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畜牧场臭气的测定和控制技术

(2014-04-25 09:27:56)
标签:

畜牧场

臭气物质

环境控制技术

空间电场

等离子体除臭机

分类: 技术评论

畜牧场臭气的测定和控制技术
环境安全型畜禽舍布设方案之一:3DDF系列畜禽舍空气电净化自动防疫机与3DDC-3型粪道等离子体灭菌除臭机的配合使用

性能:防疫、促进生长、除臭

 

当前,美国人日益关注如何控制畜禽生产中的臭气问题以便改善饲养场周围的环境条件。养猪场产生为臭气已经受到了其邻居乃至社会公众的强烈抵制。这个问题在依阿华州尤其令人关注,因为这个州是美国最大的养猪生产州。

据认为,词养场中通常的臭气水平并不会危害动物和工作人员(假定通风良好的话)。同样,这样的臭气对于饲养场周围环境中的人,畜也没有什么生理上的危害,然而,有许多报告表明,在管理措施不良时,处于舍饲外境中的动物以及工作人员会发生疾病乃至死亡。

在臭气控制方面,新的产品和新的生产技术在不断涌现。对于农业生产,尤其对于畜牧生产来说,要确定如何才能获利,以及什么时间、由何处着手才最有可能获利,是一项真正的挑战。确买,新产品和新技术最终要在农场/饲养场中证实其效力,结果无论是成功还是挫折,都由农场/饲养场人员和产品/技术的开发台共同分享。减少或防止臭气的技术,以及减少人、畜接触臭气的技术,比在臭气产生之后对其的控制技术更为成功。

畜牧场臭气的测定和控制技术环境安全型畜禽舍布设方案之二:3DDF系列畜禽舍空气电净化自动防疫机与3DDF-150型畜禽舍空气电净化自动防疫机(粪道专用)的配合使用

性能:防疫、促进生长、除臭

优点:耐用,寿命超过8年

臭气的产生和鉴别

Deibel(1996)证明,畜禽粪便中产生的臭气是厌氧细菌发酵的产物。他指出,贮存禽粪中的臭气物质有挥发性脂肪酸,如丁酸等。Miner和Hazen(1969)指出、已辨明,猪粪中散发出的气体内存在着浓度很低但气味显著的胺类臭气物质。

自那以来,学者们已在畜粪中鉴别出了160多种特异性臭气物质,这些物质都产生生化反应的中间产物或终端产物(0,Neil和PhiIlips, 19卯),这些物质中包括了多种挥发性有机酸、醇类物质、醛类物质、不流动气体(fixed geses)、碳酞类物质、酯类物质、胺类物质、硫化物、硫醇以及含氮杂环类物质。

粪便臭气是许多单一臭气物质复杂相互作用的产物。很难根据一种或数种主要成分来准确地描述臭气的质和量。然而,据若干学者报告,若干主要的粪便臭气物质的存在及其依度,即可表明臭气总的质和量( Burnett 和 Dondeo , 1969 ;Hashimoto, 1992 ;Barth等,1974)。

畜舍内及周围的悬浮粒子与畜舍臭气的关系密切。Day等(1965)发现,猪舍的臭气与舍内的尘埃有关。Eby和Willson(1969)报告,去除空气中的尘埃可大幅度地减少禽舍中的臭气,但氨的气味则依然存在。Hammond等(1979)认为,猪舍中的臭气在很大程度上与舍内空气中的悬浮粒子有关,他们的结论是,肥育舍及粪池中的臭气在很大程度上是由悬浮粒子携带的。

臭气仅由尘埃或悬浮粒子携带传播,是不大可能的。但是,臭气分子,如胺和许多含氮杂环化合物通常带正电荷,而尘埃颗粒则通常带负电荷,故两者之间有着极强的亲和力,所以两者很可能是共同扩散的。

另一个与生产有关的臭气问题:就是天气同臭气扩散及控制之间的关系问题。Nordsted和Taiganides(1971)研究了以气象学方法有效减轻畜粪管理中的臭气,尤其是在地表撒布时的臭气。在日常施粪的工作中,考虑到风速和风向,很可能是一种有价值的做法。既要考虑白天的风速和风向,也要考虑夜晚的风速和风向。空气在夜晚逐渐降温,于是就会刮向下坡,与白天时的风向相反,从而发生风向反转,导致臭气不能扩散而聚集在居民区内。

畜牧场臭气的测定和控制技术3DDF-450型畜禽舍空气电净化自动防疫机

臭气的测量

在这方面,畜禽饲养业和立法部门都没有多少作为,因为目前缺乏实用的臭气检测技术,无比是定性检测还是定量检测技术都缺乏。臭气的检测和测量通常依靠湿法化学、气相色谱法和嗅闻法。Sweeten(1995)评述了臭气测量方法。他在文章中列举了目前所用对特定臭气的仪器测量法和感官感知法。

