畜禽舍臭气处理生物滤墙系统

文│曾才友 王李猛 田方 李胜儒 刘大伟 程向飞 窦鹏（大智农牧科技集团有限公司）

刘明达（河南艾和斯科畜牧科技有限公司）

随着畜禽养殖业的规模化发展，畜禽的粪便和清理用水等会产生大量的恶臭气体，为了畜禽舍空气新鲜，需要对畜禽舍的恶臭气体采用抽风机强力排放在室外，畜禽舍的恶臭气体种类有300余种，主要包括氨气、硫化氢、挥发性脂肪酸、粪臭素、醇类等。在这些恶臭物质中，对人体和畜禽影响较大的是氨气（NH3）和硫化氢（H2S），氨气和硫化氢分别是饲料和粪便中含氮有机物和含硫有机物的分解产物。氨气和硫化氢均有一定的毒性、刺激性、麻醉性或窒息性，严重的可导致死亡，这种将畜禽舍的恶臭气体直排在室外，极大的污染了大气环境，对附近的居民和农作物造成污染。

畜禽舍恶臭气体需要进行除臭处理后才能排放在室外。目前，我国工业上处理恶臭气体，主要采用物理、化学法，例如燃烧、吸附、吸收和氧化还原等。这些方法的工艺与设备比较复杂，运行费用较高，特别是用于养殖场排出的恶臭废气时，效果不甚理想。

为了解决畜禽养殖舍的恶臭气体进行除臭处理这一行业难题，公司研发了一种畜禽舍臭气处理生物滤墙系统，就是利用微生物的代谢活动降解恶臭物质，将恶臭物质氧化为最终产物—含硫的恶臭物质被分解成S、SO32-和SO42-；含氮的恶臭物质被分解成NH4+、NO3-和NO2-；未含硫或氮的恶臭物质被分解成CO2和H2O，从而达到异味净化的目的。臭气处理生物滤墙系统技术投资少，能耗低，运行费用低。臭气处理生物滤墙系统是以恶臭成分作为生物体内的能源，只要使微生物与恶臭成分相接触，就可以完成氧化和分解过程。采用成本低廉的畜禽舍臭气处理生物滤墙系统，臭气经过生物滤墙过滤后的气体，符合国家标准的无味无害气体，从根源上解决了畜禽舍的恶臭气体除臭排放的安全问题，促进畜禽养殖业的健康发展。

一、畜禽舍臭气处理生物滤墙系统的结构组成

畜禽舍臭气处理生物滤墙系统，即置于畜禽舍一侧外墙框架内并与框架密封相连的畜禽舍臭气生物滤墙过滤系统。

该系统由循环水槽、生物滤墙固定架、立体生物滤墙、喷雾装置、补水装置、加药装置、排污装置、检测控制装置组成，如图1所示。

1.循环水槽。该循环水槽置于生物滤墙的正下方，用于承装生物循环水的、一端装有过滤网的等腰梯形水槽，如图2所示。

◎ 图1 畜禽舍臭气处理生物滤墙系统

◎图2 循环水槽

2.生物滤墙固定架。生物滤墙固定架由数根竖向方管、数根横向长方管、数根横向短方管、数根Z向连接方管构成的稳定的立体框架，材质为厚壁玻璃钢方管，连接件为不锈钢，如图3所示。

◎图3 生物滤墙固定架

3.立体生物滤墙。立体生物滤墙位于滤墙固定架内，先由若干个网状结构过滤网片插装组合成过滤网片组合块，再由若干个网状结构过滤网片组合块堆积构成，单个网状结构过滤网片的形状结构如图4所示。

◎图4 单个网状结构过滤网片

4.喷雾装置。喷雾装置位于生物滤墙固定架的一侧，由高压循环泵、水平总水管、数根竖直分水管、数个水雾喷头、数根支撑连杆构成，如图5所示。

◎图5 喷雾装置

5.补水装置。补水装置是位于立体生物滤墙的一侧，由水箱、补水泵、补水管、阀门构成的，用于向循环水槽补水的设施。

6.加药装置。加药装置位于立体生物滤墙的一侧，由药液箱、输送药液管道、加药泵构成的加药设施。

表1 畜禽舍臭气处理生物滤墙系统的外观质量及检验方法

7.排污装置。排污装置是将循环水槽内的污水定期排放的设施，是由排污泵、排污管、排污管道构成。

8.检测控制装置。检测控制装置是由电导率探头、酸碱度探头、液位探头、数根信号线、PC计算机、电导率控制器、酸碱度控制器、液位控制器、排污泵开关、高压喷雾泵开关、补水泵开关、加药泵开关构成的检测控制设施。

