家禽养殖场 水线净化技术研究进展

王路晴 杨景晁 刘玮 强莉 陈甫 李福伟

摘  要：水是家禽生命活动中不可缺少的物质，饮水污染威胁着家禽的生命与健康。家禽养殖场封闭的饮水线中通常存在高水平的细菌等病原体，饮水系统的监测和净化是家禽饲养管理不可或缺的重要工作。近年来，国内外专家对水线净化方法以及水线中生物膜的形成和特点进行了相关研究，本文对相关研究进行了综述，以期让读者更好地了解水线净化研究的现状，并为后续研究提供参考。

关键词：家禽;水线;消毒剂;超声波;低频电磁场;生物膜

中图分类号：S851.36        文献标识码：A        文章编号：1673-1085（2021）5-0037-06

饮水系统卫生安全是影响鸡健康和生产性能的关键因素，诱发和感染鸡群发病的许多病原体可通过饮水途径传播，控制饮水系统卫生是预防鸡群发病的一个重要环节[1]。目前，鸡场饮水系统常用的清洁方式为反向冲洗水线（高压水冲洗法）和清洁剂洗涤法。前者能清除水线内部絮状沉淀和悬浮物，但不能杀灭隐藏在生物膜内部的微生物且存在废水排放问题;后者在较高浓度下能杀灭水中的细菌和病毒，有效控制水中大肠杆菌、沙门氏菌、葡萄球菌等数量，但较高浓度清洁剂会影响鸡肠道内微生物，也必须排放和冲洗水管，造成污水排放问题，是鸡场生产过程中既费工又费水的一大难题。因此，鸡场饲养管理过程中，如何改善鸡群饮水系统卫生指标，实现水质达到畜禽饮用

水水质标准（NY 5027-2008，<10 MPN/100 mL），是鸡场饲养管理中亟待解决的关键问题。近年来，国内外专家主要对水线净化方法以及水线中生物膜的形成和特点进行了相关研究。目前，国内水线净化的方式主要有消毒剂法、超声波、低频电磁场等。本文主要对水线净化方法的相关研究进行了综述。

1  消毒剂净化法

水线净化的消毒剂主要包括二氧化氯、二氯异氰尿酸钠粉、过氧化氢与有机酸、微酸性电解水、臭氧等。不同消毒剂对水线的净化效果不同，通过检测水线前中后端细菌总数、大肠杆菌总数、葡萄球菌数、沙门氏菌数等微生物以及钙镁等矿物质含量，评定净化效果和水质营养。

1.1  二氧化氯  二氧化氯消毒剂是国内外公认的

高效、广谱、安全的消毒剂，被世界卫生组织列为AI级消毒剂。因其具有超强的氧化能力和对微生物细胞壁附着和穿透能力被广泛地应用于畜禽养殖场的环境消毒、带畜（禽）消毒、饮水消毒、器具消毒等。张继礼等[2]（2012）研究表明二氧化氯溶液具有极强的吸附和穿透能力，可将细胞内含巯基的酶氧化，有效消毒饮用水，保证饮用水水质符合畜禽饮用水水质标准。史玮琪等[3]研究表明 7. 8 μg 二氧化氯可杀灭 1.25×107 cfu 大肠杆菌;在其水线清理试验中，亚氯酸钠消毒剂（有效成分为二氧化氯）浸泡前的水线水样细菌含量为 2×104 cfu /mL，浸泡过夜后处于清理中的水线水样细菌含量为 4.76×105 cfu /mL，为清理前的 23.8 倍，但水线清理后的水样细菌含量降为2 cfu /mL，说明二氧化氯对大肠杆菌及水线中细菌生物膜具有良好的杀灭和破坏作用。

1.2  二氯异氰尿酸钠  二氯异氰尿酸钠是一种

广谱、高效、低毒、低残留的消毒杀菌剂，能有效地快速杀灭各种细菌、真菌、芽胞和病毒。二氯异氰尿酸钠遇水生成次氯酸，再分解成新生态氧，作用于菌体蛋白，使菌体蛋白变性，从而迅速杀死病原菌，达到杀菌目的。杨其峰等[4]（2017）选择3种常用的消毒剂对养殖场水线进行浸泡消毒和饮水消毒试验，发现二氯异氰脲酸钠粉是水线浸泡最佳消毒剂，二氯异氰脲酸钠粉和酸化剂S是饮水消毒最佳消毒剂，这与梁娜等（2017）的研究结果[5]较为一致，其研究结果表明水线采用二氯异氰脲酸钠粉浸泡30 min后，总菌落数由11000个/mL降低到370个/mL，浸泡后饮水消毒8 h，水样总菌落数由40个/mL降低到1个/mL;水线采用复合酸化剂浸泡30 min后，总菌落数由3900个/mL降低到

