佰倫空氣過濾器系統(tǒng)在養(yǎng)豬場(chǎng)是如何應(yīng)用和分類的？

保持藍(lán)耳病陰性對(duì)于豬場(chǎng)來(lái)說(shuō)具有重要的經(jīng)濟(jì)意義，不論公豬站、母豬場(chǎng)還是斷奶-生長(zhǎng)-肥育豬場(chǎng)都一樣。藍(lán)耳病、豬流感和支原體之類經(jīng)空氣傳播的疾病越來(lái)越普遍，在這種現(xiàn)實(shí)下，任何能夠防止這些病原經(jīng)氣霧傳播的方式都非常引人注意。我們?cè)趯?shí)踐中采用了激進(jìn)的方法，讓我們的生產(chǎn)者使用佰倫空氣過濾器系統(tǒng)。2005年有6家豬場(chǎng)安裝了過濾系統(tǒng)，2006年又有5家，2007年11家，2008年11家。

佰倫空氣過濾器系統(tǒng)在養(yǎng)豬場(chǎng)是如何應(yīng)用和分類的？
    空氣過濾器系統(tǒng)的分類
    不存在適用于所有豬場(chǎng)的空氣過濾系統(tǒng)。我們發(fā)現(xiàn)，有必要根據(jù)豬場(chǎng)的具體情況設(shè)計(jì)專門的過濾系統(tǒng)。我們現(xiàn)在采用的都是Merv 16 Camfil Farr過濾器，也用了一些Camfil Farr的新型過濾器，稱為PB L6過濾器。采用過濾器的有21個(gè)公豬站，8家母豬場(chǎng)，3家實(shí)驗(yàn)豬場(chǎng)，1家肥育豬場(chǎng)。安裝的豬場(chǎng)規(guī)模有大有小。5家母豬場(chǎng)母豬頭數(shù)超過2500頭。其余3家母豬頭數(shù)在700~1200頭。5個(gè)公豬站裝備了空調(diào)。
    生產(chǎn)當(dāng)中，許多豬場(chǎng)都采用了空氣過濾系統(tǒng)。Scott Dee博士和AndreaPitkin博士已經(jīng)為我們證實(shí)，試驗(yàn)條件下，藍(lán)耳病病毒可經(jīng)空氣傳播，而且目前大家廣泛認(rèn)為，空氣傳播是造成陰性豬場(chǎng)重新感染的常見原因（Dee 2007；Pitkin等，2007）?？諝膺^濾系統(tǒng)應(yīng)用中的一大挑戰(zhàn)是，夏季為了保障足夠的通風(fēng)，需要安裝過濾器的數(shù)量很大。工作原理
    真正的HEPA（高效空氣微粒）過濾器對(duì)于0.3μm顆粒的過濾效率通常都在99.99%以上（佰倫高效過濾器）。這意味著，一個(gè)新的過濾器能夠?qū)?9.99%直徑為0.3μm的微粒過濾掉。顆粒越大，過濾效率越高，顆粒越小，效率越低，但小到一定程度之后，隨著顆粒變小，過濾效率反而又會(huì)提高。經(jīng)過一段時(shí)間使用之后，“舊”的過濾器過濾效率反而更高，因?yàn)檫^濾沉積下來(lái)的顆粒有助于過濾更多的微粒。
    過濾器過濾空氣微粒（包括病毒和細(xì)菌）的基本方式有三種：
    撞擊：大型顆粒無(wú)法躲避過濾纖維，直接撞在上面。過濾器就是這樣捕獲大型顆粒（>0.4μm）的。
    攔截：小一些的顆粒（<0.4μm）在距纖維一個(gè)直徑距離之內(nèi)的范圍內(nèi)會(huì)粘在纖維上。在范德華力的作用下，微粒會(huì)吸附在那里。
    擴(kuò)散：布朗運(yùn)動(dòng)（擾流）會(huì)增加小型微粒受到攔截和撞擊的機(jī)會(huì)?？諝鈧鞑サ闹饕i病原的直徑如下：
    SIV（豬流感病毒）80~120 nm（Olsen等，2006）PRRSV（藍(lán)耳病病毒）50~65 nm   （Zimmerman等，2006）PCV2（豬圓環(huán)病毒Ⅱ型）17~22 nm
