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技術分享:淺談空氣過濾系統在豬場的應用

【摘要】:
很多研究和現實都證實病毒的傳播最主要是通過空氣傳播進行,而且空氣傳播是造成陰性豬場重新感染的常見原因,因此對空氣進行有效的過濾是阻隔病毒最有效的方式,多年的臨床應用和研究證實通空氣濾系統可以顯著地切斷病原體在動物中空氣傳播途徑,被越來越多的規模化豬場所接受,特別是公豬站與GGP場。

  引言:

  很多研究和現實都證實病毒的傳播最主要是通過空氣傳播進行,而且空氣傳播是造成陰性豬場重新感染的常見原因,因此對空氣進行有效的過濾是阻隔病毒最有效的方式,多年的臨床應用和研究證實通空氣濾系統可以顯著地切斷病原體在動物中空氣傳播途徑,被越來越多的規模化豬場所接受,特別是公豬站與GGP場。

  一、空氣過濾器定義、分類、工作方式

  空氣過濾器(Air Filter)是指空氣過濾裝置,是通過多孔過濾材料的作用從氣固兩相流中捕集粉塵,并使氣體得以凈化的設備,獲得能夠達到標準的潔凈空氣,常用通風用過濾器是針對空氣中的不同粒徑的粉塵粒子進行捕捉、吸附,使空氣質量提高,一般用于潔凈車間、潔凈廠房、實驗室及潔凈室,或者用于電子機械通信設備等的防塵,原型是人們為保護呼吸而使用的呼吸保護器。

  序號分類功能作用

韦德国际娱乐   1初效過濾器去除≥5μm的塵埃粒子 ,初阻力≤50Pa在空氣凈化系統中作為預過濾器保護中效和高效過濾器和其他配件以延長它們的使用壽命。

韦德国际娱乐   2中效過濾器去除≥1.0μm的塵埃粒子,

  初阻力≤80Pa在空氣凈化系統中作為中間過濾器 減少高效過濾器的負荷,延長高效和其他配件的使用壽命。

韦德国际娱乐   3亞高效過濾器去除≥0.5μm的塵埃粒子,初阻力≤120Pa在空氣凈化系統中作中間過濾器 在低級凈化系統中可做終端過濾器使用

韦德国际娱乐   4高效過濾器去除≥0.3μm的塵埃粒子,

  初阻力≤220Pa在空氣凈化系統中的終端過濾器 高級別潔凈室中(0.3μm潔凈室)必須使用的終端凈化設備

韦德国际娱乐   5超高效過濾器去除≥0.1μm的塵埃粒子,初阻力≤280在空氣凈化系統中的終端過濾器 高級別潔凈室中(0.1μm潔凈室)必須使用的終端凈化設備。

韦德国际娱乐   基本工作方式有五種:

  1.攔截效應:當某一粒徑的粒子運動到纖維表面附近時,其中心線到纖維表面的距離小于微粒半徑,灰塵粒子就會被濾料纖維攔截而沉積下來。

韦德国际娱乐   2.慣性效應:當微粒質量較大或速度較大時,由于慣性而碰撞在纖維表面而沉積下來。

  3.擴散效應:小粒徑的粒子布朗運動較強而容易碰撞到纖維表面上。

韦德国际娱乐   4.重力效應:微粒通過纖維層時,因重力沉降而沉積在纖維上。

  5.靜電效應:纖維或粒子都可能帶電荷,產生吸引微粒的靜電效應,而將粒子吸到纖維表面上

  二、如何選擇過濾等級

  空氣傳播的主要豬病原的直徑如下:

  ? 豬流感病毒SIV: 0.080-0.120 um (Olsen等人,2006)

  ? 藍耳病毒PRRSV: 0.050-0.065 um (Zimmerman等人,2006)

韦德国际娱乐   ? 豬圓環病毒PCV2: 0.0017-0.0022 um (Quinn等人,2002)

  ? 支原體:0.3-0.9 um (Quinn等人,2002)

韦德国际娱乐   ? 偽狂犬:0.15-0.918um (Nauwynck,1997)

  可見,SIV、PRRSV和PCV2應該能夠通過HEPA過濾器。不過,攜帶這些病毒的微粒才是更重要的,因為汽霧顆粒的直徑通常都在0.4至0.7微米之間, 0.3至1.0微米總計95%(如下表),同時,小型顆粒可通過攔截和擴散過程粘著在過濾纖維上。

  大氣塵粒徑(0.3μm以上)分布

  粒徑/μm相對頻率(%)粒徑/μm相對頻率(%)

韦德国际娱乐   0.3461.22

  0.4201.51

韦德国际娱乐   0.5111.81

  0.6112.40.7

  0.854.80.3

  12

  如下圖:初效過濾:MERV 1-MERV 8級, 對0.3-1微米過濾效率幾乎為零 。中效過濾:MERV 9-MERV 16級, 對0.3-1微米過濾效率 95%以上 ,防護的程度決定過濾方式及等級,要想達到有效阻斷傳播的目的,需使用中效以上的等級。

韦德国际娱乐   三、空氣過濾系統類型

韦德国际娱乐   按照過濾比例分為:

  1.部分過濾:只在屋頂的進風口安裝了過濾器,降溫水簾不安裝過濾器,也就是在疫病風險大的秋、冬季使用,風險相對小的春、夏季不使用,每年當中大約有6-8個月的時間是得不到過濾的,這樣成本很低,但風險大。

