规模化猪场清粪技术现状与建议

庞建建

（北京京鹏环宇畜牧科技股份有限公司，北京 100094）

随着人们生活水平的提高，对高品质肉蛋奶的需求量也越来越大。我国肉类消费最多的是猪肉，占比超过肉类总产量的60%。目前，我国养猪产业受猪肉需求的强力拉动，生猪产量呈逐年上升的增长态势，随之带来的污染也成为畜牧业的主要污染源之一。因此，选择合适的清粪方式，解决养猪产业的粪污处理问题可推动我国生猪产业的可持续发展。

1 猪舍清粪工艺

1.1 水冲粪工艺

该工艺是20世纪从国外引进的清粪技术，方法是使用大量水冲洗猪圈舍内的粪污，污水和粪尿通过漏缝地板流入粪沟，沟端的冲洗设备数次冲洗粪沟，将粪沟内的粪水冲入集污池。该工艺可及时、有效地清除猪舍内的粪污，保持猪舍环境和卫生，有利于猪群和饲养人员的健康；可减少粪污清理的劳动力投入，提高猪场的自动化管理水平。但该工艺耗水量较大，严重浪费水资源，一个万头养猪场每天耗水量约200～250 t[1]。粪污固液分离后，干物质中的养分含量相对较低[2]，肥料价值较低；污水中的可溶性有机物仍然很高，增加了后续处理的技术难度，一般情况下不推荐使用此工艺。

1.2 尿泡粪工艺

尿泡粪模式是在猪舍粪沟中注入一定深度的水，粪尿、冲洗和饲养管理用水一并通过漏缝地板流入粪沟。粪污在粪沟内浸泡稀释成粪液，储存约2周后，沟中粪水排入粪便主沟和化粪池。该工艺优点是可以定期有效地清除猪舍内的粪污，减少冲洗水量，节约劳动力，提高猪场的自动化管理水平，设备运行和维护费用低，粪污后续处理较简单，后期处理成本降低，企业劳动工作效率提高。该工艺缺点是虽然减少了用水，但耗水量仍然比较高，年产万头猪场日耗水量约100～150 t[3]。由于粪污在猪舍内停留时间较长，会发生厌氧发酵，产生一定量的有害气体，如CH4(甲烷)、H2S(硫化氢)等，因此需要科学的通风系统为猪舍提供良好的环境。

1.3 干清粪工艺

干清粪模式指粪便产生后，用机械或人工收集和清理干粪便，将尿液和冲洗水从下水道分流，分别进行处理。干清粪工艺一般有两种清粪方式，即人工清粪和机械清粪。人工清粪是指依靠人力使用铁锹、扫帚和人力车等工具，把粪便清理出畜禽养殖场，该方式使用的设备较简单且不消耗电力，一次性投资少，可大量减少污水的有机物浓度和排放量，实现了粪尿污水固液分离，便于后期处理。但该工艺劳动强度大、人工成本高且工作效率低[4]。机械清粪包括使用铲车和刮粪板将猪粪从猪舍内清运至舍外，该清粪方式可减轻劳动强度、提高工作效率，但一次性投入较大，后期进行维护成本也高。

1.4 微生物发酵技术

应用微生物发酵技术将微生物与农用稻草、稻壳、锯末按一定比例混合，然后在高温下发酵，制作有机垫料发酵床。发酵床的微生物可直接分解和消化猪的粪尿，实现养猪粪污的零排放。微生物发酵床的优点是可有效分解猪粪尿，不需要冲洗猪舍，节约水资源，可节水80%～90%[5]；猪舍无粪尿和污水的排放，可实现零污染、零排放的清洁生产模式，较大程度节约劳动力；养殖全程无臭味产生，可提供一个干净舒适的养殖环境，提高猪群免疫力、出栏率和料肉比，进而增加养殖户的经济效益。但该工艺会增加养猪场的占地面积，且垫料会产热，夏季温度较高，不利于猪只健康[6]。

2 清粪工艺对比分析

以万头猪场为例，清粪工艺用水量对比见表1。由表1可知，水冲粪工艺用水量较大。目前，水冲粪工艺和人工清粪工艺已难以适应大型规模化猪场的技术需要，微生物发酵技术可实现零污染、无臭气，但其会增加场区占地面积，菌种受抗生素等药物影响较大，会增加猪场防疫难度，亦不适用于规模化猪场。机械干清粪和尿泡粪逐渐成为规模化猪场的常用清粪方式。机械干清粪和尿泡粪工艺相比（见表2），其工艺固体养分的损失小，是未来规模化猪场清粪工艺的趋势。