在臭气测量中,湿法化学法的灵敏度和特异性程度都很低。畜牧生产中臭气物质的浓度常常很低,通常需要对其进行浓集。现还已开发出了分离技术以便鉴别畜粪中常见的臭气物质。早些时候,Merkel等(1969)以及Miner和Hazen( 1969)鉴别了依阿华州猪舍中的臭气物质。Travis和Elliott(1977)发现,吲哚和甲基吲哚(粪臭素)与特征性猪舍臭气并无关系,而看来与其它一些不易鉴别的物质有关。Hutchisn和Viets(1969)以及EIliott等(1971)发现了与肉牛肥育栏臭气有关的特异性臭气物质。Barth和Polkowski(1974)鉴别了奶牛粪中的臭气物质。

气相色谱法是目前最可靠的畜粪臭气物质鉴别法。在臭气物质浓度过低时可采取浓集技术。有若干种检测技术可提高此法的选择性和灵敏度:热传导、火焰离子化、电子俘获、火焰光度传导和电解传导等(Elliott等,1978)。然而,许多臭气物质的反应性使得人们很难对其进行处理。

虽然气相色谱法在鉴别臭气物质方面极为有用。但其却不能反映臭气的气味特征。从这一点来说,气相包谱法常要配会以嗅觉评价法才行。Burnett(1969 )和White等(1971)成功地配合以嗅觉评价怯来进行畜粪臭气的鉴别。所有的臭气检测和测量法都有局限性,没有一种方法同时具有快速、简便、低成本和可重复等诸多优点(Elliott,1978)。

Sweeten(1995)报告,最近已使用了电子嗅觉仪来为臭气定量,这些所谓的“电子鼻”可检测具有特种表面特性的挥发性物质,在猪舍内空气中对一种这类电子鼻进行了试验,结果表明其“嗅闻”氨气的能力很强。但其功能受到试验时相对湿度和其它气体的干扰。

感官法则利用人鼻来测知有无臭气以及臭气的质和量。人鼻感知某些臭气物质时的灵敏度可1000倍于其它分析方法(Elliott等,1978)。然而,如果臭气物质缺少特异性时,其能力就有限了。此外,人鼻还非常具有“个性”,因为它对臭气的每一个反应都是特定的人及其经验之间一系列复杂的相互作用的结果(Moulton,1965)。另外,人鼻的能力还受到别的一些因素的影响:适应性、疲劳、奥气物质的浓度、温度、该人有无疾病,化学反应、年龄、性别、有无吸烟的习惯、气味刺激性的强弱以及不确定性(Barth,1973)。

可用鼻直接测定臭气的强度,但稀释技术可提高测试的精度。有两种常用的稀释法,一种方法利用一种叫做scetometer的仪器,另一种方法则利用一种比较复杂的称为olfactometer的仪器。

Hueg等(1960)介绍了scentometer。这一仪器可在现场将臭气稀释到测定的阈值。很容易就可得到四种稀释率(1,7,31和127)。这一仪器受人鼻局限性的影响。

德国开发了一种更为精确的仪器用于测定臭气的强度(Mannbeck,1974),该仪器为便携式,可用于现场测定,可将无臭空气和有臭空气相混,混和率范围为0.33至1000。

Mcfarland等(1982)报告了一种便携式olfactometer。采用这一仪器,测定者可将欲测臭气同该仪器提供的不同水平的1-丁醇进行比较。该仪器提供的l-丁醇浓度为 0 ~ 80ppm 。美国依阿华州立大学农业和生物系统木工程系发明了一种olfactometer用于依阿华州的臭气测定。Huang等(1996 )详细介绍了这一仪器。还有一种有用的工具补充人鼻的不足,那就是小块织品(fabric swatch)。(Miner和Licht, 1981)。将棉质的小块织品悬挂在臭气现场内,然后将其送到实验室进行分析,这样既可测定臭气的质,又可测定其量。北卡罗来那州立大学正应用这一技术来帮助评价出售作臭气控制的产品。

了解了粪便臭气的成分以及其中各成分的浓度。还不能从质和量方面对闻到的良气作出解释,HillBarth(1976a〕证明了,仅仅两种不同的臭气成分以不同的浓度比例相混,就可得出5种不同的混合结果。相加、相减、独立、协同和平均。在混合臭气中,每一种臭气物质都会和其它臭气物质发生反应从而使最终臭气的强度高于每种臭气简单相加的结果。

畜牧场臭气的测定和控制技术

3DDF-150型畜禽舍空气电净化自动防疫机(粪道专用)

