畜禽养殖清粪技术进展及发展建议

2021-12-08张敬杨谢佳伟梁宇涛刘建勇李东明

河北农机 2021年12期

关键词：粪污猪场畜禽

张敬杨谢佳伟梁宇涛刘建勇李东明

1、河北农业大学机电工程学院 2、河北农业大学现代科技学院 3、河北农业大学城乡建设学院

引言

随着我国社会生产力的不断提高以及农业生产劳动力大量向城市转移，农业集约化发展进程不断推进，并逐步演变成现代规模化养殖业。畜禽的清粪工艺是影响畜禽场粪污量、用水量、粪水处理难度及粪便资源化利用程度的重要环节。

1 传统畜禽舍清粪工艺

1.1 水冲粪工艺

我国在20 世纪引入了水冲粪工艺，该工艺是处理粪污的早期工艺之一。该工艺的关键在于利用大量水对养殖区域的废物或者污水进行冲洗，并引流到粪沟，然后用冲洗设备对粪沟进行冲洗，从而将各类污染物汇集在集污池。在废物处置方面，该工艺具有较强的灵活性和及时性，有利于养殖区域的卫生管理，对于保持良好的养殖环境，维护工作人员健康都具有积极意义。不仅如此，通过利用该工艺，可以减少粪污处理的人力成本，推动养殖业粪污处理的自动化转型。但是这一工艺的问题也十分突出，即需要消耗大量水资源，从而导致水资源浪费；在后期粪污处理过程中，固液分离后，干物质中养分含量低，肥料价值降低；污水中的大部分可溶性有机物仍然很高，增加了处理难度。

1.2 尿泡粪工艺

尿泡粪模式是在畜禽舍粪沟中注入一定深度的水，然后通过漏缝地板引流的方式，在粪沟汇集各类用水和粪尿，并经过长时间的浸泡稀释，称为粪液，然后将其排入化粪池。该工艺在有效清除畜禽舍内粪污的同时，减少了冲洗水量和人力成本，提高了猪场的自动化管理水平，设备运行和维护费用低[1]，使用该方法的粪污后续处理较简单、成本较低，企业效益提高。该工艺的问题是虽然用水量有所减少，但还有较高的水资源浪费。由于粪污在猪舍内停留时间较长，会发生厌氧发酵，而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]。

1.3 干清粪工艺

干清粪模式指的是通过人工方式或者机械方式，将饲养区域的干粪便分别进行收集清理，然后将液态污染物以冲洗的方式进行下水道分流。根据清粪方式的不同，可以将其划分成人工清粪和机械清粪，前者指的是通过人力的方式完成干粪便的收集清理，这种方式对设备要求较低，而且无需电力支持，清理成本较少，可以达到固液分离的目标，从而减少有机物的流失，为后期处理奠定了基础。但是这种干清粪工艺的整体效率较低，人力成本费用较高，而且强度较大，其缺陷十分显著。机械清粪指的是通过刮粪板和铲车等机械设备对饲养区域废物进行清理的工艺模式。该清粪方式效率较高，可以减少人工耗损，但是该工艺维护成本也相对较高，需要投入较大资金来采购设备。

1.4 微生物发酵技术

在微生物发酵技术应用过程中，首先将微生物和其他材料进行混合和高温发酵，制作有机垫料发酵床，然后将粪污放在发酵床上，利用微生物进行处理，以达到粪污零排放的目标[2]。微生物发酵床可以高效地将各种粪污处理，避免了水资源的大量利用，有利于减少水资源的浪费。该模式可以有效避免污染，而且节约了人力劳动成本，营造了良好的养殖环境，进而改善了养殖户经济效益。其缺点主要是猪的饲养面积大，增加了场区占地面积；菌种、垫料的来源和替代需进一步研究；夏季垫料产热，温度较高，不利于猪的健康。