三、畜禽舍臭气处理生物滤墙系统的性能要求

1.网状结构过滤网片。网状结构过滤网片的长度为610毫米，宽度为450毫米，高度为20毫米，网格筋条呈“V”字型蜂窝状网络结构。

2.循环水槽。循环水槽的长度≥6000毫米，宽度≥1300毫米，高度≥500毫米，形状呈等腰梯形，可采用焊接方式相连。

3.立体生物滤墙。立体生物滤墙的长度视建筑洞口而定，其宽度为450毫米，其高度视建筑洞口而定，其寿命周期≥10年。

4.一般要求。系统内、外表面应平整，外观不应有磕碰、划伤、毛刺、局部变形等缺陷，喷塑和喷漆部位不应有脱落、剥离、起泡、留痕等缺陷，焊接部位应均匀、牢固，不应有气孔、夹渣、裂纹或烧穿等缺陷；系统应检修方便、便于操作和观测；系统所有紧固件连接应牢靠，不应有漏装和松动现象；系统运转平稳、可靠；距离系统1米运行噪声≤75dB（A）；系统应具有较强的抗干扰能力，在一定负荷的用电装置干扰下应稳定正常工作；系统的设计和制造，应符合现行有关国家标准或行业标准要求。如有不一致时，按较高标准执行，并及时通告招标方。

5.材料要求。

（1）用于循环水槽、水箱、药液箱的板材，应符合QB/T 2471《聚丙烯（PP）挤出片材》的规定。

（2）喷淋水管、加药管路、补水管路与排污管路，采用PVC-U材质，规格为φ25～φ125，管路承压≥0.8米帕。应符合GB5836.1《建筑排水用硬聚氯乙烯（PVC-U）管材》的规定。

（3）预应力滤墙系统应采用的Y型过滤器，Y型过滤器外壳PVC材质。过滤精度：泵后30目，应符合HG/T 21637《化工管道过滤器》的规定。

（4）各阀门的主要部位用耐腐蚀的材质，应符合相关标准规定。

（5）高压循环泵的功率≥2千瓦，流量≥15立方米/小时，扬程≥15米；过流部件材质SUS304不锈钢；防护等级IP55，绝缘等级F级，24小时连续运转，其性能应符合相关的化工行业循环泵标准的规定。

（6）水雾喷头：材质为PP，高强度耐腐蚀，不易堵塞；夹扣为304不锈钢；每个喷头喷淋面积在1平方米左右。不可以在填料外侧出现严重飞水，其性能应符合GB5135.3《自动喷水灭火系统》第3部分“水雾喷头”的规定。

（7）网格结构过滤网片采用黑色改性PP料，需要添加相应的助剂。应具有抗紫外、抗老化，不易堵塞，抗酸碱耐腐蚀的性能；应符合GB/T 12670《聚丙烯（PP）树脂》的规定。同时，其形状、规格应符合图4的要求。

表2 尺寸允许偏差（毫米）

（8）立体生物滤墙位于滤墙固定架内，是先由若干个网状结构过滤网片插装组合成过滤网片组合块，再由若干个网状结构过滤网片组合块堆积构成，其规格应满足3.3的要求。

（9）生物滤墙固定架由数根竖向方管、数根横向长方管、数根横向短方管、数根Z向连接方管构成的稳定的立体框架。材质为厚壁玻璃钢方管，连接件为不锈钢。玻璃钢的规格：40毫米×40毫米×3毫米。应符合HG/T 21633《玻璃钢管和管件》的规定。

（10）连接固定玻璃钢方管的连接件宜采用不锈钢，应符合相应的标准规定。

（11）药剂宜选择次氯酸钠溶液、柠檬酸等，加药时循环水中有效氯浓度控制在50～100ppm，药剂应符合相关标准规定。

（12）畜禽舍臭气处理生物滤墙系统采用循环水为居民生活用水，应符合GB 5749《生活饮用水卫生标准》的规定；也可以采用畜牧场污水经过净化过滤后的中水，该中水的指标执行GB/T 18920-2002《城市污水再生利用城市杂用水水质》的规定。

