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近年来畜禽养殖业的规模化使得饲养密度不断提高，造成单位面积内氨排放量升高，对周围居民和环境造成了严重的危害。氨的排放也已成为规模化养殖场是否盈利的一个关键的控制点。本文分别从“上游”防治、“中游”控制、“下游”处理3个阶段，对近年来规模化养殖场氨控制排放技术和应用状况进行总结和分析，并在此基础上，提出了规模化养殖场氨排放控制技术和应用存在的问题及发展方向。
1规模化养殖场氨的产生、特点及危害
1.1 氨的产生及特点
从氨产生的场所来看，主要包括畜禽舍、粪污堆置、运输和粪污处理等场所，其中畜禽舍和粪污处理场所中产生的氨所占比例最大。从氨产生的途径来看，主要源来自于畜禽肠道内的细菌脲酶分解含氮有机物排泄；次要源来自于畜禽排泄物中或其他场所未被有机体完全消化吸收的含氮有机物，这种产氨方式较为缓慢。
总的来说，氨的产生主要来自于蛋白质、氨基酸、微生物氮等含氮化合物的降解，受微生物活动的影响，主要通过尿酸生物降解、尿素生物降解以及未消化的蛋白质生物降解3种途径产生。同时，由于氨易溶于水，在高湿空气中浓度相对较高。因此，影响氨挥发的因素主要包括温度、湿度、粪中尿素与氨浓度和通风状况等。就单个养殖场来说，其氨的产生较为分散，不易收集，且相较于其他恶臭气体的排放较低。而且在不同环境下，不同规模或不同类型的养殖场排放氨的量也相差很大。
1.2 氨的危害
氨是一种具有强烈刺激性气味的气体，进入血液后会降低血液溶氧量，降低畜禽的抵抗力。长期处于10~15mg/kg氨气浓度下，会明显降低畜禽的应激抵抗能力。首先，氨能使呼吸道粘液pH值升高，使呼吸道纤毛丧失活动功能，降低了过滤体内有害物质的能力，增加了空气传播疾病的可能。其次，高浓度的氨能够强烈刺激畜禽的肠黏膜，使其代谢速度加快，造成畜禽机体对氧和能量的需要增高，同时血液中多余的氨会变成氨基酸和排泄废物，这些都是耗能极高的过程，相对地用于生长和生产的能量就会减少，从而影响畜禽机体的生长性能。
同时，挥发到大气中的氨会反应形成氯化铵、硫酸铵和硝酸铵等物质，进而导致土壤的酸化和地表水的富营养化，对人畜环境造成较大危害。畜禽养殖场每年向大气中排放大量的氨在与二氧化硫、氮氧化物的氧化产物反应后，生成PM2.5的重要前体物，如硝酸铵、硫酸铵等。据统计，2012年北京规模化养殖业排放的氨为4.43万t。
3现有的规模化养殖场氨排放控制技术
2.1 “上游”防治技术和措施
规模化养殖场氨排放的“上游”防治技术，主要是进行日粮配比调控、添加饲料改良剂来实现，其核心思想是精确估测禽畜所需的营养物质，合理调配饲料的组成，提高饲料的利用率，减少营养物质排出，从而减少氨排放。
尿素在禽畜体内通过脲酶分解含氮营养物质而形成，排出体外后很容易转换为NH4+，进而转变为氨，因此在日粮中适当减少粗蛋白可以降低尿中尿素的排出；粪中的含氮化合物主要以未分解的蛋白质存在，额外补充氨基酸或尿素酸化可以使粪便pH值降低，进而减少了氨气排放。目前提高饲料转化率主要通过配制适宜的高质量原料的日粮、改良畜禽的遗传特性、饲料制粒和细微粉碎以及降低饲料浪费的饲喂设备等方式和方法。
除此之外，添加活菌剂、酶制剂或植物提取物，如EM制剂、芽孢杆菌、酵母菌、丝兰提取物、茶多酚、菊糖等添加物，在生物体内通过和微生物的协同作用，对生物体内的氨进行转化，最终达到降低体外氨气排放的效果。