表1 万头猪场日用水量和日粪污量

表2 机械干清粪和尿泡粪污水浓度情况

猪舍采用刮粪板干清粪与尿泡粪清粪工艺的造价对比见表3。刮粪板方案造价约为7.77万元，尿泡粪方案造价为6.23万元（以1栋长度63 m、宽25.7 m的育肥舍为例，都采用全漏缝形式）。

表3 机械干清粪和尿泡粪成本造价对比

3 机械干清粪设备

机械干清粪是利用机械设备清理猪舍地面和粪沟粪污的清粪方式。机械设备将收集的粪污运送至畜禽舍外或者直接运送至舍内粪沟。目前大部分猪场使用的机械清粪设备为刮粪板。刮粪板采用智能控制系统控制，可以人工设定猪舍每日的清粪次数、清粪时间，并实现设备故障报警等功能。它能够减少人与猪的接触，降低疾病传播的概率[7]。

常用的刮粪板清粪系统为一个动力驱动单元（见图1），带动两个刮粪车，称为一拖二结构，短距离可以做到一拖四结构。在一拖二结构中，用304钢丝绳通过四个角轮和驱动单元周围的多个线槽连接刮粪车，依次连接形成闭合环路，刮粪车在电控箱的控制下可以前后移动[8]。

图1 刮粪板示意图

机械刮粪板工作原理：刮粪板和粪道在漏缝地板的下方，两个粪道为一个循环，由驱动电机通过钢丝绳带动刮粪板，舍内刮粪板向一端运行时为刮粪状态，向另一端运行时为非刮粪状态。两刮粪板的位置在粪道中处于相对位置，刮粪板往返1次为一个完整循环。

常用刮板式清粪系统有V型刮粪系统和平板刮粪系统两种。V型刮粪板（见图2）整体呈V字形，粪道底部修成V字形，两斜面坡度均为8～10°，在V字形底部埋设1条“Ω”形导尿管，导尿管开口朝上，便于猪尿沿着池底部坡度流入，粪沟纵向长度也有0.3～0.5°的坡度，导尿管的尿液流向末端集尿池，刮板运行时，尿液向反方向流出，从源头做到干湿分离。

图2 V型刮粪板

平板刮粪板又称为一字形刮粪板（见图3），粪沟底部平行于刮板，亦没有“Ω”导尿管。平板刮粪系统相对工艺比较简单，粪尿同时刮到一侧，拔掉管道塞子即可将粪尿排到集粪池，舍内没有粪尿分离，需后续增加粪尿的分离设备，且尿液容易挥发，空气质量相对较差。

图3 平板刮粪板

和平板刮粪板相比，V字形刮粪板的使用对粪沟施工精度要求高，必须确保粪沟的坡度，沟面尽可能平整光滑，粗糙度给驱动单元增加了额外的负载，导尿管的施工也很关键，必须确保导尿管在粪沟中间，否则刮粪车在运行时会卡死，改造的方法只能重建，刮板运行时会有少量粪便落入导尿管，易造成导尿管堵塞。需要注意的是，V字形刮粪板和平板刮粪板都存在一些问题，如投资高、运行管理维护成本高，刮板在刮除粪污过程中会因运行异常而出现清理不彻底、刮板前进受阻等情况，严重时可能导致设备损毁[9]，或链条或钢丝绳与粪尿接触久了容易被腐蚀而发生断裂等问题。

4 小结

与其他清粪方法相比，干清粪工艺在规模化养殖中具有优势，因此有必要加强对机械设备的研究，提高机械化水平。清粪装置的研究主要集中在减少清粪设备对畜禽的伤害、提高清粪效率和清理效果、降低生产成本方面。随着现代电子信息技术、大数据与人工智能的发展，各种新型清粪设备的研究陆续展开，搭配自动清粪设备的信息化平台将成为新的研究方向，其可实现自动清粪装备的精准化管理，设备的实时状态、历史数据、统计分析和故障报警等关键信息的自动获取以及系统的远程控制和调试，可提高清粪系统的稳定性和信息化水平，降低劳动力成本，促进养猪生产的信息化、智能化、清洁化和可持续发展。