规模养殖业的清洁生产技术<br/>——高床发酵型生态养猪技术研究

规模养殖业的清洁生产技术
——高床发酵型生态养猪技术研究

2021-03-14曾庆东刘开红

现代农业装备 2021年1期

曾庆东，徐伟，刘开红，吴塔

（1.广东省现代农业装备研究所，广东广州 510630；2.东瑞食品集团股份有限公司，广东河源 517100；3.连平东瑞农牧发展有限公司，广东河源 517100）

0 引言

在《2020 年广东省畜牧兽医工作要点》（粤农农办〔2020〕50 号）中，广东省农业农村厅要求各地市着力推动畜牧业转型升级高质量发展，加快构建现代畜禽养殖体系，大力发展标准化规模养殖，形成高质量的产能，建设高效安全、绿色环保的标准化集中养殖小区。文件为广东省养殖业建设朝着集约化、规模化、专业化方向前进吹响了号角。

集约化、规模化是畜牧业生产高质量发展的需要[1]，但也使农业生产种养分离的格局越发突显。在此背景下，养殖业产生的畜禽粪污无法及时通过种植业来接纳和消解，成为农业面源污染的最大来源。虽然国家和企业为此增加污染治理投资，增加粪污处理设施，制定畜禽养殖业的各类排放标准，提出各种粪污处理方案[2-4]，但这些产生污染治理污染的方法，只注重末端治理，成本高，效果差，不能从根本上解决畜牧业产生污染的问题。

实现畜牧业转型升级和高质量发展除了要构建现代化畜禽养殖体系、动物防疫体系、畜禽产品流通体系，还要将清洁生产的理念贯穿到养殖业的各个环节[5,6]，特别是要对养殖废弃物产生和处置实行全过程控制，以整条生产链为主线，在各个环节减少废弃物的产生和实现废弃物的资源化利用，才是现代畜牧业实现可持续发展途径。

1 清洁生产

清洁生产的概念起源于20 世纪70 年代。工业化的迅速发展对生态环境造成了极大破坏，引起各国的反思。虽然人们开始重视环境治理，采用各种设施、设备来处理工业产生的污染物，但事倍功半。人们认识到只重视末端治理的方法，不能从根本上解决生产污染问题。

业界从1976年开始讨论、探索清洁生产的理念，随着循环经济、生态经济、低碳经济、可持续发展等理念和模式逐步完善和推广，清洁生产有了越来越丰富的理论依据。1989 年联合国正式提出清洁生产概念，并明确指出生产企业要实现可持续发展战略的具体途径，就是实施清洁生产。

我国于2003 年1 月1 日起实施《中华人民共和国清洁生产促进法》(国家主席令〔2002〕72 号)。法律明确了清洁生产的定义，即“清洁生产，是指不断采取改进设计、使用清洁的能源与原料、采用先进的工艺技术与设备、改善管理、综合利用等措施，从源头削减污染，提高资源利用效率，减少或者避免生产、服务和产品使用过程中污染物的产生和排放，以减轻或者消除对人类健康和环境和危害”。

在《清洁生产促进法》的规范和指导下，我国的清洁生产从理论建设开始走向生产实践。依法实施清洁生产的企业明显提高了资源利用率，减少了污染物的排放，获得了较好的环境和经济效益，增强了企业的综合竞争力。

目前，我国开展清洁生产的企业集中在化工、纺织、冶金、钢铁等重点工业生产企业，但在农业生产领域的推广缓慢，远远落后于发达国家。

其实，规模化、集约化、专业化的养殖场如同一个工厂，是一个独立的集中、专业、高效产业系统[7]。但由于生产对象是家畜家禽，作为动物，需要受到自然环境的约束和得到农业体系的资源保障。比如供应饲料的种植业、接纳消解养殖污水的水体、承载畜禽粪便的土地等，都需要通过大农业的资源条件来维持。无论畜牧业集约化、专业化程度如何，养殖场都不能破坏当地生态环境，而是要维护区域内生态系统的平衡，才能和周边环境和谐共处，本身的生产过程才能有安全保障[8-10]。所以，畜牧业需要研究如何节约资源，如何减少废弃物产生，如何防止环境污染等清洁生产课题，才能实现自身的可持续发展。