2.2 “中游”控制技术和措施
“中游”的控制技术和措施，主要是指在饲养阶段使用氨除臭型吸附剂、合理改建畜禽舍，进而可以科学经济地处理粪便，防止氨的扩散和排放。
2.2.1 氨除臭型吸附剂
用于规模化养殖场除氨的除臭剂主要包括物理降臭剂、化学除臭剂和生物除臭剂。物理除臭剂包括一些吸附剂，如各类沸石、活性炭、泥炭、锯木屑、麸皮和米糠等；化学除臭剂指能够屏蔽和与氨发生反应的化学制剂；生物除臭剂主要指活性微生物菌剂，是利用微生物或微生物产生的酶降解氨和其他恶臭物质。基于除臭效果和安全性，生物除臭剂的研究和使用最多，但目前针对规模化养殖场氨的高效、安全和无二次污染的生物除臭剂较少，同时，缺乏效率较高、自动化程度好的喷淋除臭设备。
常用的物化除臭型吸附剂的吸附原理是利用分子间的范德华力将恶臭分子吸附于多孔性物质（吸附剂）中。即采用比表面积大、孔容大、具有优异吸附能力的物质作为物化型吸附剂。常见的吸附物质有各类沸石、某些金属氧化物、活性炭、活性炭纤维和大孔高分子材料等。
2.2.2 畜禽舍设置
首先，在选址方面，畜禽舍要远离养殖人员生活区，尽量选择高燥、向阳、避风的高地。一方面有利于畜禽舍的污水顺利流出舍内，另一方面能够合理管理畜禽舍内的通风量，还可避免氨对养殖场工作人员的危害。
其次，最好使用漏缝地板和密闭的管道系统，将粪水池修建在养猪场外，及时清除粪尿，以免粪尿潴留腐败分解。
再次，加强舍内管理，保持舍内干燥和整洁，同时加强通风管理，定时开窗通风，防止氨气的积聚。
最后，地面垫料方面，常用有效的控制配方有：
（1）用40%硫酸铜和熟石灰处理的垫料；
（2）用2%苯甲酸或乙酸处理垫料；
（3）用2∶1∶1 的硫酸亚铁、沸石、煤灰按混合物铺撒。
2.3 “下游”处理技术和措施
用于规模化养殖场氨控制的“下游”技术和设备主要包括吸收、吸附、催化、焚烧、冷凝和生物技术及设备等。但对于无回收价值的低浓度氨，吸收和吸附等物理化学方法和技术存在着工艺复杂、投资和运行费用高、易造成二次污染等缺点。与常规的物化控制技术相比，生物技术具有处理效果好、无二次污染、投资及运行低等优点，特别适用于大流量、低浓度氨气的处理。
2.3.1 生物过滤技术
生物过滤技术工艺的主体设备是（图1）三相生物反应器（气体、液体、固体），整个工艺主要由调节系统和反应系统组成，其中调节系统主要起增湿和除尘作用。含氨气体经调节系统增湿后从底部进入生物滤池，气体中的氨与填料上附着的微生物接触，被吸收氧化成SO42-、NO3-、CO2和H2O等无害或低害物质。生物滤池内的生物相和水相都是不流动的，且只有一个反应器。生物过滤技术具有设备少、投资运行费用低、操作简单、不需外加营养物等特点，适用于气量大、浓度低的含氨气体处理。
 2.3.2 生物滴滤工艺
生物滴滤工艺的主体是生物滴滤池（图2），生物滴滤与生物过滤工艺大致相同，两者最大的区别是生物滴滤池填料上方喷淋循环液，其中生物滴滤池是连续补充而生物滤池则是间断性的补充。含氨气体从底部进入生物滴滤池，气体中的氨被微生物降解成SO42-、NO3-、CO2和H2O等无害或低害物质。生物滴滤池有固定的生物相，其中水相是流动的且只有一个反应器。生物滴滤池具有操作设备简单易行、压降低、处理效率高等优点。对于负荷较高及污染物降解后会生成酸性物质的含氨气体有较好的处理效果。
 2.3.3 生物洗涤工艺