臭气源

畜禽生产中的臭气通常来自粪便管理不当,臭源也许是饲养场本身,或是施用粪肥的田地和树林。饲养场中部还有两种非粪便臭源,那就是饲料(尤其是浪费掉的,发酵的和变质的饲料)和死亡的动物。在对一些下脚料进行加工时,如果这些下脚料(如马铃薯青贮)贮存不当或贮存过久而其中的蛋白质发生了分解,则上会发出又归川的气味。

任何表面若覆盖着粪便。都是一个主要的臭源。这样的表面愈大,发出臭气的能力也愈强。肉牛肥育栏,无论地面有无铺垫材料,都是大面积的臭气发生地,再加上动物身体覆盖着粪便,就更加大大地增加了臭气散发面。这些地方臭气产生的多少还与粪便的水分含量和粪便堆积的厚度有关。粪便堆积得愈厚就会因厌氧发酵的缘故而使臭气产生量电愈大,尤其在场地排水不畅时就更是如此。

贮粪池面积常有数英亩之大,这是又一个臭气源。然而,经验表明,贮粪池若设计合理并且管理良好从而使得其中既发生厌氧发酵也发生需氧发酵时,那么它的臭气产生量常低于肥育牛场本身的臭气产生量。

猪舍周围的空气中还含有由猪舍通风系统排出的臭气和悬浮的尘埃粒子。猪舍中散发的臭气主要来自含蛋白质废弃物(包括诸粪、尿、皮肤、毛、饲料和垫料)的厌氧分解。所以,这些臭气是由大量挥发性有机物组成的。

猪舍中散发出的主要气体是氨气、二氧化碳、一氧化碳、硫化氢和甲烷,空气悬浮粒子则包括有机尘埃、气体和内毒素,这些都产生自饲料、猪体、猪粪和建筑材料,这些臭气、气体和空气悬浮粒子在舍内的浓度大大高于其在舍外的浓度。

在许多州都在猪舍下风处的多处测定了臭气的浓度,其中包括了感官测定臭气浓度(将臭气稀释至阈值)。

猪舍和粪便处理设施邻近处的臭气浓度常常比较高,但这一般都是可以得到纠正的,并且浓度会随着下风处的距离增大而降低。不过这里常有一些尚不完全明了的机制(包括天气条件和臭气物质成分的变化等)起了一定的作用。

施用粪肥的田地对于臭气的产生有较大的作用,但臭气产生的时间一般比较短,这与粪便的特点以及天气特点有关。田地中粪便的施用率应以能满足作物良好生长为限,而不应以施粪肥作为粪便处理的手段。各种实用性书刊已对高效而正确的田地粪肥施用法作了介绍(Elliott和Swanson,1976;Barth等,1976)。利用田间施肥和养分再生利用作为粪便管理的手段、必须建立在科学研究和开发研究的基础之上,这样的话,这些手段才会具有活力。

 

畜牧场臭气的测定和控制技术

 

 

畜牧场臭气的测定和控制技术

 

 

3DC-3型粪道等离子体灭菌除臭机

臭气的控制

可通过防止粪便臭气的产生或在其产生后防止其散发而达到控制粪便臭气的目的,显然,防止臭气产生是更加符合要求的。

粪臭是厌氧菌发酵的结果。所以,要减少粪便臭气的产生,就需创造不利于厌氧菌活动的条件。降低粪便含水量;降低温度、改变pH值、减少时间因素、施用杀菌剂,排除厌氧环境等措施,都很有效。

以需氧环境代替常见的厌氧环境,可有效地控制臭气,使肥育场地面排水通畅从而使地面保持干燥并使氧气得以穿入地表,都是很有效的做法。粪池和其它贮粪设施中采用各种型号的曝气设备从而使其中条件得到了改善。好氧技术设施的运行费和保养费都很高,这是其限制因素。在敏感的形势下,这类高能耗的措施常常是臭气控制中不得已的做法。所以,只要有可能,就应设置良好的排水设施并利用自然加氧法,这才是最为经济实用的臭气控制法(Elliott等, 1974 ; Elliott 和Travis.1975)。

改变pH值以减慢细菌活动,可限制几种主要臭气物质的产生。高pH值会限制挥发酸和硫化氢的散发,低pH值会减缓氨和胺的释放。通过控制pH值来减少一种和数种臭气物质的释放,会促进其它臭气物质的释放,因而这种做法有点自我否定。控制pH值的方法成本太高,并且可能会使粪便不适于被利用。氧化剂,如高锰酸钾,已破接受用于若干粪便处理,贮存方法中作为控制臭气的方法。

近年来,市场上出现了多种多样化的化学制剂和生物化学制剂,其中有些对于用过的词养来说现场使用效果很好,但要在实验室条件下确证其效力,结果却常捉摸不定。

 




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