菌過度繁殖增生。

4.3 排風(fēng)用風(fēng)機(jī)

中央集中排風(fēng)方式的排風(fēng)風(fēng)機(jī)安裝在豬舍山墻上（見圖8）。不同于一般養(yǎng)殖業(yè)的軸流負(fù)壓風(fēng)機(jī)（通常工作壓力區(qū)間在-（15～50）Pa之間），中央集中排風(fēng)方式的風(fēng)機(jī)要選擇負(fù)壓值更大一些的軸流風(fēng)機(jī)，基本上工作負(fù)壓處于50～100 Pa之間，因此要選擇工作負(fù)壓范圍在0～150 Pa之間的高壓軸流風(fēng)機(jī)（見圖9）。

4.4 單元送風(fēng)方式

設(shè)計(jì)中央集中通風(fēng)的出發(fā)點(diǎn)是為了后端加排氣過濾系統(tǒng)，因此，排風(fēng)量的控制也是這種方式切實(shí)可行的關(guān)鍵點(diǎn)之一，原則上是要用最優(yōu)化的氣流組織方式，采用最小的換氣量，從而為后端處理降低負(fù)荷。如果按傳統(tǒng)的混合通風(fēng)方式通常換氣量是很大的，以1頭妊娠母豬為例，以天花板進(jìn)氣混合方式，夏季的參考進(jìn)風(fēng)量為300 m3/h（歐洲標(biāo)準(zhǔn)），那么1臺(tái)處理量為100000 m3/h的廢氣凈化設(shè)備，僅可滿足330頭妊娠母豬的需要。但假如采用地下進(jìn)風(fēng)置換通風(fēng)模式計(jì)算，每頭妊娠母豬夏季參考換氣量為200 m3/h（荷蘭廠家標(biāo)準(zhǔn)），比天花板進(jìn)風(fēng)混合通風(fēng)的換氣量減少了30%以上，1臺(tái)處理量為100000 m3/h的廢氣凈化設(shè)備，就可以滿足500頭妊娠母豬的處理量需要。因此，目前中央集中排風(fēng)方式都是按地下進(jìn)風(fēng)置換通風(fēng)模式來設(shè)計(jì)的，置換通風(fēng)的主要優(yōu)點(diǎn)就是可以減少風(fēng)量負(fù)荷，并且可以讓豬只首先呼吸到未混合的新鮮空氣。

地下進(jìn)風(fēng)通道因?yàn)楹拓i舍的糞池是并列的，不但造成糞池建造成本的增加，而且在設(shè)計(jì)時(shí)不可避免和糞池的布局面積發(fā)生矛盾，目前合理的地道進(jìn)風(fēng)通道的進(jìn)氣口設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為1 m3進(jìn)氣量需要1．5～ 3 cm2，即截面風(fēng)速在 1 m/s和2 m/s之間；另外重要一點(diǎn)，通風(fēng)道和糞池壁、過道表面間要做隔熱保溫設(shè)計(jì)，避免和糞池之間有熱交換，造成進(jìn)氣溫度變化。

地下進(jìn)風(fēng)置換通風(fēng)方式目前沒有標(biāo)準(zhǔn)化程序化的設(shè)計(jì)方法，而且這種通風(fēng)方式去除熱負(fù)荷的能力相對(duì)較小，除濕的能力也偏弱，受地域氣候的影響比較大，并不是所有地方都適合這種通風(fēng)方式，極端天氣下進(jìn)氣需要采取經(jīng)過預(yù)熱或預(yù)冷，才能達(dá)到置換通風(fēng)的效果。因此還是需要請(qǐng)有經(jīng)驗(yàn)的專家和團(tuán)隊(duì)進(jìn)行設(shè)計(jì)更有把握。

圖8 中央集中通風(fēng)方式風(fēng)機(jī)安裝

圖9 高壓軸流風(fēng)機(jī)

4.5 集中排氣凈化裝置的安裝

有關(guān)豬舍排氣凈化裝置（air washer system）的內(nèi)容很多，在這里只是簡(jiǎn)要介紹一下，排氣凈化處理工藝前文已介紹，完整的處理就是把物理處理、化學(xué)處理和生物處理3種處理工藝集中在一套設(shè)備里，低標(biāo)準(zhǔn)的（比如只強(qiáng)調(diào)氨的去除率）就可以省掉生物處理這個(gè)環(huán)節(jié)。豬舍排氣凈化裝置目前還未統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，不同廠家的規(guī)格參數(shù)是不一致的，一般都是按處理量和處理后廢氣濃度來設(shè)定規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)，因此不但需要根據(jù)豬舍的總排風(fēng)量選擇不同廠家不同規(guī)格，而且需要根據(jù)對(duì)處理后排放氣體的濃度要求來選擇規(guī)格型號(hào)，同等體積的設(shè)備如果排氣濃度的要求標(biāo)準(zhǔn)有高有低，那么單位時(shí)間所處理的排氣量也是不同的。集中排氣方式的廢氣處理裝置的體積都比較大，一般都要設(shè)計(jì)在豬舍的一端（見圖10），要根據(jù)設(shè)備廠家的安裝要求在設(shè)計(jì)豬舍之初就要預(yù)留出位置。如圖示11，設(shè)備和風(fēng)機(jī)的位置要保持5 m的距離。

圖10 集中排氣凈化裝置的安裝實(shí)景

圖11 集中排氣凈化裝置的安裝圖示

5 結(jié)論

1）中央集中排氣方式是與集中排氣凈化設(shè)備結(jié)合最有效的處理方式之一；

2）中央集中排氣方式要確保足夠的中央通道面積和良好的密封；

3）要設(shè)計(jì)好單元內(nèi)的氣流組織和進(jìn)氣口面積；

4）要根據(jù)豬舍的排風(fēng)量及廢氣指標(biāo)選擇排氣凈化設(shè)備；

5）中央集中排氣方式及廢氣處理方式，設(shè)計(jì)復(fù)雜，而且并不適應(yīng)所有的地區(qū)，要慎重選擇。