猪场粪污处理研究进展

2015-01-25王开云张荣波

猪业科学 2015年4期

关键词：饮水器小球藻猪粪

王开云，邹平，张荣波

（1.广东省现代农业装备研究所，广州 510630；2.广东广兴牧业机械设备有限公司，广州 510520）

猪场粪污处理研究进展

王开云1，2，邹平1，2，张荣波1，2

（1.广东省现代农业装备研究所，广州 510630；2.广东广兴牧业机械设备有限公司，广州 510520）

改革开放30多年来，我国养猪业得到了持续快速的发展，为满足市场需求和农民增收发挥了重要作用。2014年我国猪肉产量5 671万t，年末生猪存栏46 583万头，生猪出栏73 510万头，创历史新高。然而，毋庸置疑的是随之而来的、日趋严重的环境污染问题。按一头能繁母猪一天排粪3.29 kg，尿5.48 kg；一头商品肉猪一天排粪2.17 kg，尿3.50 kg，则一个自繁自养的万头猪场一年纯粪污的排放量就达1.2万t左右[1]。如此大量的猪粪污如果未经有效处理而直接排放到生态环境中，不仅对水质、土壤及空气造成污染[2]，也给人和动物的健康带来危害[3]。集约化规模化猪场应按照国家环境保护总局发布的GB 18596-2001《畜禽养殖业污染物排放标准》对猪场产生的猪粪便、污水进行减量化、无害化和资源化处理，完全达标后才能排放。

1 减量化处理

1.1 提高饲料利用率，减少浪费

合理设计饲料配方，根据不同猪的品种、性别、不同生长阶段提供不同营养需要，提高饲料利用率，减少粪便排放。向饲料中添加微生物制剂（如复合芽孢杆菌），增强饲料在动物体内的代谢活动，减少有害物质排泄，加强粪便的分解作用；对猪饲粮添加一些酶制剂[4-6]（如木聚糖酶、植酸酶），刺激肠道有益菌增殖并抑制有害菌增殖，减少氮排放；改进食槽设计[7]，减少饲料浪费；对饲料进行制粒或者进行膨化[8]。

1.2 改进养猪生产工艺

采用管道模式设计，做到雨污分离。即屋面雨水采用天沟（可用半边塑料管连接）收集，从明道直接排放。采用漏缝地板设计，污水走暗（管）道，接入集污池（沉淀池），从而达到雨污分离，以降低污水处理成本[9]。江西五丰牧业对猪场栏舍采取高床漏缝建筑，栏舍漏缝地板下部集粪池采用横纵向斜坡设计，高度差约为1.4 m，尿液自流进入集水沟收集，干粪由于流动性差被截留在斜坡上，通过人工或刮粪板进行收集，实现固液分离；同时饮水器采用碗式饮水器，饮水器下部设计水泥槽将饮用余水通过专用管道引入清洁水池，避免饮用余水进入粪污处理系统，减少废水产量。这2项生产工艺改进后，每天污水量减少72%[10]。采用碗式饮水器与乳头饮水器相比，碗式饮水器节水效果达37.2%，大大减少了水的浪费，做到了节能减排，减少了污水处理的压力[11]。

2 无害化处理

2.1 堆肥发酵处理

由于新鲜猪粪作为有机肥直接施用于农作物，不仅会带来病虫害和杂草，而且其在土壤中快速分解也会产生一些有害物质和大量的热，对农作物生长发育带来不利影响。通过堆肥后，可以消除这些不利影响，并提高有效养分含量。厌氧堆肥耗时长，一般采用好氧堆肥将猪粪转变为稳定化、无害化腐殖质有机肥。为了提高堆肥效果，可以添加木炭促进堆肥有机物料的降解，减少有害气体氨气的挥发，加快堆肥腐熟脱毒，同时增加堆肥产品总氮的质量分数，提高产品质量[12]。生物除臭菌的添加可以减少堆肥过程中臭气的产生，同时对堆肥腐熟过程具有促进作用，可在生产中应用[13]。为了促进猪只生长，饲料中常添加过量的重金属添加剂（铜、锌等），导致粪便中也有残留，长期积累会对环境造成污染，因此堆肥过程中可以添加一些物理或化学的钝化剂进行处理，以达到堆肥无害化标准[14]。

2.2 沼液废水处理

猪场污水沼气发酵后，沼液中一些有害指标明显降低了，但仍不能直接排放，还需进一步处理。后续处理工艺包括SBR工艺、组合工艺、膜生物反应器、浮游植物处理系统等，利用 SBR 法来去除集约化猪场废水高浓度的氨氮和磷时，废水初始氨氮1 680 mg/L，磷酸根离子185 mg/L，氨氮的去除率达到了 94.3%，P的去除率达到96.5%。普通小球藻Chlorella vugaris C9-JN2010在谷氨酸脱盐废液中生长，对总氮、总磷的消耗率分别为96%和97%，程露萍利用普通小球藻Chlorella vugaris C9-JN2010处理蓝藻-猪粪沼液废水，以实现废水无害化利用，废水中总氮、总磷、氨氮的去除率分别为84.6%、95.9%和90.5%，达到污水处理效果[15]。

3 资源化处理

3.1 猪粪有机肥利用

猪粪含有大量未利用的有机质及氮、磷、钾等营养元素，经适当的处理，不仅可消除对环境的影响，还能变废为宝。李海华等[16]在猪粪中接种NT 酵素菌三代菌，添加秸秆稻壳等有机物进行调节，使其堆肥原料的含水率、有机质含量、颗粒度、碳氮比等达到最优，采用好氧方式进行生物堆肥，最终将猪粪转变为有机肥，实现废物的资源化，并为养殖场带来可观的经济效益。

3.2 废水资源化利用

猪场废水一项资源化处理的措施就是进行厌氧发酵产生沼气能源。由于猪场废水中含碳量低，含氮高，进行厌氧消化存在碳氮营养不平衡的问题，成喜雨等[17]通过秸秆猪粪共消化，使碳氮比为20～25：1时，产气速率和沼气产率都得到了显著提高。在厌氧消化过程中，沼气产量与各种水解酶活性呈正比关系。杨自光等[18]利用混合菌种制备沼气发酵活性添加剂，对混合菌种进行筛选和驯化，制备出酶活性较高的沼气发酵活性添加剂，与不加添加剂对照相比，产气量最高增加17.81%，说明沼气发酵活性添加剂对提高沼气产量有促进作用。小球藻可以利用初级猪粪废水实现藻细胞的生长和油脂的累积，为生物油脂的生产提供一种途径，朱静静等[19]利用初级猪粪废水培养小球藻不需要添加微量金属元素，生物量最大可达0.414 g/L，为在Bristol培养基培养的生物量的3.14倍。小球藻生物量随初始化学需氧量（COD）的升高而升高，猪粪水中的营养物质被高效地去除，其中猪粪水中的总氮、总磷和氨氮的去除率分别达到了50%，60%和90%以上。小球藻的油脂含量达到22.28%，实现了初级猪粪废水中微藻的生物量转化和资源化处理。

4 总结

规模化猪场每天都有大量的粪污产生，如果未经处理而直接排放，必定造成环境污染。猪场粪污处理应以减量化、无害化和资源化为原则，以资源最大化利用为目标，将猪场粪污变废为宝，以促进畜牧业的可持续发展。

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