訾春波|猪舍集中通风与排气过滤技术要点

来源：畜牧环境与通风 2020-07-22 15:43:49| 查看：次

前言

除了粪污以外，猪舍排出的气体，其实也同样是猪场的污染物之一。一般情况下，我们在离猪场几公里远的地方，就能够闻到养猪场里的气味，即便是在封闭贮存粪污的猪场，这一气味仍然会对在养猪场工作的人员，以及周边的居民造成影响。我国在2001年颁布实施的《畜禽养殖业污染物排放标准》（GB18596-2001》中，就曾明确规定：恶臭气体的最高允许排放浓度为70（无量纲）¹。

鉴于目前国内的养殖企业，只有极少一部分在有意识地对气体排放进行简单过滤处理，而国内外政策对企业的环保要求却日趋严格，所以如何减少甚至是消除猪舍排出的气体污染物，已经逐渐成为了当下兴建猪场前，需要认真考虑的问题。

猪舍气体排放物的处理方式

猪舍内的气体污染物（以下简称废气），主要包括二氧化碳、氨气、硫化氢及粉尘颗粒。这些物质混合后之所以会产生臭味，其实是经历了非常复杂的相互作用。国外的一些研究资料表明，粪便所产生出的臭气，是许多单一臭气物质复杂相互作用的产物，来源与畜禽的体味、腐烂变质的饲料、舍内粪便的厌氧分解等等都有关系²。而国内研究人员也对这个课题进行了很多研究，如蒲施桦等人就将去除畜禽舍废气的方法总结为了三大类：物理法（掩盖法、吸附法、稀释扩散法）、化学法（吸收、氧化）和生物法（过滤、堆肥、土壤）。同时，他们还提出了两类臭气控制措施：一是在源头上控制，减少臭气的产生；二是从传播途径上，控制臭气的扩散³。

猪舍除臭设备就是利用以上方法，再把设备设置安装在猪舍通风系统里，从国外猪场最近几年的实际发展情况来看，中央集中通风及过滤系统是应用最为广泛的解决方案。

“中央集中式通风及过滤系统”的方案优势

猪舍的建造方案主要被分为“独栋式”和“单元式”两种，而综合采用两种方案的“大栋小单元”，则是近几年的主流建造方式。通常来说，这种单元式结构的猪舍，每个单元的通风系统都是各自独立的。所以，最简单粗暴的做法就是在每个单元上，都做一套废气过滤装置，也就是“独立单元式废气处理”（见图1，2）。

图1 独立单元废气处理模式

图2 独立单元废气处理实景

很显然，这样做在成本上是非常不划算的。不仅如此，由于在实际操作过程中，为了降低成本，工人通常会把过滤装置，连接在冬季最小通风和过渡通风的风机阶段中，因此，这种方案也无法彻底将废气处理掉。从理论上说，这种方式更适合于旧舍的改造。而相对的，如果能够先把各个单元所需排出的废气聚集到一起，然后再集中处理，那么很显然，无论是从成本还是效果上考虑，这种方式都要优于前者，而这也正是“中央集中式通风过滤处理”的设计思路。

从具体实现方式上来说，首先，我们需要在猪舍的天花板空间内部，做一条通风道，来打通各个单元的排风口；之后，根据每个单元的最大通风量，计算出所需风机的数量；最后，按照实际需求，将风机安装在猪舍的一端或两端，再把空气过滤装置安放在风机的前端或者后端，“中央集中通风及过滤系统”就组装完成了。

图3中央通风方式示意

系统技术实现要点

a. 单元排风的控制

虽然集中通风把各个单元的排除的废气集中在一起，但每个单元的排风量并不是相同的，为了独立控制每个单元的排风量，需要排风装置具有调节功能，目前有两种这样的装置，一种是测量风机（Measuring Fan）（图4），另外一种是根据压力调节的排风阀（图5）。

图4测量风机

图5压力控制风阀

测量风机是根据风轮叶片的转速计算出实际排风量，转速越高代表着排气量越大，当中央控制电脑接收到转速的信号，再根据设定的需求排风量输出一个信号控制直流24V的阀门电机，调整阀门板开启的角度。压力控制风阀采集的是单元内和中央排风通道之间的压力差信号，因为压力差和风阀排风速度之间有逻辑关系（v=i（2P/ρ）^1/2），V：风速；P；压力差；ρ：气体密度），因而当中央控制电脑收到压力差信号后，同样也是根据设定的需求排风量输出一个信号控制直流24V的阀门电机，调整阀门板开启的角度。

b. 中央排风通道

目前实际使用的中央排风通道都是设计在整个猪舍的吊顶空间里的，简单的就把整个吊顶空间都作为中央排风通道，更多的是单独做一个密封的中央通风道，截面形状也有矩形、菱形、梯形等样式，建议采取单独做风道这种方式。

