智能化猪场粪污清理生产工艺设计

2021-07-20于桂阳

湖南畜牧兽医 2021年3期

于桂阳

（永州职业技术学院，湖南永州425000）

智能化猪场在饲喂自动化、环境控制等方面均已比较成熟，但是粪污水的处理是目前制约猪场发展的瓶颈。在中国，猪场产生的污染物已成为外界环境的重要污染源，再加之粪污清理难，因此，猪场对环境造成的污染极为严重。据统计，2018年全国产生55亿吨左右的畜禽粪便，其中有10亿吨左右的猪粪。总利用率不到50%[1]。

1 猪场粪污清理工艺

对设施化规模猪场来说，不同的粪污清理模式会有不同的成本投入。目前，设施化规模猪场通常采用水冲粪、水泡粪和干清粪等方式进行清理[2]。2018年，农业部印发了《畜禽规模养殖场粪污资源化利用设施建设规范（试行）》的通知（以下简称通知），通知明确指出：畜禽规模养殖场宜采用干清粪工艺。

1.1 水冲粪工艺

指猪场内各阶段猪排放的粪、尿和污水进入粪沟，通过自然流入或人工放水冲洗，粪水顺粪沟流入粪便主干沟后排出的清粪工艺，最终产生粪水。该工艺可以及时地清除猪舍内的粪便、尿液，保持猪舍环境卫生，减少粪污清理过程中的劳动力投入。它的优点：能保持猪舍内的环境清洁卫生，劳动强度小。缺点：耗水量大，猪舍湿度大。

1.2 水泡粪工艺

指将猪舍内的粪、尿、冲洗和饲养管理用水一并排放至漏缝地板下的粪池中，贮存一定时间（一般为1～2个月），在粪池内形成水泡粪（又称尿泡粪），待粪池填满后，打开出口闸门，沟中的粪水顺粪沟流入粪便主干沟，进入漏缝地板下贮粪池[3]。它的优点：相对水冲粪工艺节省用水，因使用漏缝地板，眼观也较清洁。它的缺点：由于厌氧发酵，产生硫化氢、甲烷等大量的有害气体，可危及饲养人员、猪的健康。特别是采用深坑并进行了充分发酵，后期的固液分离处理相当困难。在生产实践中，因粪水在池内停留时间长，极容易渗透到地下，影响周边农户饮用水，带来饮水污染，受到当地周边居户的强烈反对。该清粪工艺逐渐被很多猪场淘汰。

考虑到深坑（1.5m以上）工艺的不足，现时常将粪坑深度设计在1.3m以内（多数深度控制在

作者简介：于桂阳（1965~），男，教授，博士，主要从事畜牧兽医专业教学与技术推广，13974613405@163.com。0.8~1m），这种方式注水量少且排空周期较短，一般夏季为1~2周，冬季为3~4周，有利于进行固液分离或生产沼气，已经被越来越多的设计方案所采用。

1.3 干清粪工艺

指智能化猪场内各阶段猪排放的粪便，通过机械或人工收集、清除，尿液及冲洗水则从排污道排出的一种清粪方式，最终产生粪便和污水分离。可以有效地清除猪舍内的粪便、尿液，保持固体粪便的营养物，提高有机肥肥效，降低后续粪尿处理的成本。它的优点：可以实现粪尿、污水的初步分离，节水效果好，粪污减排效果明显，大大减少猪场对环境污染。它的缺点：采用人工清粪劳动强度大，采用机械清粪猪场建设成本增加。

干清粪可以通过人工或机械两种方法清粪。人工清粪只需用一些清扫工具、人工清粪车等。设备简单，但劳动量大，生产率低。在智能化猪场，目前多采用机械方式清粪，一般安装刮粪板装置。通过控制电路，将刮粪装置刮粪板来回刮粪。为了节约设备和电力，通过绞盘和绞索绕线方式的变化，可以做成1拖2（如图1）、1拖3、1拖4几种成组安装形式。它的缺点是投资较大，运行维护费用高，而且对粪坑的施工精度要求很高，否则运行阻力大，钢丝绳易断裂，加之工作部件上粘满粪便，维修人员要出入粪坑进行修理难度较大。清粪机工作时噪声也较大，影响畜禽生长。因此，机械清粪还需要解决一些实际问题，才能得到更广泛的应用。

图1 往返式刮板清粪工艺（1拖2）

2 三种清粪工艺比较分析

2.1 减排效果比较

有的试验表明，采用干清粪工艺，耗水量少，污水产量减少1/3以上，产生污水量少，排出的废水中磷含量、氮含量、COD明显降低，废水中COD去除率达70%～85%，BOD指标减少，且悬浮在水中的固体物质含量低。水冲式和水泡式清粪工艺，耗水量大，排出的污水和粪尿混合在一起，给污水处理带来较大的困难，同时干物质肥料营养价值低。与其它工艺相比，干清粪工艺固态粪污含水量低，机械清粪分离出的固体粪便含水率在70%以下，肥料价值高，便于高温堆肥发酵，将其制造成的有机肥，施于农田后有助于改良土壤结构，提高土壤有机质含量。

2.2 猪舍环境比较

有数据表明，清粪工艺不一样对猪舍的环境有显著影响。在猪舍相同的条件下，干清粪工艺相对其它2种工艺比较，能够提高猪舍的环境卫生，保持猪舍干净，均使猪舍的温度下降2℃~3℃、湿度下降10%[4]。水泡粪工艺在夏季容易形成高温高湿，在冬季形成低温高湿的环境。机械干清粪可降低猪舍内的氨气浓度，可以使猪舍内平均氨气浓度下降0.4ppm、平均二氧化碳浓度下降10%左右。

2.3 劳动量比较

采用机械清粪工艺基本不需要人工操作，可以做到无人清粪，与其它2种清粪工艺比较，可以极大地减轻饲养员的劳动强度，提高猪场的工作效率，减少劳动成本。

3 智能化猪场粪污清理工艺设计建议

根据上述分析，机械干清粪污水量与水泡粪比较降低3.39%；其污水中COD、总氮、总磷浓度明显低于其它2种清粪工艺；猪舍内的温度、湿度、氨气浓度明显优于其它2种粪工艺。作者建议智能化猪场采用干清粪工艺效果较好，可以减少粪污对环境的污染。对现有采用水冲粪、水泡粪清粪工艺的猪场，建议应逐步改为干清粪工艺。

智能化猪场干清粪工艺目前多设计采用漏缝地板+刮粪板机械刮粪（图2）清理比较好，很多专家学者又将此工艺设计称之为“重力干清粪”。在设计时，猪舍漏缝板下的清粪池要有一定的坡度，采用两边高中间低，这样便于尿液自流到导尿沟，在沟的两边设有挡粪栅栏，防止猪粪进入导尿沟，导尿沟流入外面沉淀池。粪池内安装机械刮粪板，所刮的粪直接堆积发酵，粪污经干湿分离机后，固态堆积发酵，液体通过分流入发酵池[5]。在猪场设计生产实践中，很多猪场推荐采用“重力干清粪”工艺，该工艺在整个饲养期无水冲现象，全程不用清水，可以节约猪场用水，实现粪污无害化处理，具有推广价值。粪尿依靠自身的重力离开猪舍进入清储池，在清储池内进行干湿分离和无害化处理，液体部分可通过广铺沼肥管网，直接铺设到田间地头，实现粪污资源化利用，实现综合利用[6]。固体部分添加生物发酵剂，搅匀，堆肥发酵(好氧发酵)，制作有机肥[7]，将有机肥还田，实现种养结合的循环生态农业，具有较好的经济和社会效益。