韦德国际娱乐   2.100%過濾:一種情況是夏季采用縱向通風的豬舍,需要同時在降溫水簾和屋頂進氣口前加裝過濾器陣列以實現100%過濾,這肯定會增加建設成本。另一種情況是豬舍全年都通過屋頂進風口通風。這種情況下可以額外再開一排進風口,這些額外的進風口同樣可以在夏季高溫情況下作為通風系統的補充。當外界溫度高于27°C時,可以將這些通風口打開,溫度低于27°C時就將其關閉。這種方案成本低,可應付全年大部分的感染風險,是一種可行方案。但這種方案用在高風險或夏季高溫地區可能就不太合適。

  按照通風類型分為三種:

韦德国际娱乐   1.負壓通風:同以往豬舍的常見通風模式相同,只是在進風口位置增加過濾器,如降溫水簾和屋頂進氣口前。此方式尤其要防止未過濾的空氣通過豬舍縫隙進入舍內的風險,如果出現這樣的結果也就意味著空氣過濾系統失去意義,所以對豬舍的密封性要求極高,特別是空氣過濾器接墻處、空氣過濾器間、門、窗、吊頂板間及吊頂墻面接縫等,目前國內已有密封性極好的不銹鋼門和窗戶,吊頂板可采用公母槽的,同時上面加層塑料布,另外需要考慮風機的倒流,可以采用防倒流百葉或者風機外罩布袋;我公司趙堡項目和高村項目均采用此種模式。

  負壓模式下全過濾隧道通風

  2.正壓通風:正壓通風是將空氣過濾后的空氣吹進舍內,使舍內的氣壓高于舍外。正壓通風的優勢是未過濾空氣進入舍內的風險較小,但對風機動力的要求較高,正壓通風選用的風機應該在較高靜壓差下仍能提供足夠的風量,正壓通風通風的均勻性和夏季降溫是設計時要著重考慮的點,我公司與科普利信合資建的場采用此模式

  集成正壓過濾機組通風示意

韦德国际娱乐   3.中性通風:中性通風介于負壓通風和正壓通風之間,一般采用偏正壓的方式。如我公司梁溝公豬站

  豬舍中性空氣過濾系統示意

  正壓中性負壓

  過濾器計數低中性高

  能源使用高高/中中/低

  現有結構適應性低低強

韦德国际娱乐   未過濾空氣滲透潛在性低中/低高

韦德国际娱乐   成本高高/中中/低

韦德国际娱乐   四、 應用及注意事項

  1.如何才能把豬舍密封起來?因為系統采用負壓通風,如何把過濾器以外的地方堵嚴,這始終是個挑戰,使用前用熱感儀器檢查氣密性。雖然正壓通風可以避免這個問題,但冬季正壓通風會把溫暖、潮濕的舍內空氣吹入墻縫里,從而加速建筑的朽敗;

韦德国际娱乐   2.夏季的過濾。夏季要想滿足無空調豬舍的通風需求,需要相當于冬季三倍數量的過濾器。目前的研究顯示,夏季的夜晚仍然存在很大的風險,尤其是當有微風從感染的豬場吹來的時候。夜晚涼爽的溫度也適合病毒的生存。解決這個風險的辦法是采用100%過濾;

  3.所有的門都要關嚴。死豬和淘汰豬都是經過雙門系統的隔離間運出。轉入的豬只也要通過雙門系統,將空氣旁路的可能性降到最低,也可考慮在所有出入口處安裝卡扣;

  4.停轉風機的回風也是個大問題,因為風扇百頁可能卡住,不能封嚴。可以在冬天從里面和外面給風機套上罩子,春天盡量延遲風機的啟用。風機的正常運轉也非常重要,每周至少應該檢查一次;

  5.安裝時不要把過濾器弄壞。不能損壞或劃破過濾材料;

  6.更換過濾器時也要特別注意保證安全性,采用集成正壓空氣過濾機組的豬舍至少要采用兩臺機組,以保障更換過濾器時的舍內的正壓環境。未采用機組的系統應有詳細的過濾器更換操作指導;

  7.什么時間更換過濾器也是我們需要考慮的問題,最佳方案是根據每層過濾器的壓力變換情況決定是否更換(正壓空氣過濾機組可以實現),但很多系統沒有測試靜壓差可以采用過濾器按照周期更換,可以根據當地環境空氣情況咨詢過濾器廠商;

韦德国际娱乐   8.安裝過濾器會降低通風效率,設計時要有足夠大的通風量;

  9.使用刮糞板時要防止空氣交叉,一是通道密封性保證,二是直接利用排風風機;

韦德国际娱乐   10.空氣過濾系統必須和嚴格的生物安全流程相結合,才能起到應有的效果;

  11.空氣過濾、環控、鋼構、基建要充分溝通,最好在做施工圖紙時就把空氣過濾器考慮進去;

  11.監測舍內空氣的流向,保證豬舍內新鮮空氣可以均勻分布。空氣過濾器對于春季注意防護植物棉絮,花粉等,夏季預防過濾器霉變,冬季預防霧凇,這幾種情況都會增加堵塞過濾器的風險,對建筑,通風系統可能造成巨大損毀。

韦德国际娱乐   五、成本及效益

  以我公司已竣工的后備場項目為例,設計規模為年出欄6240頭,采用100%中效過濾、負壓通風模式,基建、空氣過濾設備、環控設備成本等增加21.4%,折合每平方米增加185.67元,共計增加投資57.9萬元,按10年折舊,相當于每出欄一頭豬增加9.28元固定成本,在美國,藍耳病造成的損失為3-20美元/頭,加上投入的藥費,損失遠大于投入的成本,所以安裝空氣過濾系統的投入產出比應該是非常樂觀的。