（13）畜禽舍臭气处理生物滤墙系统的外观质量应符合表1的规定。

（14）尺寸偏差应符合表2的规定。

6.物理性能。畜禽舍臭气处理生物滤墙系统的各项物理性能应符合表3的规定。

四、畜禽舍臭气处理生物滤墙系统的臭气处理工艺流程

1.畜禽舍臭气处理生物滤墙系统的除臭机理。畜禽舍臭气处理生物滤墙系统的除臭机理主要分为3个阶段。

表3 物理性能

（1）第一阶段。“气-液”扩散阶段，臭气中的污染物通过网状结构过滤网片的“气-液”界面由气相转移到液相。

（2）第二阶段。“液-固”扩散阶段，恶臭物质向微生物膜表面扩散，废气中的异味分子由液相扩散到生物填料的生物膜（固相），污染物质被微生物吸附、吸收。

（3）第三阶段。生物氧化阶段，微生物将恶臭物质氧化分解，生物网状结构过滤网片表面形成的生物膜中的微生物把异味分子氧化，同时生物膜会引起氮或磷等营养物质及氧气的扩散和吸收。

通过上述3个阶段，利用微生物代谢活动降解恶臭物质，将恶臭物质氧化为最终产物：含硫的恶臭物质被分解成S、SO3

2-和SO42-，含氮的恶臭物质被分解成NH4+、NO3

-和NO2-，未含硫或氮的恶臭物质被分解成CO2和H2O，从而达到异味净化的目的。

恶臭物质的氧化过程需要各种微生物共同参与，同一恶臭物质不同的氧化阶段需要不同的微生物。例如含硫物质的氧化，当恶臭气体为H2S时，专性的自养型硫化氧化菌会在一定条件下将H2S氧化为硫酸根。当恶臭气体为有机硫如甲硫醇时，则首先需要导氧型微生物将有机硫转化为H2S，然后H2S再由自养型微生物转化为硫酸根。又如当恶臭气体为氨时，氨先溶于水，然后在有氧条件下经氨氧化细菌、亚硝化细菌和硝化细菌的硝化作用转化为硝酸盐，在兼性厌氧条件下，硝酸盐还原细菌将硝酸盐还原为氮气。

2.畜禽舍臭气处理生物滤墙系统的除臭工艺流程。畜禽舍臭气处理生物滤墙系统具体工作流程的图示见图6所示，其文字描述如下。

（1）接通电源。

（2）检查各节点设备，保证处于正常状态。

（3）打开高压喷雾泵开关，位于立体生物滤墙外侧的喷雾装置，均匀的将生物水喷洒在立体生物滤墙上，喷洒的生物水在重力的作用下沿着立体生物滤墙向下流淌，最后回到生物水循环水槽内。

（4）打开高功率引风机，畜禽舍内的臭气进入缓冲间后，臭气气流经过缓冲间后的风速迅速降低，以低速通过立体生物滤墙，臭气经过生物水喷淋后湿度增加，大部分粉尘会被喷淋水吸收，沉降到生物水循环水槽内。经过加湿的臭气继续前行，进入立体生物滤墙，立体滤墙的作用是增大气体滤网表面水膜的接触面积，气体分子撞击水膜后被液体吸收，在重力的作用下水流沿着立体滤墙向下流回生物水循环水槽中，从而实现臭气净化除臭的目标。

（5）经过立体生物滤墙净化过滤后的无味无害气体，从通风窗排放到畜禽舍外。

（6）当液位探头测到水位超过下限时，计算机立即启动生物补水装置进行补水，直到达到液位上限，则生物补水装置停止。

（7）当电导率探头、酸碱度探头探测到生物水的酸碱度、电导率有变化时，计算机立即启动加药装置进行加药，该两项指标回复标准值时，关闭加药装置。

◎图6

（8）当检测到生物循环水槽内生物污泥达到规定限定值时，计算机启动排污装置，将生物污泥排到污泥管道。

（9）如此往复连续，畜禽舍臭气处理生物滤墙系统实现了对臭气生物处理的安全无害化。

五、结束语

从对畜禽舍臭气处理生物滤墙系统的实际技术测试和使用效果来看是可行的，并取得以下效果。

畜禽舍臭气处理生物滤墙系统的生物处理工艺，除臭可避免或减少二次污染。一般将硫系、氮系、碳系等各种恶臭成分以及苯酚、氰等有毒成分氧化和分解成CO2、H2O、H2SO4物质，生物处理的产物是微生物，较容易处理。畜禽舍臭气生物处理滤墙系统的技术投资少，能耗低，运行费用低，生物除臭是以恶臭成分作为生物体内的能源，只要使微生物与恶臭成分相接触，就可以完成氧化和分解过程，因此处理成本比较低廉。滤墙系统可处理气体成分复杂的臭气成分，无论是无机的还是有机的，在生物处理中均能吸收和氧化分解；生物处理设备由程序控制全自动运行，不需要工作人员日常管理，且维护简单。