近年来养殖业不断发展,全球生猪养殖规模不断增加,规模化猪场越来越多,随之而来的是猪场环境污染问题。环境污染不仅影响人类的身体健康、日常生活和地球生态,也会给猪场带来严重损失。规模化猪场的环境污染主要来自于猪场臭气的集中排放以及处理方式不当。猪只长期处于环境污染条件下可能会导致呼吸道疾病,影响其生长繁殖性能,因此规模化猪场臭气收集与处理对猪场生产及经济效益至关重要。本文主要综述了猪场臭气污染来源、臭气主要成分以及猪场臭气收集与处理措施,旨在为更好地管理猪场、减少环境污染提供建议和方法。

1 猪场臭气来源及危害

猪场臭气与饲养方式、饲料残渣、圈舍卫生及粪污处理有关,其主要成分包括100多种有毒有害气体,如氨气(NH3)、硫化氢(H2S)及甲烷(CH4)等。有研究发现,猪场粪便量占我国畜禽粪便总量的一半,氮排放量中氨占首位。研究发现高浓度NH3可能会引起猪呼吸疾病及全身病变,包括中毒性心肌损伤、肝病、肺炎、肾炎等,长期的低浓度NH3条件则会引起猪只食欲下降、降低其抵抗力;H2S可能会导致细胞呼吸功能障碍,导致组织缺氧。含硫臭气容易被人和动物呼吸道黏膜吸收,对人体及动物的黏膜有刺激作用,导致呼吸道疾病发生,严重时影响猪只的生长繁殖性能,降低生产效益。并且这些臭气也是主要的温室气体,排放进入大气后,对人体和动物有害。

2 猪场臭气收集与处理

根据猪场臭气的来源,可以从臭气源头、传播过程和排放等环节进行臭气处理工作,如调整饲料配方,减少新鲜粪便臭气的产生;注意圈舍卫生,改变猪场清粪方式,及时清粪,防止臭气蓄积,粪污二次处理产生沼气用于猪场生产生活;采用微生物发酵方式,增加发酵垫料,降解臭气;引进智能化环境控制系统,通过加强猪场硬件设施缓解猪场臭气产生、及时清除臭气等。

2.1 调整饲料配方

研究表明,饲喂低蛋白日粮可以明显降低猪场氮排放量,提高饲料中氮的利用率。黄健等研究发现,随着日粮蛋白水平的降低,猪血浆尿素氮水平显著降低,猪舍内氨气浓度显著降低。猪肠道微生物在日粮蛋白的降解中发挥很大作用,有研究发现,不同蛋白含量日粮饲喂的仔猪肠道微生物菌群不同,因此,改善肠道微生物区系会提高宿主对蛋白质氨基酸的利用率,减少尿氮产生。Cho等发现低蛋白日粮可以减少吲哚、短链脂肪酸等臭气物质的生成,并且这一结果与肠道微生物菌群变化显著相关。含硫臭气的减少可以通过减少饲粮中的含硫物质、添加益生菌制剂等方法。添加可发酵碳水化合物可以改变大肠微生物的发酵方式,减少臭气产生。蔡迪通过试验证明乳酸菌、酵母菌和芽孢杆菌三个菌株的饲喂型除臭剂能有效减少猪粪便中的氨含量。盛清凯的研究证明,饲喂发酵饲料能显著降低粪臭素浓度,减少臭气。王金旭等发现断奶仔猪日粮中添加植物提取物和酶制剂显著减少猪舍内有害气体。可以看出降低日粮蛋白质浓度、添加合适的益生菌制剂、植物提取物、饲料添加剂等对于降低有害气体浓度,提高氮利用率有重要作用。