在畜牧业新一轮快速发展的形势下，亟须宣传清洁生产的理念和技术，并在规模化的养殖企业中推广清洁生产，才能构建产出高效、产品安全、资源节约、环境友好的现代畜禽养殖体系。

2 畜禽养殖场粪污

畜禽粪便从资源变成环境问题，从根本上看，是由于种植、养殖产业分离后，两者在空间上、时间上存在的差异性，当地没有足够土地来简单消纳畜禽粪便，使本该成为种植业生产资源的肥料，成为环境污染源。

畜禽粪污含有丰富的营养物质，是有机肥料的主要原料来源。《国务院办公厅关于加快推进畜禽养殖废弃物资源化利用的意见》（国办发〔2017〕48 号）指明了畜禽养殖废弃物是资源属性，治理方向是实现其资源化利用。所以，对畜禽固养殖废弃物的处理，不仅是要达到治理污染的目的，更重要的是改变原来视粪尿为污染源的观念，转为重点采用末端治理的思路，才能解决治理技术单一，处理成本高、效果差的状况。

畜禽养殖场废弃物如何处理，是畜牧业实现清洁生产的重要环节。其中产量占比最大的畜禽粪尿，本应该是农业生产的有机肥资源，现在却被视为环境污染源。根据《农业农村部办公厅关于做好畜禽粪污资源化利用跟踪监测工作的通知》（农办牧〔2018〕28 号），统计得到的广东省养殖场畜禽粪尿产生量如表1 所示。

在广东省，养猪产业的粪污污染特别严重。自古“猪粮安天下”，生猪产业是菜篮子工程的重头戏。按《2020 年广东省畜牧兽医工作要点》要求，我省要确保生猪自给率稳定在70%以上，生猪存栏量保守估算保持在3 300 万头以上。按表1 计算，全省仅猪粪尿产生量35 万t/d（仅指按保守养猪量估算猪只排泄纯粪尿量，排放量远大于这个数值）。

表1 单位畜禽粪便晃尿液产生量参数表（广东）

广东属南方水网地区，经济发达，人口密集，是粮棉油猪的主产区和主销区，发展养殖业是刚性需求，特别是生猪养殖产业规模化发展迅速。但人均土地资源少，适养区域的养殖密度越来越高；另外由于气候湿热，粪污含水量大，粪污处理成本高，难以简单处理利用，导致养殖业与环保矛盾日益突出，养殖场粪污总量减排成为各级政府对农业面源污染整治工作的核心和关键任务。

如何通过清洁生产治理养殖业粪污污染和实现粪污资源化利用，让宝贵资源回归大农业系统。河源市的高床发酵型生猪养猪模式提供了很好的借鉴。

3 高床发酵型生猪养殖模式的清洁生产项目分析

针对传统水冲式养猪方式已难以适应现代生态型农业发展要求的问题，河源某养殖集团应用了一种新模式——高床发酵型生态养猪模式，如图1所示。

图1 高床发酵型生态养猪模式示意图

新模式将生猪生产与粪污处理结合在一栋上下层结构猪舍内，上层养猪下层处理粪污。新模式通过全漏缝地板猪舍加垫料动态发酵的方式，全部粪污不用运出猪舍，从养殖面直落到发酵中的垫料收纳层内，利用微生物好氧发酵原理，原位转化为固体有机肥料（半成品）。目前集团己建、在建采用高床发酵生态型养殖模式的大型养殖场有5 家，今年内生猪出栏量超过50 万头。

