猪场除臭设计总结
01 废气净化的基本原理 Principle
猪舍强制通风排出的废气的特点是空气流速波动比较大，这主要是由于室外气候变化，白天和季节的时间，猪只大小和数量，以及相关通风调节引起的。此外，饲养管理和通风设计的类型以及饲料和猪舍管理（清洁度）都会影响猪舍排出的废气组成。
据此，可以假设猪舍中空气流量在50 ~ 700m³/(LU h)之间，废气温度在15 ~ 30℃之间。相对湿度在20% ~ 80%之间波动。鉴于相对较高的换气率，废气中仅含有相对较低浓度的气味物质（每立方米200 ~ 4000气味单位）、总粉尘（0.5 ~ 3 mg/m³）和氨（2 ~20 ppm）。此外，废气中还含有更多的微量气体，如二氧化碳、硫化氢、甲烷等，在地板下排风、严重污染漏粪板以及使用某些副产品作为饲料的情况下，微量气体的浓度会显著增加。
对于废气净化来说，气流均匀分布是非常重要的。在这方面，合理的结构性设计是先决条件，其次要配合风机的排列和控制。例如不必要的风道设计，风扇和净化区域之间距离过近，处理区域风阻过大，通过净化区域的废气不均匀。在抽吸运行的情况下（风机在最外端，废气净化区域在内部），除了要确保风机与净化区域有足够的距离外，最重要的是要确保风机是耐腐蚀的。因为在某些情况下，如果系统操作错误，腐蚀性气体和气溶胶会从废气净化设施中释放出来。
在养猪业中，生物过滤器、废气洗涤器以及组合使用的方法主要用于分离气味物质、灰尘和氨气。在所有提及的方法中，原理都是使废气通过净化区域后再将其从气相转移到水相。使用生物过滤器时，生物过滤器材料需一直保持湿润。使用废气洗涤器时，则用喷洒水滴的方法来保持湿度，湿度不够会导致废气不能完全与液体接触。对于排气速度很快的废气洗涤器来说，液雾分离器至关重要，可以防止洗涤液被带入空气中。
例如氨等水溶性废气，随着交换面积的增大，气液两相的浓度差增大，物质的转换也会随之增加。由于动物福利和法定规定的原因，废气中的氨浓度不能增加，因此必须保证液相中的氨浓度尽可能低。但是，如果废气只用水洗，随着洗涤水中氨的浓度升高，溶解度饱和，可逆反应不再正向流动，氨气就很难再处理。如果溶解的氨以化学结合形式（化学洗涤器）或通过微生物（生物过滤器、滴流床过滤器、生物洗涤器）进行生物转化，则会保持较大的浓度梯度并保证正向反应。几乎所有有气味的物质在水中的溶解度都比氨低，而且它们在废气中以低浓度存在。由于水溶性较差，气味物质的处理问题相比氨的处理来说更加棘手。废气在生物过滤器中停留的时间为 5 ~ 10 秒，远高于在废气洗涤器中停留的时间 0.5 ~ 2 秒，所以适当尺寸的生物过滤器可以更好地处理气味。同样的停留时间几乎无法影响轻微水溶性的微量气体，如甲烷。
灰尘的分离已经在收集烟道中进行，废气通过该烟道传递到废气净化设施，该区域的低流速有助于沉淀大灰尘颗粒，然后定期在收集烟道中将其清除。由于灰尘经常造成在配水系统和填料中沉积和堵塞，建议在收集烟道中将其初步分离。为防止填料堵塞，在废气进入净化区域前对其进行预湿处理，还需考虑使用的填料应具有足够的孔隙体积，最好超过95%，这样尽可能防止堵塞。由于化学反应，含油的灰尘往往会在填料中形成难以清除的沉积物。
为了有效地净化废气，还需要从废气中去除分离的物质。对于生物过滤器来说，由于其易被生物降解而丧失功能，过滤材料必须定期更换。此外，盐在滤料中累积会导致滤料酸化，而废气洗涤器除了依靠pH值控制外，还必须定期从洗涤水中去除污泥，因为这里也会累积盐分，一般通过洗涤水的电导率来确定更换时间。
02 方法概述 Method
基本上有四种方法和相应的一些组合方法可用于净化猪场的废气。
2.1 生物过滤器
图1：单级生物过滤器示意图
图2：正在运行的单级生物过滤器
（照片来源：Hahne博士）
生物过滤器适用于分离养猪场中的气味和灰尘，但不适用于分离氨。如果使用厚度约为0.25m的木片，材料应每12个月更换一次。木柴（树根）作为过滤器材料的厚度通常介于1.0 和 1.4 m，可预估使用寿命为5年。
生物过滤器的优点是性能可靠，技术简单，运营成本低，气味消除效果好。缺点是有相对较大的空间要求，需要定期更换材料以及对氨的分离不充分。
2.2 单级滴流过滤器
图3：单级滴流过滤器示意图
图4：单级滴流过滤器外部视图
（照片来源：Hahne博士）
为了使滴流过滤器正常工作，洗涤器中的PH值需要保持在 6.5 ~ 7 的范围内，同时需要定期补给蒸发损失，确保洗涤器中的水位保持不变。另外就是根据洗涤水中电导率（15 – 20mS/cm）定期清理污泥。洗涤水使用量会根据废气浓度不同而产生变化，每公斤水可以分离0.2m³氨气，洗涤水中含有相当浓度的亚硝酸盐，具有一定危害性，所以需要单独储存。
单级滴流过滤器的优点在于结构紧凑，个性参数分离，净化后气体排出条件良好。缺点是必须储存和处理大量的洗涤水。
2.3 化学洗涤器
化学洗涤器是废气洗涤器或洗涤阶段，通过添加酸将洗涤水PH值保持在 3 ~ 5 之间。化学洗涤器的基本结构与滴流式过滤器相似。在这种情况下，不加碱，产生的废水量低于 5 ~ 10 倍。
化学洗涤器的优点在于可以非常有效地分离氨和浓缩洗涤水（储存空间更小）。缺点是酸和洗涤水的运输和储存难度较大，因其具有危害性需要较高的支出。此外还要考虑所有接触部件的耐腐蚀性。
2.4 多级系统
图5显示了一个多级设备的示例。一般设计为三级，第一级为0.15m湿帘，使用清水去除气味，氨和所有灰尘，第二级也为0.15m，使用酸作为洗涤剂，保持pH值为5，第三级为0.6m的生物墙，填充物为撕裂的树根。
图5：三级废气净化设施示意图
图6：三级设施室内/室外视图（照片来源：DLG）
多级系统的优点是可以自由组合，并通过多级的方法保证净化效果，同时洗涤水的用量也低于单级滴流过滤器。缺点是投资成本较高，空间需求较大和气体排放接近地面。
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