    （Quinn等，2002）支原體0.3~0.9μm（Quinn等，2002）
    可見，SIV、PRRSV和PCV2應(yīng)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?yàn)槠F顆粒的直徑通常都在0.4~0.7μm。同時(shí)，小型顆?？赏ㄟ^攔截和擴(kuò)散過程粘著在過濾纖維上。過濾器種類
    養(yǎng)豬生產(chǎn)者經(jīng)常詢問有沒有廉價(jià)的過濾器。筆者的答復(fù)是，過濾器各有不同，而當(dāng)前的評(píng)估系統(tǒng)不一定適合于豬場(chǎng)的應(yīng)用條件。比如說(shuō)，典型情況下我們豬舍進(jìn)風(fēng)口的靜壓為0.05~0.20英寸水柱。而這些過濾器的測(cè)試壓強(qiáng)要高得多。這樣的話，對(duì)材料的質(zhì)量、框架結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度等要求都非常高，只有這樣才能確保高壓空氣不會(huì)繞過過濾材料。我們對(duì)過濾器的框架進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，提高了空氣流速，但超過一定限度的情況下通過的病毒濃度有可能會(huì)比較高?，F(xiàn)在我們的辦法是，對(duì)于藍(lán)耳病史很糟糕，或附近3 km內(nèi)有其它豬場(chǎng)，或5、6 km內(nèi)有大量豬群的豬場(chǎng)，仍然采用以前的過濾器（現(xiàn)在換了一種框架設(shè)計(jì)，稱為L(zhǎng)9）。對(duì)于感染風(fēng)險(xiǎn)較低的豬場(chǎng)，則采用新設(shè)計(jì)的空氣流速更高的過濾器。
    由于成本的關(guān)系，部分過濾仍在繼續(xù)應(yīng)用。問題是部分過濾的情況下，只有屋頂?shù)倪M(jìn)風(fēng)口安裝了過濾器，降溫水簾沒有安裝過濾器，這樣的豬場(chǎng)每年當(dāng)中大約有4個(gè)月的時(shí)間是得不到過濾的。我們有一家豬場(chǎng)改用了新的大流量的L6過濾器，從部分過濾改為100%過濾。
    對(duì)于佰倫F9型空氣過濾器，新型號(hào)為PB L9過濾器，我們估計(jì)風(fēng)壓0.2英寸水柱情況下過濾流量為，7 m 3/min。對(duì)于PB L6過濾器，我們估計(jì)風(fēng)壓0.2英寸水柱情況下過濾流量為28 m3/min大部分豬場(chǎng)達(dá)到0.2英寸水柱的風(fēng)壓都沒有問題，當(dāng)然要想達(dá)到這么高的風(fēng)壓，需要熟悉自己的通風(fēng)系統(tǒng)和風(fēng)機(jī)性能。部分過濾
    許多豬場(chǎng)只不過是簡(jiǎn)單地在每個(gè)屋頂進(jìn)氣口上裝一個(gè)過濾器。這種情況下，如果外部溫度在21℃以下，通風(fēng)不受影響。但當(dāng)外部溫度達(dá)到21℃以后，阻力就會(huì)太大，要么不得不拆除過濾器，要么必須通過降溫水簾進(jìn)行縱向通風(fēng)。在縱向通風(fēng)的情況下，空氣從豬舍一端進(jìn)入，從另一端排出。這種情況下就存在一個(gè)問題，在美國(guó)中西部，晚春和早秋的白天氣溫常會(huì)很高，不得不采用縱向通風(fēng)，而夜間溫度又會(huì)降到10~15℃，很適合藍(lán)耳病病毒的生存（Hermann等，2007）。
    解決高溫的問題