20个/mL，浸泡后饮水消毒8h，水样总菌落数由5个/mL降低到零。

1.3  有机酸  有机酸是指一些具有酸性的有机化合物，可解离出酸根离子或者氢离子，不仅可以降低环境中的pH值，还可以破坏细菌细胞膜，进入膜内，使胞内渗透压增加，胞内环境酸值降低，干扰细菌酶的合成，影响细菌DNA的复制，导致细菌正常代谢紊乱，甚至裂解死亡，从而达到抑菌的目的，间接降低有害细菌的数量。蔡曼珊等[6]（2017）通过水线浸泡试验和饮水中添加不同类型消毒剂试验，发现有机酸类消毒剂浸泡水线可以杀灭大部分细菌，总菌落杀灭率达到87%以上;在浸泡冲洗完水线后，使用1.5‰的有机酸类消毒剂连续添加到饮水中，第4天水中总菌落数可明显减少，达到了饮用水标准。

1.4  过氧化氢  过氧化物类消毒剂杀毒效果好，是一类安全、绿色环保型消毒剂。过氧化氢对于细菌病毒的杀灭作用，主要源自于它的强氧化性。当过氧化氢与微生物接触时，能迅速分解出新生态的氧，新生态的氧进入微生物内部，使细菌的相关酶发生变性，或者破坏病毒的核酸结构，从而杀灭细菌，使病毒灭活。蔡曼珊等[6]（2017）研究发现，饮水中添加过氧化氢类消毒剂对控制总菌落数有非常好的效果;

在浸泡冲洗完水线后，连续5 d不间断添加过氧化氢类消毒剂（浓度为每吨水添加29 ml过氧化氢类消毒剂），结果表明添加后第2天水线前、中、末端的菌落数已达标，且添加期间总菌落数一直维持在很低水平。

1.5  微酸性电解水  微酸性电解水（pH 5.5～6.5）

是一种安全、高效、广谱、无残留的新型消毒剂，且腐蚀性小、物理化学特性稳定，对动物健康和环境无负面影响，在食品、医疗卫生及畜禽养殖领域有广泛的应用前景。郑炜超等[7]（2014）研究了微酸性電解水对蛋鸡场舍内养殖环境和进出车辆等的净化消毒，发现微酸性电解水喷雾可以有效减少舍内养殖环境和进场车辆表面的微生物，其消毒净化效果优于常用化学消毒剂。Hakimullah等[8]（2016）研究了微酸性电解水对表面细菌的灭活作用，发现将其喷洒在物体、蛋壳、孵化器和运输笼的表面，可以减少污染和疾病传播，这些结果进一步证实了微酸性电解水作为抗病毒消毒剂的能力。王阳等[9]（2017）对比了添加多维溶液后冲洗水线和添加微酸性电解水两种方式对鸡场饮水系统的杀菌规律，发现添加余氯0.3 mg/L的微酸性电解水24 h后，饮水管线中细菌浓度降低34.7%，48 h后水线中细菌浓度达到中国饮水卫生标准，且规模化鸡场饮水系统添加微酸性电解水作为杀菌消毒剂可减少废水排放。

1.6  臭氧  臭氧是一种强氧化剂，既可以把水线

内的生物膜清洗掉，又能杀灭病源微生物，灭菌过程属生物化学氧化反应，作用机理是：①通过臭氧作用于细胞膜，导致细胞膜的通透性增加，细胞内物质外流，使细胞失去活动;②使细胞活动必需的酶失去活性;③破坏细胞内的遗传物质或使其失去功能。臭氧杀灭病毒是通过直接破坏核糖核酸或脱氧核酸完成的，而杀灭细菌、霉菌类微生物则是臭氧首先作用于细胞膜，使细胞膜的构成受到损伤，导致新陈代谢障碍并抑制其生长，臭氧继续渗透破坏膜内脂蛋白和脂多糖，改变细胞通透性，导致细胞溶解、死亡。秦珑等研究表明26 mg/L 臭氧水作用15 min 可以很好地杀灭水中大肠杆菌和金黄色葡萄球菌，但杀灭芽孢杆菌需要更长时间[10]。

段坤等采用 20 mg /L 的臭氧水处理水线30 min，消毒前水中菌落总数为 1.02×104 cfu/mL，大肠杆菌近似数为150 MPN/L，消毒后菌落总数为98 cfu/mL（ 菌落杀灭率为99.04%） ，大肠杆菌近似数为0 MPN/L，证明处理后水质可达饮用水卫生微生物标准[11]。山东舍拜恩环保科技公司是国内将臭氧技术产业化应用于规模养殖场的推动者，该公司自主设计研制了畜禽养殖饮水线消毒清洗技术装备，以臭氧为介质，通过闭环智能控制算法将臭氧均匀的混合到一定比例的水中，以间隔脉冲方式注入到水线内，在管线内形成高压脉冲水流，使水线管路、死角、弯道、饮水嘴、减压阀内的生物膜、微生物、药物残留等物质与饮水管线内壁脱离，达到清洗消毒的目的，具有除污能力强、杀菌率高的特点，清洗消毒后臭氧在短时间内自动分解成氧气和单个氧分子，不存在任何药物残留，绿色、环保，并且实现带畜（禽）冲洗。该技术可广泛应用于畜禽规模化、标准化养殖企业，通过试验验证，可提高畜禽成活率3%以上，用药成本降低0.2～0.4 元/只，水线药物残留降低83%，目前该技术已推广到新希望六和、正大、峪口等龙头企业下属养殖场。