生物洗涤工艺的主体为生物洗涤塔（图3），生物洗涤塔是一个悬浮活性污泥处理系统，由一个气体吸收塔和活性污泥反应池组成，出水设有二沉池。含氨气体经过气体吸收塔被吸收到液相中，被吸收到液相中的氨进入活性污泥反应池内被生物降解成无害或低害的小分子物质，达到净化的目的。
 生物洗涤塔有悬浮的生物相，水相是流动的，且有两个反应器。与生物过滤和生物滴滤技术相比，生物洗涤技术的优点是反应条件易控制、压降小等。主要用于处理气量较小、浓度大且水溶性较好的含氨气体。
上述三种工艺各有优缺点和其适用的范围，对比如表1。
3规模化养殖场排放控制技术应用进展
3.1“上游”防治技术的应用进展
在饲养管理方面，对饲料进行改良加工改变粪便的物理性质也可以影响气体和微粒的排放。然而，精密喂养方法管理饮食提供畜禽只是量，在生长或生产周期为最佳的一个特定阶段所需的营养物质并没有涉及太多。 精密送料采用养分形态，根据畜禽的预期用途进行饲养。 通过针对畜禽的营养需要，可以减少营养物质排泄粪便或尿，进而在肥料养分中降低氨气的排放。
在改良饲料方面，通过添加少量纤维(5%~10%)，以降低粪便pH值，同时增加挥发性脂肪酸浓度，从而影响氨的排放。在很多研究中，大豆壳已被用来作为纤维添加剂来使用，结果表明，饲喂含大豆皮的饲料，可以减少氨氮排放量，并且粪便pH值下降，肥料氮升高，挥发性脂肪酸增加。
3.2 “中游”控制技术和措施的应用进展
传统的“中游”控制技术，主要是通过，添加氨除臭剂和合理改建畜禽舍，适当铺设垫料，防治粪尿腐败，控制氨的扩散和排放。
3.2.1 添加氨除臭剂控制畜禽养殖场氨气的应用进展氨除臭剂有很多种，主要以物化的吸附材料为主。李伟通过研究生物活性炭系统来降解氨和硫化氢的浓度，确定出该系统的最佳温度为 30℃，喷淋最佳速率 60 mL/min，气体最佳流速为 0.25 m3/h ，针对氨能够达到较好地“中游”控制效果。但是，该技术目前还处在实验研究阶段，需要进一步的推广和应用生物活性炭除氨还有一定的距离。
3.2.2 合理改建畜禽舍控制畜禽养殖场氨气的应用进展基于氨产生的特点，氨的排放控制离不开畜禽舍的科学合理设置。一般畜禽舍的设置，尽量在通风较好的地方。B. Bjerg 等通过研究，指出ammonia-release模型的自然通风的牲畜的建筑，覆盖了释放从坑和尿液在固体和板条的水坑，可以有效的降低氨的排放，但目前还处于研究中，需要解决畜舍地面等表面氨的排放，达到更好地氨控制效果。
除地理位置之外，畜禽舍的地面垫料也是很好的中间控制措施，S.E.M Dkker等通过研究铺设有机垫料代替传统的单层垫料饲养系统，表明有机垫料系统具有很高的减少氨排放的潜力，同时还可以将有机垫料资源化利用，是未来规模化养殖场值得借鉴和参考的模式。
3.3 “下游”处理制技术和措施的应用进展
3.3.1生物过滤技术处理畜禽养殖场含氨气体的应用进展由于生物过滤技术具有设备简单、操作简单、不需外加营养物、投资运行费用低等优点，因而广泛应用于畜禽养殖场氨气的处理中。大量研究结果表明，生物过滤技术在去除氨气体方面既高效又经济，同时，生物处理技术对温室气体减排也有一定的效果。
Melse等人利用生物过滤池来减少畜禽养殖场中甲烷的释放量的实验中发现，在进气的平均温度为12℃左右，填料的pH为6.8时，氨的进气速率为83mg/m3 h、硫化氢的进气速率为0.6-16 mg/m3 h的条件下，氨的去除率为90-100%，硫化氢的去除率达100%。
