养殖场废气处理技术与案例分析

一、养殖场废气概况

1.1 废气来源

养殖场废气来源广泛且复杂，主要源于畜禽养殖过程中的多个环节：

1. 畜禽粪便与尿液：这是最主要的废气来源。畜禽排泄的粪便和尿液中含有大量有机物质，在微生物的分解作用下，会持续释放出多种有害气体。以一个存栏 5000 头的养猪场为例，每天产生的粪便可达数吨，这些粪便若不能及时妥善处理，就会成为废气的 “制造工厂”。

2. 饲料相关：一方面，未完全消化的饲料在畜禽消化道内，以及排泄到体外后，会继续发酵，释放出废气。另一方面，饲料在储存过程中，如果环境条件不佳，如湿度高、温度不适宜，也容易发生变质发酵，产生异味气体。

3. 动物自身代谢：动物在呼吸和皮肤分泌过程中，会排出少量具有特殊气味的气体。虽然单个动物排出的量较少，但养殖场畜禽数量众多，总体产生的气体量不可忽视。

4. 垫料与饲料残渣：养殖场使用的垫料，如秸秆、木屑等，在长期使用后，与畜禽粪便混合，加上未被完全消耗的饲料残渣，会在微生物作用下腐败分解，产生废气。

5. 污水与清洁消毒：冲洗栏舍产生的废水、畜禽饮水剩余水等污水，在厌氧环境下会发酵产生有害气体。此外，养殖场清洁消毒过程中使用的消毒剂，部分具有挥发性，也会增加废气成分 。

1.2 废气成分及危害

养殖场废气成分复杂，包含多种对环境和生物有害的物质：

1. 氨气（\(NH_3\)）：主要来源于畜禽粪便和尿液中含氮有机物的分解。氨气具有强烈的刺激性气味，对人和动物的呼吸系统危害极大。长期处于氨气浓度较高的环境中，畜禽的呼吸道黏膜会受到损伤，导致呼吸道疾病的发病率增加，如鸡的慢性呼吸道病、猪的气喘病等。对于养殖场工作人员，高浓度氨气会刺激眼睛、鼻腔和呼吸道，引起流泪、咳嗽、呼吸困难等症状，长期吸入还可能引发慢性支气管炎、哮喘等疾病 。

2. 硫化氢（\(H_2S\)）：由畜禽粪便、尿液中的蛋白质等含硫有机物在厌氧条件下，经微生物分解产生。硫化氢是一种剧毒气体，具有臭鸡蛋气味。低浓度硫化氢会刺激呼吸道和眼结膜，引起眼痛、流泪、咳嗽等症状。高浓度硫化氢可使人和动物在短时间内发生急性中毒，出现头痛、头晕、恶心、呕吐、呼吸困难等症状，严重时甚至会导致昏迷和死亡 。

3. 甲烷（\(CH_4\)）：作为一种强效的温室气体，其全球增温潜势约为二氧化碳的 28 - 36 倍。畜禽肠道发酵是甲烷产生的重要途径，反刍动物如牛、羊等，由于特殊的消化系统，在消化过程中会产生大量甲烷。此外，畜禽粪便在厌氧环境下的发酵也会生成甲烷。大量甲烷排放到大气中，会加剧全球气候变暖 。

4. 二氧化碳（\(CO_2\)）：主要来源于畜禽的呼吸作用。虽然二氧化碳本身无毒，但在养殖场相对封闭的空间内，如果通风不良，二氧化碳浓度会不断积累升高。高浓度的二氧化碳会导致畜禽精神萎靡、食欲减退、生长缓慢，同时也会使养殖场工作人员感到头晕、乏力 。

5. 挥发性有机物（VOCs）：涵盖多种有机化合物，如醛类、醇类、酯类等。它们主要来自饲料的发酵、畜禽粪便的分解以及消毒剂的挥发等。部分挥发性有机物具有刺激性气味，会加重养殖场的恶臭程度。一些挥发性有机物还具有毒性，如甲醛，长期接触可能导致呼吸道疾病、皮肤病，甚至有致癌风险。此外，挥发性有机物在大气中还可能参与光化学反应，产生臭氧等二次污染物，对大气环境造成更大危害 。

6. 颗粒物：包括饲料粉尘、粪便碎屑等。这些颗粒物粒径大小不一，可长时间悬浮在空气中。畜禽吸入颗粒物后，会对呼吸道造成物理性损伤，同时颗粒物还可能携带细菌、病毒等病原体，传播疾病，对畜禽健康构成威胁。对于养殖场周边环境，颗粒物的扩散会影响空气质量，降低能见度 。