    研究藍(lán)耳病病毒的生存曲線，有可能在特定的夏季溫度條件下取消過濾系統(tǒng)而同時(shí)把藍(lán)耳病病毒經(jīng)空氣傳播的風(fēng)險(xiǎn)降到最低。為了能夠?qū)ο募就ㄟ^降溫簾的大量空氣進(jìn)行過濾，需要一個(gè)過濾器陣列，其面積相當(dāng)于降溫簾面積的3倍，或采用鼠籠式風(fēng)機(jī)給過濾器陣列加壓。這兩種辦法成本都很高。一種替代的方法是，當(dāng)外部氣溫升高到一定程度之后，比如高于27℃，就開始采用無(wú)過濾通風(fēng)。這樣的話，低通風(fēng)量的情況下仍舊可以采用過濾通風(fēng)，需要加大通風(fēng)量的時(shí)候，也可以實(shí)現(xiàn)大量通風(fēng)，而無(wú)需額外的設(shè)施投資。
    另一種情況是豬舍全年都通過屋頂進(jìn)風(fēng)口通風(fēng)。這種情況下可以額外再開一排進(jìn)風(fēng)口，成本很低。這些額外的進(jìn)風(fēng)口同樣可以在夏季高溫情況下作為通風(fēng)系統(tǒng)的補(bǔ)充。當(dāng)外界溫度高于27℃時(shí)，可以將這些通風(fēng)口打開，溫度低于27℃時(shí)就將其關(guān)閉。
    這種方案成本低，可應(yīng)付全年大部分的感染風(fēng)險(xiǎn)，是一種可行方案。但這種方案用在高風(fēng)險(xiǎn)地區(qū)可能就不太合適。100%過濾
    對(duì)于夏季采用縱向通風(fēng)的豬舍，可以通過在降溫水簾前加裝過濾器陣列實(shí)現(xiàn)100%過濾。這肯定會(huì)增加建設(shè)成本。此外，這種豬舍冬天通常也要通過屋頂進(jìn)氣口通風(fēng)，因此屋頂進(jìn)氣口也要加裝過濾器。加裝這種過濾系統(tǒng)，包括建造過濾器陣列，成本為每頭動(dòng)物180~200美元。
    有的豬場(chǎng)全年采用屋頂進(jìn)氣口通風(fēng)，因此只需在屋頂進(jìn)氣口安裝過濾器。這種情況下安裝成本是每頭公豬80~90美元。
    空調(diào)系統(tǒng)
    空調(diào)系統(tǒng)會(huì)大大降低夏季的過濾需求（因?yàn)橄募緹o(wú)需進(jìn)行大量的通風(fēng)）。因?yàn)槿赀M(jìn)入豬舍的空氣都很涼爽，因此夏季通風(fēng)要求與冬季相似。
    空調(diào)系統(tǒng)類型
    過去3年當(dāng)中，作者為5個(gè)公豬站設(shè)計(jì)了空調(diào)系統(tǒng)，并采用MERV16過濾器實(shí)現(xiàn)了100%過濾，該過濾器對(duì)DOP試驗(yàn)塵的過濾效率為95%。這些豬舍在涼爽季節(jié)均通過屋頂進(jìn)氣口采用負(fù)壓通風(fēng)，和普通豬舍一樣。所有進(jìn)氣口均裝有過濾器。晚春之后，當(dāng)通風(fēng)不足以滿足降濕降溫的要求時(shí)，開始啟動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)。不同系統(tǒng)當(dāng)中這個(gè)過渡過程也有所不同。循環(huán)空氣系統(tǒng)
    其中一個(gè)公豬站讓空氣通過空調(diào)機(jī)在舍內(nèi)循環(huán)。當(dāng)外部溫度升至20℃以上時(shí)，空調(diào)機(jī)啟動(dòng)，對(duì)舍內(nèi)溫度進(jìn)行循環(huán)冷卻，同時(shí)屋頂進(jìn)氣口和過濾器繼續(xù)吸入新鮮空氣。
    新鮮空氣系統(tǒng)
    其他公豬站均采用新鮮空氣，而不用循環(huán)空氣。這種情況下又有三種不同的實(shí)現(xiàn)方式：