2.2 猪舍粪污处理

研究证明及时清除粪便和饲料残渣、改变粪污处理工艺能有效减少猪舍有害气体产生。薛云等研究发现水泡粪处理的猪场臭气浓度较干清粪猪场低。衡南县某猪场猪舍使用漏粪板,让尿、粪和污水泡在一起,一周排放一次,集中收集粪污,对收集的粪污进行干湿分离,干粪进行高温发酵或堆肥发酵用于附近草场和农户施肥,粪水污水等经厌氧发酵和多次处理消毒达到污水排放标准后再进行排放。该猪场对粪污的处理可以有效减少臭气污染,还能废物利用,变废为宝,但是有研究发现,提高水泡粪的清粪频率,能有效降低氨气排放。也可集中收集粪便,在对粪污进行处理时保证密闭条件防止臭气扩散,同时添加除臭剂,减少臭气。此外,丁琳等在猪舍集粪处使用的二氧化钛(TiO2)玻璃为介质的减臭设备降低臭气效果明显。生态养殖模式中的漏粪地板-人工刮粪/自动刮粪、尿泡粪、种养结合等模式由于清粪频率高或者在新鲜粪尿外形成膜等,从源头减少臭气排放。益生菌自动喷雾系统通过将益生菌均匀喷洒在猪舍内,益生菌与臭气、粪便结合,快速降解粪污,减少臭气产生。国外学者设计了一种粪坑再循环系统(CPRS),在对粪污进行好氧处理后,进行粪坑再循环利用,对改善舍内空气质量、降低猪舍内外有害气体浓度有明显效果。生物液态循环系统能有效降低氨、甲烷等气体的排放,减少猪场恶臭产生。

对猪舍粪污进行无害化处理、资源化利用,能降低舍内臭气蓄积。猪舍粪污无害化处理和资源化利用主要包括固液分离、厌氧发酵、污水处理等。将收集的粪污进行固液分离,固体粪渣用于堆肥处理或发酵处理,可以制成有机肥;液态污水则进行厌氧发酵处理,产生沼气等可再生资源,用于发电及生产生活。

2.3 微生物发酵垫料床

采用微生物发酵垫料床,粪便和垫料混合后,垫料中的复合微生物发挥作用,将粪便转化成无臭无害的物质,有效减少猪舍臭气。在使用微生物发酵垫料之前,要注意垫料和复合微生物制剂铺设方法,正确方法是垫料和微生物制剂逐层铺设,一层垫料一层微生物制剂,铺设完成后,使其充分发酵。同时,还需注意,微生物发酵垫料床在使用中要定期维护,及时补充微生物制剂。

2.4 猪舍环境管理

规模化猪场的环境控制可有效减少臭气排放。安装通风装置,加强猪舍通风换气,有助于减少猪舍内臭气蓄积,降低疾病发生率。目前的猪舍臭气处理系统,是在风机末端增设除臭室、安装喷淋、过滤墙进行过滤除臭,过滤墙是通过物理、化学或生物过滤方法排出猪舍异味,而喷淋装置和湿帘与舍内排出的臭气充分接触,达到净化粉尘和臭气的作用。王学敏等设计了一种大型连体猪舍臭气多级处理系统,该系统由除臭室、过滤墙、高压喷雾装置、负压风机和智能监管系统组成,对猪舍产生的臭气进行多级净化处理,降解有害气体,有效降低臭气浓度,提高环境质量,保证人猪健康。但是过度通风会使猪舍温度降低,因此在考虑通风时,也应一并考虑温度的影响。有研究表明,通风量一定时,温度越高,猪舍内臭气浓度越高,猪舍温度达到25℃时,舍内臭气浓度明显上升。添加除臭剂能有效降低有害气体浓度,常用除臭剂有物理、化学和微生物三类,物理除臭剂通过吸附臭味物质,化学类除臭剂通过与含氮、含硫化合物发生化学反应从而减少臭气物质生成,微生物制剂则通过与优势菌群接触,对有害菌群产生拮抗发挥作用。Wang等以山茶花为原料构建了一种新型复合细菌除臭剂,它能有效降低粪便中产生气味的微生物和潜在病原体的丰度。另外,在猪舍周围栽植树木,形成绿化隔离带,也能有效减少臭气排出。

