机械通风鸡舍排风口高压静电吸尘装置设计研究

杨 礼，杜龙环，胡陈明，郑炜超，朱洪强，余春林，杨朝武通信作者

(1.四川大恒家禽育种有限公司，四川 成都 610066；2.四川大学建筑与环境学院，四川 成都 610065；3.中国农业大学水利与土木工程学院，北京 100833；4.成都晟兴牧业机械有限公司，四川 成都 610000；5.四川省畜牧科学研究院动物遗传育种四川省重点实验室，四川 成都 610066)

0 引言

畜禽养殖规模化、集约化生产已成为当前产业发展主流，随之而来的环境副作用也日渐显著。畜禽生产过程中会产生大量颗粒物，主要来自于养殖环境中的饲料、垫料、动物皮屑、羽毛及粪便等[1]。规模化鸡场中颗粒物的产生和排放尤为突出，据报道在存栏25万羽的笼养鸡舍中，TSP浓度为1.5～4.5 mg/m3[2]。颗粒物不仅影响舍内养殖环境，还通过鸡舍通风换气大量排放到舍外危害周边环境，特别是带有生物活性成分的颗粒物在一定条件下形成气溶胶，吸入体内后导致人和动物患上多种呼吸系统疾病，若携带传染性病菌，还可引发大范围的传播[3]。近年来在畜禽养殖生物气溶胶中检测到高浓度的耐药细菌和耐药基因，为畜牧业健康可持续发展和生物安全带来了新的挑战[4]。当前对于畜禽养殖颗粒物的控制研究主要是养殖空间中的源头控制和降尘，对排放到舍外的颗粒物净化控制研究较少。本研究利用静电吸尘原理，针对规模化鸡舍机械通风排风口专门设计了一种高压静电吸尘净化装置。

1 静电吸尘原理

利用高压电场使含粉尘颗粒的气体发生电离。主要过程为带负电气体离子，在电场力作用下，向阳板运动，在运动中与粉尘颗粒相碰，使尘粒表面荷以负电，荷电后的尘粒在电场力作用下，向阳极运动，到达后放出所带电子，尘粒则沉积于阳极板，从而达到粉尘和气体分离的目的。净化后的气体排出净化装置外。

2 规模化鸡舍排风口静电吸尘装置设计

整个静电吸尘装置以220 V或380 V作为输入电源，使用变压装置，将电压从低压向高压转换，输出高电压，负极装置底部设可拆卸粉尘收集盒，具体原理结构，如图1所示。以规模化鸡舍常见的120 cm负压轴流风机为例，静电吸尘装置安放于舍外，与负压轴流风机连接，同时为减少静电吸尘装置对风机排风量的影响，静电吸尘装置主体外观尺寸为140 cm×140 cm，内部放置与风机气流方向垂直的28个电极板，每个电极板尺寸为100 cm×140 cm，间距5 cm。在每2个电极板之间放置若干与气流方向垂直，直径1.38 mm，长120 cm的放电极电线，如图2所示。

图1 静电吸尘原理图

图2 静电吸尘装置结构图

装置启动时由电极板之间的放电极电线将风机排出的气体中的颗粒物表面带上负电，荷电颗粒在电场作用下向集尘电极板运动并吸附在电极板上。吸附在电极板上较多的颗粒物堆积后靠重力作用从电极板上落至电极板下方的集尘盒。

3 其他配套设计

为提高静电吸尘效果，可在鸡舍尾端风机的每个排风口或者所有排风口统一安装密闭聚风装置，一可以确保舍内排除的气体全部经由静电吸尘装置净化处理，二是经过净化的气体通过聚风装置作用，提高风速后还可使用其风力进行发电，实现无污染的能源回收。为了进一步减少该装置对负压风机通风量和净化后气流速度的影响，还应对该装置的空气动力学外观进行研究，包括电极板的性状、放电的排布以及电线直径大小等。

高压静电吸尘装置配备自动清洁装置，工作一定时间后自动将静电吸尘装置电源及鸡舍风机关闭，清理电极板上的粉尘颗粒物，电极板上方安装冲淋装置，使用微酸电解水将吸附在电极板上和集成盒内的粉尘颗粒物进行消毒清洗。

4 结语

随着规模化畜禽养殖业的发展，养殖环境对外排放的粉尘颗粒物处理已成为重要的研究课题。目前已有研究者提出使用生物质挡土墙、微酸电解水喷淋、植物屏障拦截等方法，但仍存在拦截降尘效率低、二次污染风险等问题。采用高压静电吸尘方法对鸡舍尾端排风口气体进行净化应是当前行之有效的办法，通过进一步提高静电吸附效率和安全性完善配套设备生产设计，高压静电吸尘装置将在畜禽养殖业中拥有更广阔的应用前景。