总之，生物过滤技术在处理畜禽养殖场的氨气时表现出较高的处理效率，虽然如此，生物过滤技术在应用中也存在一些问题，如生物滤池反应条件不易控制、对进气负荷变动的适应性差、占地面积大等，使得其在工业化大规模的应用时受到一定的局限性，因此，通过研究分析各种因素对生物滤池处理效果的影响，得出最优化的条件是未来发展的一个方向。
3.3.2 生物滴滤技术处理畜禽养殖场氨气的应用利用生物过滤技术处理畜禽养殖场的氨气可以取得较好的去除效果，但当含氨气体中的含硫、含氯物质浓度较高时，会产生大量含酸物质，从而引起生物滤池的酸化，使得氨的处理效果降低。国内外不少研究发现，利用生物滴滤池来处理畜禽养殖场含硫、含氯和含氮等生物降解产酸/碱性代谢物的含氨气体，通常可以达到较高的处理效率。
与生物过滤技术和生物洗涤技术相比，生物滴滤技术处理畜禽养殖场含氨气体具有处理效率高，反应条件特别是PH易控制，可以较好的抑制反应器的酸化等优点，但也存在运行成本较高、填料比表面积小等缺点。即便如此，生物滴滤技术仍会在畜禽养殖场含氨气体生物处理中得到更为广泛的应用。
3.3.3 生物洗涤技术处理畜禽养殖场含氨气体的应用与生物过滤和生物滴滤技术相比，生物洗涤技术的优点是反应条件易控制、压降小，对于浓度较高、水溶性较强的气体具有较高的处理效率。但由于生物洗涤技术包括的设备多而复杂，需外加营养、成本较高、需单独处理剩余污泥及投资和运行费用较高等缺点，因而其大规模的工业化应用于受到一定的限制，目前在畜禽养殖场含氨气体处理中的应用也较少。
3.3.4 新型生物处理技术及其在畜禽养殖场含氨气体处理中的应用两段式生物反应器已在畜禽养殖场含氨气体处理中得到一定应用，这种反应器不仅可以去除氨，同时还可以去除氨和颗粒物质。该反应器通常由两个生物反应装置组成，每一个生物装置用来去除混合气体的某一类污染物。第一个反应装置用于畜禽养殖场含氨气体的去除，它是由酸洗涤器、生物洗涤器和布水和生物过滤组成且已经在德国进行了实验，且在荷兰的一小部分农场中使用。目前这种反应装置还处于小试阶段，其处理NH3、气味以及颗粒物质等的去除效果，特别是中试下的处理效果还有待于进一步的研究 。
除了利用生物反应器以外，微生物菌剂也在畜禽养殖场恶臭气体的处理得到了一定的应用。许多研究者通过喷洒生物菌剂来去除养殖场中的恶臭气体，得到较好的恶臭处理效果。喷洒生物菌剂可以在一定程度上减少恶臭气体的浓度，且装置简单、费用低，但生物菌剂对恶臭气体处理效果的持久性、稳定性等还有待进一步的研究。
4存在问题及发展方向
基于“上游”防治、“中游”控制和“下游”处理的各个工艺和措施的理论，我们还需要做一些工作：
(1) 由于我国的南北地区气候相差较大，因此，我们在进行规模化养殖场氨的防治时，应因地制采用科学、合理的方法，比如生物处理技术，微生物菌剂施用、保持良好的畜禽生长环境等措施需要互相配合，综合“上游、中游、下游”各个处理方法和措施，协同治理，才能实现规模化养殖场氨的最优化控制。
(2) 对于规模化养殖场中排放的氨等越来越复杂的混合恶臭气体，常规的生物处理技术很难到达理想的处理效果，因此，开发更加高效的生物处理工艺、反应器工艺条件优化控制将是规模化养殖场氨处理技术的研发方向。
(3) 基于规模化养殖场的经济效益，需要在可持续的观念下，根据目标养殖场的实际情况，科学合理地选用生物处理工艺，开发出更为高效的复合菌剂，主要配合“下游”处理措施，达到处理效率高、无二次污染，费用低廉的目的。
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