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微酸性电解水在养猪场的应用

发布时间:2017-04-27 09:50    阅读数:

  猪场环境问题已成为制约我国养猪业高效安全生产的关键,是引发重大疫病的主要原因,也是制约养猪业总体水平提升的瓶颈。从生物安全和健康养殖出发,对养殖环境进行定期消毒,为猪创造良好的健康生长环境,是预防疫病发生和传播的一项重要措施。目前,我国多采用化学消毒剂对猪场环境微生物进行控制。养猪场的现用消毒剂或多或少存在抗菌谱、消毒效力、毒性、腐蚀性、价格等方面的问题,给养猪业带来很大困扰。如何高效、廉价、对人畜和设备无害化、无污染地消除致病微生物成为现代养猪业的难点和关键。

  近年来,利用电化学技术制备消毒剂的方法日益受到关注。酸性水电解(Acidicelectrolyzed water, AEW),亦称酸性离子水或酸性氧化还原电位水,具有瞬时、广谱、无残留、高效的杀菌特性,杀菌后可完全还原成无毒、无残留的普通水,排放后对环境无污染,但现行强酸性水电解存在以下主要问题:

  (1)现有强酸性水电解设备生产效率低,设备制造和生产运行成本高;

  (2)强酸性(pH<2.7),对金属设备有一定腐蚀性,限制了其在畜禽养殖中的推广应用;

  (3)强酸性水电解物理化学性质不稳定,还原速度快,不利于存储。

  针对上述问题,研究开发了具有接近中性pH 值的微酸性水电解(Slightly acidic electrolyzedwater, SAEW, pH 5.0-6.5),经在实验室实验,具有腐蚀性小、物理化学特性稳定,可减少由氯气释放造成的健康和安全问题,且此pH 值条件下氯混合物主要以杀菌作用最强的次氯酸(HClO)形式存在,应用范围广,适合于医疗、农业生产、食品加工和畜禽养殖等领域。据研究,微酸性水电解对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、肠炎沙门氏菌、弧菌等均有很好的杀灭效果。本文主要介绍微酸性水电解的制备方法;研究微酸性水电解猪场带体消毒对猪舍内空气、地面、墙面和圈栏的消毒效果,并比较其与强力消毒灵粉和聚维酮碘溶液的杀菌效果。

  1、试验过程

  1.1 微酸性水电解制备

  微酸性水电解制备采用无隔膜电解发生装置,该装置主要由电解槽、镀铂钛合金电极板、电源及控制系统等组成。控制系统可以调节电压、电流、电极极性等参数。用自来水配制一定量0.01%、0.02%、0.025% mM的HCl 和0.05%、0.1%、0.15%、0.20%的NaCl溶液,20 V 电压下电解,测定不同电解时间微酸性水电解的pH 值和有效氯浓度。

  1.2 养殖现场消毒试验时间和地点

  试验时间是 2009 年10 月28 日-12 月28 日,重庆市某良种繁育场。试验选在猪场哺乳舍内进行,舍内共30 头母猪,约120 头仔猪,为二列三走道,人工清粪。日常消毒采用聚维酮碘2次/周。

  1.3 主要试验仪器和试剂

  水电解生成机,pH 计,氧化还原电位计,有效氯测定仪,电热恒温培养箱,移液枪;氯化钠、盐酸、琼脂培养基等。

  1.4 微酸性水电解与化学消毒剂带体消毒效果对比试验

  试验前先清粪,用自来水冲洗猪舍的地面、圈栏,待舍内干燥后开始消毒。采用微酸性水电解(pH 6.25-6.53,氧化还原电位ORP 887.5-924.8 mV,有效氯浓度为270 mg/l)、强力消毒灵粉溶液(1:4000 稀释,即0.25 g/l)和聚维酮碘溶液(1:250)3 种不同的消毒剂分别对同一栋猪舍进行喷雾消毒,每种消毒剂试验间隔一周,喷雾量为400 ml/m2,消毒时间为下午3:00,每4 天消毒1次,每次喷雾时间约20 min,分别于消毒前和消毒后0.5 h 进行采样,考察三种不同的消毒剂带体喷雾消毒对空气的杀菌效果。