    其中一個(gè)公豬站在閣樓內(nèi)裝有空氣處理機(jī)組，冷卻空氣也通過屋頂進(jìn)氣口進(jìn)入豬舍。在這里，空氣全年都經(jīng)過空調(diào)管線抽進(jìn)豬舍。隨著氣溫升高，先是通過風(fēng)機(jī)將外部空氣加壓從屋頂進(jìn)氣口吹進(jìn)豬舍。隨著溫度繼續(xù)升高，空調(diào)單元開始啟動(dòng)，冷卻空氣?？諝馓幚頇C(jī)組在閣樓內(nèi)，但空氣壓縮機(jī)裝在外面，以便將熱量排到舍外。
    有兩個(gè)公豬站的系統(tǒng)和上面的系統(tǒng)相似，只不過空調(diào)單元和空氣處理機(jī)組均在舍外，經(jīng)過側(cè)墻而不是屋頂進(jìn)風(fēng)口把空氣吹入舍內(nèi)。這種系統(tǒng)看來(lái)更簡(jiǎn)單，因?yàn)椴槐匕芽諝馓幚碓O(shè)備和管線裝在閣樓。然而，這種系統(tǒng)中空氣在豬舍內(nèi)的分布不如前者均勻。
    另一套系統(tǒng)也是通過側(cè)墻鼓入空氣，但在空調(diào)機(jī)前面又加了一個(gè)蒸散降溫簾。當(dāng)氣溫升高的時(shí)候，最開始也是啟動(dòng)風(fēng)機(jī)加壓將空氣通過過濾器吹進(jìn)豬舍，與上面的系統(tǒng)相同。隨著溫度繼續(xù)升高，接下來(lái)在啟動(dòng)空調(diào)機(jī)之前先是給降溫簾加水。這樣做的目的是為了延遲啟動(dòng)壓縮機(jī)單元，直到氣溫達(dá)到25℃左右再啟動(dòng)。這樣在用電方面應(yīng)該能夠節(jié)省大量成本。
    過濾與空調(diào)
    因?yàn)閹Э照{(diào)的豬舍可控制空氣溫度，全年的通風(fēng)量都與冬季的通風(fēng)量類似。這樣的設(shè)施全年通風(fēng)量都在每頭豬0.2~0.6 m 3/min之間。這意味著所需過濾器的數(shù)量大大減少，從而顯著降低了這方面的成本。在夏季最大通風(fēng)量的情況下，一個(gè)“24x24”的過濾器僅能滿足2頭成年豬的需要。然而如果采用空調(diào)系統(tǒng)，全年每頭豬的通風(fēng)量在0.6 m3/min以下，那么同樣的過濾器可以滿足30頭成年豬的需要。
    總體上，空調(diào)每個(gè)冷噸可以滿足5.5~7.0頭豬的需求。采用循環(huán)空氣的豬舍每冷噸供應(yīng)的動(dòng)物頭數(shù)更多。不過這種情況下舍內(nèi)空氣對(duì)設(shè)備的腐蝕性會(huì)更高。采用新鮮空氣的情況下，每冷噸可供應(yīng)5.5~6.25頭動(dòng)物。
    成本
    空調(diào)與過濾相結(jié)合的系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)成本變化很大。我們見過安裝成本為每頭豬300~600美元（Reicks 2008）的情況。影響成本的因素主要包括：
    1.現(xiàn)場(chǎng)已經(jīng)接通了三項(xiàng)電，還是需要重新接入三項(xiàng)電，或安裝轉(zhuǎn)換器。
    2.現(xiàn)有發(fā)電機(jī)的容量。
    3.采用循環(huán)空氣還是新鮮空氣。循環(huán)空氣系統(tǒng)安裝成本較低，但需要更多維護(hù)。
    4.新建還是改建。新建成本較低，因?yàn)榭梢允∪グ惭b那些風(fēng)機(jī)、冷卻單元、進(jìn)氣口的成本，這些都是無(wú)空調(diào)的情況下夏季通風(fēng)所必需的。
    5.空調(diào)系統(tǒng)的類型。生產(chǎn)中采用的空調(diào)類型各種各樣，從家用型到大型商用型。
    夏季運(yùn)營(yíng)成本為每頭豬20~30美元。
    空氣過濾方面面臨的挑戰(zhàn)
    空氣過濾方面面臨的挑戰(zhàn)包括下列方面：