二、养殖场废气处理技术

2.1 生物处理法

1. 生物滤池：其工作原理是利用微生物的代谢作用，将废气中的污染物转化为无害的二氧化碳、水和微生物细胞物质。在生物滤池中，填充有富含微生物的滤料，如木屑、堆肥、泥炭等。废气通过滤料层时，其中的污染物被微生物吸附、吸收，进而在微生物的酶作用下发生分解代谢。例如，对于氨气，硝化细菌可将其氧化为硝酸盐；对于硫化氢，硫化细菌能将其转化为硫酸盐。生物滤池对氨气的去除率通常可达 85% - 95%，对硫化氢的去除率为 70% - 85% 。该方法具有设备简单、运行成本低、无二次污染等优点，但对废气的温度、湿度和浓度有一定要求，且微生物的生长和代谢易受环境因素影响 。

2. 生物滴滤塔：通过在塔内设置喷淋装置，将含有微生物的水溶液不断喷淋在填料表面，形成生物膜。废气从塔底进入，与生物膜接触，其中的污染物被生物膜上的微生物降解。生物滴滤塔适合处理成分复杂、负荷较高的废气，对挥发性有机物和氨气等都有较好的处理效果。与生物滤池相比，生物滴滤塔可以通过调节喷淋液的成分和流量，更好地控制微生物的生长环境，处理效率相对较高，但设备投资和运行成本也略高 。

3. 生物洗涤塔：将废气与含有微生物的洗涤液在塔内充分接触，废气中的污染物被洗涤液吸收，并在微生物的作用下分解转化。生物洗涤塔具有处理效率高、适应范围广等优点，尤其适用于处理水溶性较好的污染物，如氨气、硫化氢等。但需要对洗涤液进行定期处理和更换，以保证微生物的活性和处理效果 。

2.2 物理处理法

1. 吸附法：常用的吸附剂有活性炭、沸石等。活性炭具有巨大的比表面积和丰富的微孔结构，对废气中的多种污染物，如挥发性有机物、氨气、硫化氢等，都有很强的吸附能力。当废气通过填充有活性炭的吸附装置时，污染物分子被吸附在活性炭表面，从而达到净化废气的目的。对于低浓度、大风量的废气，吸附法具有较好的处理效果。然而，活性炭吸附达到饱和后，需要进行再生或更换，再生过程较为复杂，且更换活性炭的成本较高。同时，若处理不当，吸附了污染物的活性炭可能会造成二次污染 。

2. 冷凝法：利用物质在不同温度下的饱和蒸汽压差异，通过降低废气温度或增加压力，使废气中的某些污染物凝结成液体，从而与气相分离。冷凝法适用于处理高浓度、高沸点的有机废气，如一些有机溶剂废气。该方法能够回收有价值的物质，但对于低浓度废气，能耗较高，处理成本大，且单独使用时很难达到排放标准，常需与其他方法联合使用 。

3. 膜分离法：基于不同气体分子在膜中的渗透速率差异，实现对废气中污染物的分离。例如，采用选择性渗透膜，使废气中的某些有害气体优先透过膜，而其他气体则被截留。膜分离法具有高效、节能、无相变等优点，但膜材料成本较高，且膜容易受到污染，导致性能下降，需要定期维护和更换 。

2.3 化学处理法

1. 化学吸收法：通过在吸收塔内，使废气与具有针对性的化学吸收剂接触，利用化学反应将废气中的污染物吸收去除。对于氨气，可采用酸性吸收剂，如硫酸溶液，发生中和反应生成硫酸铵；对于硫化氢，可使用碱性吸收剂，如氢氧化钠溶液，反应生成硫化钠。化学吸收法处理效率高，能够快速有效地去除废气中的特定污染物。但吸收剂的消耗量大，需要定期补充，且吸收后的溶液需要进行后续处理，以防止二次污染 。

2. 催化氧化法：在催化剂的作用下，使废气中的污染物在较低温度下发生氧化反应，转化为无害的二氧化碳和水。常用的催化剂有贵金属催化剂（如铂、钯）和非贵金属催化剂（如锰、铜的氧化物）。例如，对于挥发性有机物，在催化剂作用下与氧气反应，实现彻底氧化分解。催化氧化法具有处理效率高、能耗低、无二次污染等优点，但催化剂价格昂贵，且容易受到废气中杂质的影响而失活，需要对废气进行严格的预处理 。

3. 燃烧法：分为直接燃烧和热力燃烧。直接燃烧适用于处理高浓度、高热值的废气，将废气直接引入燃烧装置，在高温下使其完全燃烧生成二氧化碳和水。热力燃烧则适用于处理低浓度废气，通过辅助燃料燃烧提供热量，将废气加热到一定温度，使其中的污染物燃烧分解。燃烧法能够彻底消除废气中的污染物，处理效率高，但能耗大，且燃烧过程中可能产生氮氧化物等二次污染物，需要配备相应的尾气处理装置 。