  1.5 微酸性水电解与化学消毒剂对猪舍局部消毒效果对比试验

  用微酸性水电解(pH 6.23、ORP 892.5 mV 和ACC 300 mg/l),1:250 的聚维酮碘溶液,1:4000 的强力消毒灵粉溶液,分别对地面、墙面和栏杆进行局部消毒。消毒方法为喷洒,保持表面湿润无积水为宜,消毒前、后5 min 进行采样。

  1.6 采样方法

  空气采用自然沉降法进行采样,采样时间为 3 min,采样点分别布置在猪舍四角(距离墙壁1 m)和中央位置,每个位置放置3 个培养皿。地面、圈栏和墙面用擦拭法进行采样,采样面积为1 × 2 cm2,用棉签来回擦拭20 下,边擦拭边转动棉签,然后将棉签头折断放入装有5 ml 缓冲液的离心管中保存,每次试验重复3 次。采样后,培养皿放置37oC 恒温培养箱,培养18~24 h 后记录培养皿细菌菌落数。空气中的细菌总数计算方法如下:

  细菌总数(cfu/m3)=50 000N/ (A × T)其中:A 为培养皿面积(cm2);T 为采样时间(min);N 为每个培养皿菌落数(cfu)。

  2、结果与讨论

  2.1 电解质浓度和电压对微酸性水电解物理化学特性的影响

  电解液初始pH 值随浓度的增加而减小,分别为6.3、5.48、4.52。在电解过程中pH 值缓慢上升,在相同的电解时间,溶液的pH 值随着HCl 浓度的增加而减小,电解30 min,微酸性水电解的pH 值约6.0-6.59。

  各种浓度下的HCl 或NaCl 溶液的初始有效氯浓度均为0,在电解过程中有效氯浓度迅速增加,且随着电解液浓度的升高,增加的幅度增大。当NaCl 浓度为0. 15%和0.20%时,电解10 min时分别到达192 和248 mg/l。

  2.2 微酸性水电解与化学消毒剂对猪舍内空气的杀菌效果比较

  三种消毒剂带体喷雾消毒对空气中的细菌均具有一定的杀菌效果。微酸性水电解对空气的杀菌效果最好,消毒前后细菌总数减少2.09×105 CFU/m3,杀菌率为59.2%;强力消毒灵粉溶液次之,细菌总数减少1.54×105 CFU/m3,杀菌率为48.7%,而聚维酮碘溶液的杀菌效果最差,消毒前后细菌总数仅减少0.75×105CFU/m3,杀菌率为25.9%。

  2.3 微酸性水电解与化学消毒剂对猪舍内墙面、圈栏和地面的消毒效果

  给出了微酸性水电解、强力消毒灵粉溶液与聚维酮碘溶液三种消毒剂对猪舍墙面、圈栏和地面的局部喷洒杀菌效果。微酸性水电解和强力消毒灵粉对墙面、圈栏和地面均具有很好的杀菌效果,杀菌率89.3-100%。三种消毒剂对地面、圈栏和墙面的杀菌效果均依次增强,其中,微酸性水电解的杀菌效果最强,强力消毒灵粉次之,而聚维酮碘溶液的杀菌效果最弱,杀菌率只有14.3-83.3%。

  3、结论

  微酸性水电解的原料是自来水和微量食盐或稀盐酸,生产和运行费用较低、消毒效果好,使用成本远低于化学消毒剂。微酸性水电解具有接近中性的pH 值对养殖设施无腐蚀、稳定性好,成本低、且避免了低pH 值下氯气挥发带来的环境污染和对人员的伤害问题。与化学消毒剂(强力消毒灵粉和聚维酮碘)相比,微酸性水电解(pH 6.25-6.63、ORP 887-924 mV和ACC 300 mg/l)对猪舍带体喷雾消毒或局部喷洒消毒均具有更好的杀菌效果,对墙面、地面和圈栏的杀菌率达到91.4-100%。也可用于进出猪场的人员、车辆等的无害化消毒,确保生猪生产的健康环境要求。因此,微酸性水电解作为一种绿色安全的消毒剂用于猪场的无害化消毒具有较好的经济效益和环保效益。

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