3.1 粪污运输、处理、贮存一体化，减少生产工序，节省了人力和土地

猪舍上层养猪地面采用全漏缝地板结构，产生的猪粪尿通过漏缝板落入一层垫料中，不用刮粪和水冲。

下层为垫料发酵车间，高度为2.5 m，地下铺设70～80 cm 厚木糠、谷壳等组成的发酵垫料，如图2 所示。

图2 下层垫料车间实景图

猪粪尿落到发酵垫料中，成为发酵原料，即时进入好氧发酵状态，消解成为肥料养分，多余水分蒸发后随引风系统散出舍外。

垫料发酵车间配备翻堆机，可以依据垫料的发酵情况，定时翻堆，猪粪尿与垫料混合均匀，保证微生物的好氧发酵作用，保证堆体物料均一。

垫料要选择合适的原料，按公司的配方混合，保证发酵效果和时间，整批进、整批出，每养一批猪换一批垫料（17～18 周）。

新养猪模式猪粪尿不用运出猪舍，在原位即发酵成有机肥料，节省了收集、运输成本，也节省人力、物力，减少猪粪处理厂建设用地。据统计，减少人员40%左右，减少建筑占地面积30%以上。

3.2 严格管理，从源头上减少粪污含水量和污水产生量

由于下层为发酵垫料区，生猪生产操作流程一定要从源头实行节水措施：①养猪全程不冲洗猪舍；

②批次间猪舍清除漏缝地板采用火焰消毒等无水消毒方法；③养猪配置自动喂料系统，实现精准饲喂，减少饲料浪费；④采用节水型饮水器，并在饮水器下面专门设计地面凹型槽，收集猪只玩耍的浪费水，通过管道管网排至室外水沟，不进入垫料层。

采用以上措施，实现在养猪生产过程不冲水，较传统水冲粪模式可节省80%用水，从源头上减少了污水的产生，也保障发酵效果。

3.3 臭气防控措施保证猪舍空气洁净和环境友好

猪舍和垫料发酵间安装了环控系统：①高床猪舍上层猪舍采用温控通风，安装湿帘、风机及温度控制器，保证舍内温湿度处于最佳范围；②下层高度2.5 m 以上，保证与养殖层有足够的隔离高度；下层发酵区单独的安装通风装置，能及时排除垫料发酵产生的水汽、CO2、氨气等废气，防止污染二层空气；③垫料定期翻堆、定时鼓风曝气、根据情况局部补充垫料，保证垫料好氧发酵状态，减少臭气产生；④猪舍的风机末端加装除臭间，对生猪养殖及垫料发酵过程中产生的废气洗涤处理，有效解决养殖过程臭气污染环境问题。

全漏缝地板、良好的通风设计、合理操作规程，粪污能及时处理，保证了整个养殖舍环境舒适，猪只健康，生长速度快。通过统计数据表明，公司采用高床发酵型养猪模式对比传统养猪模式，分别提高了4%的育肥猪饲料转化率和3%的上市合格率，经济效益明显。

3.4 实现全量粪污的肥料化利用

生态化处理方式和生态资源化利用：①猪粪尿全量收集，转化为有机肥回归大农业生产体系；

②利用农、林产业生产废弃物作为发酵垫料，遵循生态学原理，用动物、植物、微生物之间相互依存关系，在废弃物处理上实现种养结合，协同工作；

③养殖生产中，在上层出猪后，下层垫料整批清理送到有机肥厂，再混合一些蘑菇渣、腐殖酸等辅料，利用快速好氧堆肥技术，半成品转化为有机肥料，成为农资产品进入农业生产体系，维护整个农业体系的资源平衡。

根据近6 年统计数字，该养殖模式每10 000 头猪每年可以生产1 000 t 有机肥，今年公司能生产50 000 t 优质有机肥料。目前，集团的肥料生产业务已成立专业的有机肥公司，实行产业化经营。新养殖模式不但解决了养殖产业的污染问题，也为种植业提供大量可靠的绿色生态肥料，产生很好的经济效益、社会效益和生态效益。