2.4 组合处理法

由于养殖场废气成分复杂、浓度波动大，单一的处理方法往往难以达到理想的处理效果，因此常采用组合处理工艺。例如：

1. 生物法与物理法组合：先通过生物滤池或生物滴滤塔去除废气中的大部分有机物和部分氨气、硫化氢等污染物，然后再利用活性炭吸附装置对剩余的低浓度污染物和异味进行深度处理。这种组合工艺可以充分发挥生物法处理成本低和物理法深度净化的优势 。

2. 化学法与生物法组合：先用化学吸收法快速去除废气中的高浓度氨气、硫化氢等污染物，降低废气的污染负荷，然后再通过生物处理法进一步降解残留的有机物和少量未被吸收的污染物。化学法的高效性和生物法的环保性相结合，能够提高整体处理效果 。

3. 物理法与化学法组合：如采用冷凝法回收废气中的高沸点有机物，降低废气中污染物的浓度，然后再利用催化氧化法对剩余的低浓度污染物进行氧化分解。这种组合方式可以实现资源回收和污染物彻底净化的双重目的 。

三、养殖场废气处理案例分析

3.1 案例一：江苏某大型养猪场废气处理项目

1. 项目背景：该养猪场养殖规模庞大，存栏生猪达 10000 头以上。随着周边居民数量的增加，养殖场产生的废气对周边环境和居民生活造成了严重影响，投诉不断。同时，环保部门也对养殖场提出了严格的废气排放整改要求。在此背景下，养殖场决定投入资金进行废气处理工程建设 。

2. 处理工艺：采用 “生物滤池 + 化学吸收塔 + 活性炭吸附装置” 的组合工艺。首先，在猪舍内设置集气罩，通过通风管道将废气收集起来，送入生物滤池。生物滤池内填充有木屑和微生物菌剂，利用微生物的代谢作用去除废气中的大部分氨气、硫化氢和有机物。经过生物滤池处理后的废气，进入化学吸收塔。化学吸收塔内喷淋氢氧化钠溶液，进一步吸收废气中的酸性气体，如硫化氢等。最后，废气再通过活性炭吸附装置，去除残留的异味和微量污染物 。

3. 处理效果：经过该组合工艺处理后，废气中的氨气浓度从处理前的 200 - 300mg/m³ 降至 15mg/m³ 以下，硫化氢浓度从 50 - 80mg/m³ 降至 0.5mg/m³ 以下，恶臭物质和挥发性有机物的去除率均达到 90% 以上。周边居民的投诉明显减少，养殖场的环境得到显著改善，同时也满足了环保部门的排放要求 。

3.2 案例二：盐城某蛋鸡养殖场废气处理项目

1. 项目背景：该蛋鸡养殖场养殖蛋鸡 50 万羽，养殖过程中产生的大量废气，不仅影响了养殖场内的空气质量，导致蛋鸡产蛋率下降，而且对周边生态环境造成了破坏。为了改善养殖环境，提高经济效益，同时响应环保政策，养殖场决定对废气处理系统进行升级改造 。

2. 处理工艺：选用 “生物喷淋塔 + 光催化氧化装置” 的组合工艺。在鸡舍的排风口安装集气设备，将废气收集后引入生物喷淋塔。生物喷淋塔内喷淋含有微生物的水溶液，微生物在生长代谢过程中分解废气中的有机物、氨气和硫化氢等污染物。经过生物喷淋塔处理后的废气，进入光催化氧化装置。光催化氧化装置利用紫外线照射催化剂（如二氧化钛），产生具有强氧化性的自由基，将废气中残留的挥发性有机物等污染物进一步氧化分解为二氧化碳和水 。

3. 处理效果：改造后的废气处理系统运行效果良好。废气中的臭气浓度从原来的超过国家标准数倍，降低至符合国家标准。蛋鸡养殖场内的空气质量明显改善，蛋鸡的产蛋率有所提高。同时，周边环境得到保护，减少了对周边居民生活的影响 。

3.3 案例三：广东某综合性养殖场废气处理项目

1. 项目背景：该养殖场集生猪养殖、家禽养殖和饲料加工于一体，养殖规模较大，且生产环节复杂，废气排放问题尤为突出。废气中不仅含有高浓度的氨气、硫化氢等常规污染物，还因饲料加工产生了大量的粉尘和挥发性有机物。当地环保部门多次检查并责令整改，为了实现可持续发展，养殖场决定实施废气处理工程 。