    1.如何才能把豬舍密封起來(lái)？因?yàn)橄到y(tǒng)采用負(fù)壓通風(fēng)，怎樣把過濾器以外的地方堵嚴(yán)，這始終是個(gè)難題。正壓通風(fēng)可以解決這個(gè)問題，但冬季正壓通風(fēng)會(huì)把溫暖、潮濕的舍內(nèi)空氣吹入墻縫里，從而加速建筑的朽敗。
    2.夏季的過濾。夏季要想滿足無(wú)空調(diào)豬舍的通風(fēng)需求，需要相當(dāng)于冬季3倍數(shù)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(fēng)險(xiǎn)，尤其是當(dāng)有微風(fēng)從感染的豬場(chǎng)吹來(lái)的時(shí)候。夜晚涼爽的溫度也適合病毒的生存。解決這個(gè)風(fēng)險(xiǎn)的辦法是采用100%過濾。
    3.所有的門都要關(guān)嚴(yán)。我們制定了規(guī)定，不允許豬舍有門敞開。死豬和淘汰豬都是經(jīng)過雙門系統(tǒng)的隔離間運(yùn)出。轉(zhuǎn)入的豬只也要通過雙門系統(tǒng)，將空氣旁路的可能性降到最低。
    4.停轉(zhuǎn)風(fēng)機(jī)的回風(fēng)也是個(gè)大問題，因?yàn)轱L(fēng)扇百頁(yè)可能卡住，不能封嚴(yán)。我們?cè)囘^在冬天從里面和外面給風(fēng)機(jī)套上罩子，春天盡量延遲風(fēng)機(jī)的啟用。風(fēng)機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)也非常重要，每周至少應(yīng)該檢查1次。
    5.安裝時(shí)不要把過濾器弄壞。常常是，安裝過濾器的工人對(duì)過濾器僅有的認(rèn)識(shí)來(lái)自家里的漏勺。一定要讓他們理解，安裝時(shí)不能損壞或劃破過濾材料。
    結(jié)果
    2005年以來(lái)我們一共給33家豬場(chǎng)安裝了過濾器，其中18家采用100%過濾，其余為部分過濾。從實(shí)施過濾以來(lái)，我們采用部分過濾的豬場(chǎng)當(dāng)中出現(xiàn)過3次藍(lán)耳病，3次發(fā)病都出現(xiàn)在未啟用過濾的情況下。在100%過濾的豬場(chǎng)中也有1次發(fā)病，據(jù)了解那是因?yàn)檫\(yùn)輸生物安全規(guī)程遭到違反，要么就是因?yàn)橛性S多過濾器嚴(yán)重?fù)p壞。100%過濾的豬場(chǎng)中發(fā)生過2次豬流感。所有安裝過濾系統(tǒng)的豬場(chǎng)均未出現(xiàn)過肺炎支原體感染，不過多數(shù)豬場(chǎng)都針對(duì)這種病原進(jìn)行了免疫。
    有一點(diǎn)很重要，那就是，從一開始就應(yīng)該考慮到，要想通過空氣過濾來(lái)完全杜絕藍(lán)耳病是不現(xiàn)實(shí)的。然而，如果藍(lán)耳病的爆發(fā)能夠顯著減少，那么這方面投資的回報(bào)還是很好的。從筆者的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，實(shí)際情況確實(shí)如此。安裝了過濾系統(tǒng)的大部分豬場(chǎng)先前都曾多次爆發(fā)藍(lán)耳病。
    總結(jié)
    筆者在豬場(chǎng)安裝空氣過濾系統(tǒng)已有3年的歷史，安裝的豬場(chǎng)有各種類型、各種規(guī)模。對(duì)于公豬站，過濾系統(tǒng)已經(jīng)成為標(biāo)準(zhǔn)配置，除了那些以前沒有過藍(lán)耳病史，而且距離任何其他豬只8 km以上的公豬站。