2.5 智能化猪场环境控制系统

智能化猪场环境控制系统主要包括空气净化系统及温湿度控制系统等,空气净化系统通过对舍内空气成分、有害气体浓度和空气流通速度进行检测,利用过滤网和高效通风设备,将猪舍内的有毒有害气体及细菌病毒等清除。经常通风有助于猪舍内气体更新,降低猪舍内有害气体浓度,减少猪呼吸道感染。适宜的温湿度不仅可以缓解猪只热应激,还可以提高其食欲和免疫力,空气质量和温湿度对猪呼吸道健康至关重要,智能化环境控制系统可以较好地调节猪舍内的空气质量和温湿度,对提高猪只免疫力具有重要作用。此外,智能化空气净化系统还可以减少人工干预,提高生产效率。

同时,智能化管理系统也存在很大问题,虽然可以减少疾病发生概率,但该系统初始建设和后期维护投入资金压力大,中小型企业、家庭猪场等无法负担,此外,高精技术人才的短缺,也使智能化系统在中小型企业及个体养殖户中无法全面推广。

2.6 末端治理

猪舍末端减排指将猪舍产生的臭气收集起来,经过处理后再排放,常用的方法是在猪舍安装挡墙或喷雾和过滤墙淋洗等。在过滤墙喷洒微生物制剂或在循环水中加入次氯酸等弱酸性液体,可以有效控制臭气排出的浓度。猪场传统的末端除臭方法有喷淋除臭、电离除臭和生物除臭三种,喷淋法成本高、消耗消耗量大;电离法除臭率较高但前期投入成本也较高;而生物除臭虽然成本低但其培养时间较长,新型的生物酵素法能有效除臭、净化舍内空气并且其投资成本较低。猪舍臭气末端治理还包括粪污处理和病死猪无害化处理,两项工作应在密闭条件下进行,有利于臭气收集和后期净化处理,处理后的臭气在达标后再排放。

3 臭气浓度检测

臭气检测系统的应用对于猪场臭气收集处理工作有指导作用。田恺等通过试验证明,Mono Trap吸附技术结合异味分析系统可以检测处理前后臭气浓度变化情况、测定臭气成分。通过实时监测场内臭气浓度、成分,能更有效地对臭气进行专门化的处理,及时改善猪舍空气质量、饲养环境,保证猪只正常生活。

4 总结

猪场臭气收集和处理技术是改善猪场环境、提高空气质量、减少环境污染、保证猪只健康的重要手段,对于提高猪场生产效益有重要作用。猪场产生的臭气对人和猪均有影响,为了减少臭气的产生和排放,可以从源头管理、过程控制和末端治理三个环节进行工作,例如减少饲粮蛋白质和氨基酸的添加量,提高猪只的氮利用率从而减少尿氮、粪氮的产生;在日粮配方中加入复合微生物制剂、植物提取物、酶制剂等,能有效减少粪便臭气物质的产生;严格把控猪舍的粪污处理,及时清粪,添加除臭剂或喷洒除臭喷雾等,减少臭味,发酵垫料床利用微生物的发酵作用,降解粪便中的臭味物质;另外,对粪污的资源化利用也非常重要,既能减少臭气又能将粪污转化成沼气和沼渣,系统化循环利用,能有效降低能源损耗,降低成本;加强猪舍环境管理,及时通风,保证猪舍适宜温度等,许多方法都能有效减少臭气的产生。同时,实时监测猪舍内空气质量、臭气浓度有助于进行环境控制,为管理工作提供指导,更好地保证猪只健康。

近年来,环境问题越来越引起人们的重视,环境污染影响方方面面。本文综述了现代化规模猪场的臭气收集处理技术,这些技术虽然可以有效降低猪舍臭气排放,但是还有亟待进步发展的地方,相信随着科技的进步和创新,未来能有更好的方法净化猪舍臭气,减小畜牧业造成的环境污染。但是,环境控制不只靠技术创新就能完成的,还需要政策引导,企业加强治理,增强养殖者和企业家的环境保护意识,这样才能实现养殖业可持续发展。

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