2  超声波净化法

超声波是一种频率高于20000 Hz的声波，它的方向性好、穿透能力强，易于获得较集中的声能，特别是在水中能远距离传播，可用于清洗、碎石、杀菌和消毒等。声波频率决定声波穿透的深度，每个有机体都有自己的频率，饮水线超声波清洗设备是以藻类和微生物的细胞结构为目标，精准打击生物膜，使其无法生存并且持续阻止其生长。李川川等[12]（2019）研究表明超声波设备在提高水线除垢效果、有效灭杀水线病原微生物和提高鸡群生产成绩等方面具有较大的优势。M.E.BERRANG等[13]（2008）研究了超声波和化学消毒剂对聚氯乙烯排水管内生物膜的影响，结果发现单用过氧化氢消毒剂对排水管中的单核细胞增多性生物膜菌有很好的抑制作用，而超声波的使用可以提高氯或季铵消毒剂的效果。

3  低频电磁场净化法

近几年里的研究结果表明，低频电磁场（LF-EMF）可以替代传统的卫生方法来控制生物污染。据报道，使用频率高于1 kHz的低频电磁场处理不仅影响管道的矿物垢，而且还减少附着在配水管网内表面的微生物质量。事实上，即使使用低于300 Hz的频率也可能改变微生物的粘附能力、生长速度、生存能力以及抗生素敏感性。Rafael H.等[14]（2019）以低频电磁波作为家禽养殖场中水线净化的方法，发现电磁波净化水线与无电磁波净化水线相比，所含细胞的生物膜形成和计数没有差异，尽管低频电磁波可能影响水线中微生物的生长能力，但低频电磁波处理对细菌生物膜的形成无明显抑制作用。

4  消毒剂对水线中生物膜的影响

生物膜由不同种类的微生物细胞的复杂群落组成，它们为了生存而相互合作，并牢固地附着在含水材料表面，形成生物膜的微生物在生长速度和组成方面与自由生活的微生物不同，并且表现出对杀菌剂的抗性水平增加，微生物含量越高的水源生物膜生长速度越快。Maharjan等（2017）[15]研究了氯制剂对PVC管水线中生物膜的净化作用，发现PVC管中形成的生物膜会加速对大肠杆菌的吸附，形成更多的生物膜，而氯制剂对生物膜的形成具有抑制作用。Maharjan等[16-17]（2017）也研究了低含菌水中氯和过氧化氢对家禽养殖场水线生物膜形成的影响，发现即使在有消毒剂的情况下，生物膜也能在最小浓度的乙醇胺化水中形成，但氯比过氧化氢能更有效地限制生物膜的形成。山東舍拜恩环保科技公司自主设计研制的畜禽养殖饮水线消毒清洗技术装备，以臭氧为消毒剂，科学混合水汽配合脉冲作用，可有效破除使水线内的生物膜，达到净化水线的效果。

5  展望

现今，家禽养殖场对水线的管理参差不齐，有些养殖场从未对水线净化，有些采用较为传统的净化方法净化水线。2020初，国家蛋鸡产业技术体系济南试验站组织技术人员对山东93家养禽场进行水线管理状况调查，其中：30家未使用消毒剂净化剂，占比32%;16家使用戊二醛消毒剂，占比29%;14家使用氯制剂，占比25%;15家使用碘制剂，占比27%;7家使用酸化剂，占比14.6%;4家使用葵甲溴氨，7家使用其它类型消毒剂。另外，在对几种常用消毒剂（二氧化氯溶液、酸化剂、葵钾溴铵、过氧化氢溶液、臭氧）进行对比试验之后，发现臭氧、过氧化氢溶液和酸化剂对水线中杀菌效果更为明显，可作为畜禽养殖场水线净化的首选方法。作为养殖场，应该根据本场水质和水线特点采取适合的消毒剂和水线清洗方式，做好畜禽饮用水水质管理，避免或减少养殖畜禽“病从口入”。

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Research progress of water line purification technology in poultry farms*

WANG Luqing1 4， YANG Jingchao 2， LIU Wei1， QIANG Li 3， CHEN Fu4， LI Fuwei1**

（1.Institute of poultry， Shandong Academy of Agricultural Sciences， Shandong Jinan 250100， China，2. Shandong Animal Husbandry Station， Shandong Jinan 250010， ，China;3. Shandong feed and veterinary drug inspection center， ShandongJinan 250010，China;4. School of animal medicine， Shandong Qingdao Agricultural University， Qingdao 266109， China）

Abstract： water is an indispensable substance in poultry life activities， and drinking water pollution threatens poultry life and health. There are usually high levels of bacteria and other pathogens in the closed drinking water line of poultry farms. The monitoring and purification of drinking water system is an indispensable important work for poultry breeding and management. In recent years， domestic and foreign experts have carried out relevant research on the water line purification methods and the formation and characteristics of biofilm in the water line. This paper reviews the relevant research， in order to let readers better understand the current situation of water line purification research， and provide reference for the follow-up research.

Keywords： poultry; Water line; disinfectant; ultrasonic; Low frequency electromagnetic field; Biofilm