图6中央通风道实景

虽然截面形状不同，但风道的面积都是按舍内所有单元排风量的综合起来设计计算的，通常中央排风道的截面风速按照3m/s设计的，因此单独做风道截面积会精确，风速就会控制的精准一些。低于3m/s那么风道截面积需要做的更大，建造上成本要增加；大于3m/s的话不但造成排风系统风阻太大，而且对每个单元的排风量控制的难度加大。举例整个猪舍有10个单元（育肥舍），每个单元的最大排风量为20000m³/h，那么10个单元的总排风量为10*20000=200000m³/h，中央风道的截面积就是200000 m³/h /3m/s /3600=18.5㎡，那么做19~20㎡就适合。

中央排风通道要做好缝隙的密封，如果通道内气体泄漏量过多，那么猪舍内的排气量就不可控，甚至失效。图6中，可以看见通中央集中排风道内壁各个接口，喷涂了聚氨酯的填缝剂。另外图片中还可以看出通道内安装了照明装置，这是因为中央排风通道在使用一段时间后必须要对通道进行清洁，这样就要求整个通道的地面有足够的强度，在人员进去后能够保证安全。在建成的实例中，还有在通道内设置了紫外线灯，是为了杀灭通道内沉积粉尘中的有害细菌，防止通道内细菌过度繁殖增生。

c. 排风用风机

中央集中排风方式的排风风机安装在猪舍山墙上（见图7），不同于一般畜牧业的轴流负压风机（通常工作压力区间在-15Pa到50Pa之间），中央集中排风方式的风机要选择负压更大一些的轴流风机，基本上工作负压处于50Pa-100Pa之间，因此要选择负工作压范围在0-150Pa之间的高压轴流风机（见图8）

图7中央集中通风方式风机安装

图8高压轴流风机

d. 单元送风方式

设计中央集中通风的出发点是为了后端做排气过滤系统，因此，排风量的控制也是这种方式切实可行的关键点之一，原则上是要用最优化的气流组织方式，采用最小的换气量，从而为后端处理降低负荷。如果按传统的混合通风方式通常换气量是很大的，以一头妊娠母猪为例，以天花板进气混合方式，夏季的参考进风量为300m³/h（欧洲标准），那么一台处理量为10万m³/h的废气净化设备，只可以满足330头妊娠母猪的需要。但假如采用地下进风置换通风模式计算，每头妊娠母猪夏季参考换气量为200m³/h（荷兰厂家标准），比天花板进风混合通风的换气量减少了30%以上，一台处理量为10万m³/h的废气净化设备，就可以满足500头妊娠母猪的处理量需要。因此目前中央集中排风方式都是按地下进风置换通风模式来设计的，置换通风的主要优点就是可以减少风量负荷，并且可以让猪只首先呼吸到未混合的新鲜空气。

地下进风通道因为和猪舍的粪池是并列的，不但造成粪池建造成本的增加，而且在设计时不可避免和粪池的布局面积发生矛盾，目前合理的地道进风通道的进气口设计标准为1m³进气量需要1.5-3cm²，即截面风速在1m/s和2m/s之间；另外重要一点，通风道和粪池壁、过道表面间要做隔热保温设计，避免和粪池之间有热交换，造成进气进气温度变化。

地下进风置换通风方式目前没有标准化程序化的设计方法，而且这种通风方式去除热负荷的能力相对较小，除湿的能力也偏弱，受地域气候的影响比较大，并不是所有地方都适合这种通风方式，极端天气下进气需要采取经过预热或预冷，才能达到置换通风的效果。因此还是请有经验的专家和团队进行设计更有把握。

e. 集中排气净化装置的安装

有关猪舍排气净化装置（airwasher system）的内容很多，在这里只是简要介绍一下，排气净化处理工艺前文已介绍，完整的处理彻底的就是把物理处理、化学处理、和生物处理三种工艺集中在一套设备里，标准低的（比如只强调氨的去除率）就可以省掉生物处理这个环节。猪舍排气净化装置目前还未统一标准，不同厂家的规格参数是不一致的，一般都是按处理量和处理后废气浓度来设定规格标准的，因此不但需要根据猪舍的总排风量选择不同厂家不同规格，而且根据对处理后排放气体的浓度的要求来选择规格型号，同等体积的设备如果排气浓度的要求标准有高有低，那么所处理的排气量也是不同的。集中排气方式的废气处理装置的体积都比较大，一般都要设计在猪舍的一端（图9），要根据设备厂家的安装要求在设计猪舍建筑之初就要预留出来。如下例设备图示，设备和风机的位置要保持5米的距离（图10）。