2. 处理工艺：采用 “布袋除尘器 + 化学洗涤塔 + 生物滤池 + 活性炭吸附浓缩 + 催化燃烧装置” 的组合工艺。首先，利用布袋除尘器去除废气中的粉尘，降低颗粒物对后续处理设备的影响。然后，废气进入化学洗涤塔，通过喷淋酸性或碱性溶液，去除氨气、硫化氢等酸性或碱性气体。接着，经过化学洗涤的废气进入生物滤池，利用微生物降解残留的有机物。之后，采用活性炭吸附浓缩技术，将低浓度、大风量废气中的挥发性有机物进行吸附浓缩，使废气达到催化燃烧装置的进气浓度要求。最后，通过催化燃烧装置将浓缩后的废气中的有机物彻底氧化分解 。

3. 处理效果：经过该复杂组合工艺处理后，废气中的各项污染物指标均大幅降低。氨气浓度降至 10mg/m³ 以下，硫化氢浓度低于 0.1mg/m³，粉尘排放浓度符合国家相关标准，挥发性有机物的去除率高达 98% 以上。养殖场周边的空气质量得到极大改善，实现了达标排放，同时也提升了企业的环保形象 。

四、养殖场废气处理解决方案总结

4.1 源头控制

1. 优化饲料配方：通过科学合理地设计饲料配方，提高畜禽对饲料中营养成分的利用率，减少未消化的营养物质随粪便排出，从而从源头上降低废气的产生量。例如，在饲料中添加适量的酶制剂，可提高饲料的消化率，减少氮、硫等元素的排放 。

2. 合理控制养殖密度：根据养殖场地的面积、通风条件等因素，合理确定畜禽的养殖数量，避免养殖密度过大。过高的养殖密度会导致畜禽代谢产物增多，废气产生量相应增加。合理控制养殖密度，有助于改善养殖场内的空气质量，减少废气对畜禽健康的影响 。

3. 及时清理粪便和污水：建立完善的粪便和污水处理制度，及时清理畜禽粪便和污水，减少其在养殖场内的停留时间。对于粪便，可以采用干清粪工艺，将粪便和尿液及时分离，减少尿液对粪便的浸泡，降低氨气等有害气体的产生。同时，对清理出的粪便和污水进行妥善处理，如堆肥、厌氧发酵等 。

4.2 过程管理

1. 加强通风换气：合理设计养殖场的通风系统，确保养殖场内空气流通顺畅。通过安装通风设备，如排风扇、通风管道等，及时将养殖场内的废气排出，引入新鲜空气，降低废气在养殖场内的浓度。同时，根据季节和天气变化，灵活调整通风量，以保证养殖场内良好的空气质量 。

2. 定期清洁和消毒：定期对养殖场地、设备进行清洁，去除粪便残渣、饲料粉尘等，减少废气产生源。同时，合理使用消毒剂进行消毒，既能杀灭病原体，又能减少因微生物繁殖导致的废气产生。但要注意选择环保型消毒剂，避免消毒剂挥发产生新的有害气体 。

3. 监测与预警：安装废气监测设备，实时监测养殖场内及周边环境的废气浓度、成分等指标。通过建立监测数据平台，对监测数据进行分析和处理。一旦发现废气浓度超标或成分异常，及时发出预警信号，以便养殖场管理人员采取相应措施进行调整和处理 。

4.3 末端治理

1. 根据废气特点选择合适工艺：不同养殖场废气的成分、浓度和排放规律存在差异，应根据实际情况选择合适的废气处理工艺。对于以氨气和硫化氢为主的废气，可优先考虑生物处理法或化学吸收法；对于含有大量挥发性有机物的废气，则可采用吸附法、催化氧化法或燃烧法等。在实际应用中，往往需要采用组合工艺，以实现最佳的处理效果 。

2. 设备维护与管理：定期对废气处理设备进行检查、维护和保养，确保设备正常运行。及时更换老化、损坏的部件，对吸附剂、催化剂等进行再生或更换。同时，建立设备运行记录档案，详细记录设备的运行参数、维护情况等，以便对设备的运行状况进行跟踪和分析 。

3. 资源回收利用：在废气处理过程中，注重资源的回收利用。例如，通过化学吸收法处理氨气时，生成的硫酸铵等产物可作为肥料回收利用；采用冷凝法处理有机废气时，可回收有价值的有机溶剂。实现资源回收利用，既能降低处理成本，又能减少废弃物的排放 。

通过源头控制、过程管理和末端治理的综合解决方案，能够有效减少养殖场废气的产生和排放，改善