2 新型畜禽舍清粪工艺

2.1 自走式牛场清粪车

本技术可以降低养殖成本，同时进行清理和运输，有效避免了清粪时对环境的影响，保护了环境，对保证肉牛养殖行业的绿色健康发展具有重要意义，同时也兼顾了经济效益及环保效益。自走式牛场清粪车创新之处集中在以下几个方面：①采用无级变速系统，安全性和便捷性较高，设备转换流畅，操作难度较低；②采取下沉后滑移结构，实现与输送装置的独立运作；③拾取机构中捡拾辊叶片可调，极大提升了清理效率[3]。

2.2 螺旋绞龙式牛场清粪机

螺旋绞龙式牛场清粪机，主要由螺旋绞龙集粪机构、刮板输送机构、六连杆位置调整机构和车厢组成，实现了牛粪的收集、输送和运输联合作业。螺旋绞龙集粪机构的主要部件为旋向相反的两段绞龙叶片，其对称安装在一根绞龙轴上，清粪机前进时粪污被收集聚拢，聚集的粪污被旋转的绞龙刮削收集并向中部汇集输送[4]。

2.3 猪舍粪污智能清扫小车

小车功能包括自动行走、板间清扫、无害驱猪、远程通讯等，选用FX2N－32MR4AD2DA 型三菱PLC 为主控制器[5]。小车在自动清扫粪污的同时可以对猪舍内的有害气体进行检测并实现监控终端对小车的远程操控，使生猪养殖清洁化、智能化，切实降低劳动力成本，减少人猪接触，并提升了生猪产品产量和品质，提高了养殖效益，并能满足环保要求[5]。本技术通过智能程序对清粪系统进行操控，降低管理人员的工作难度，为智能化养殖进入农村中小养殖户家中打下了坚实基础。

2.4 猪场自动清粪技术

利用BP 神经网络构建粪污量预测模型，实时预测当前时刻畜禽舍内粪污量并及时进行清理，可有效降低粪污在畜禽舍内的累积和有害气体的长时排放；猪场虹吸式清粪及转运系统可提高规模化猪场的清粪效率、节约养殖场的劳动力成本，并通过结合不同地域气候条件，优化了虹吸式管道排污系统的设计及安装工艺；利用台达DOPSoft2.00.07 和WPLSoft2.48 软件研发的猪场自动清粪系统信息平台软件，提高了清粪效率、设备稳定性和维修维护效率，为降低猪场疫病防控风险提供了数据支撑，可以解决猪场清粪过程中因信息化程度不足而导致的数据获取少、预警不及时和检修频繁进场等问题[6]。

2.5 家禽传送带自动清粪系统

近年来，家禽的多层立体叠层饲养在我国得到快速发展，采用各层网下传送带清粪不仅解决了禽与粪的及时分离难题，还实现了粪不落地、日产日清，显著提升了舍内空气质量。由于水禽粪便的含水量高，如何解决传送带清粪的防漏水问题是养殖业关注的焦点，水禽场高效清粪系统创新了对辊驱动，增加了敷胶工艺及自动纠偏机构，实现了联动和可拆卸功能，大大改善了粪带性能，延长了粪带的使用寿命，清粪速度提高了30%～40%，解决了禽粪湿度差异造成的清粪洁净度难题，有效提高了清粪带的清洁度，降低了舍内禽粪的滞留时间。家禽场传送带自动清粪系统设计了清粪端刮粪板整体调节装置和可拆卸刮粪板装置，将多层刮粪板连接形成联动装置，确保多层刮粪板整体涨紧，方便清理刮板与粪带之间的积粪[6]。

3 发展建议

3.1 规范行业标准

党的十八大报告明确提出，要加快发展现代农业，增强农业综合生产能力，确保国家粮食安全和重要农产品有效供给。畜牧业要在现代农业建设进程中，率先实现现代化。在圈舍建设、设施配置、标准化建设等方面都提升到了标准化养殖水平。但是，距离达到排污标准，还有很大的距离。畜禽养殖污染问题依然突出，应重视相关法律法规的宣传，逐步增强养殖户环保法制意识。其次，做好治污考察，通过环保、土地等的严格审查，严格进入养殖业门槛。

3.2 大力发展畜牧业机械化

目前我国积极推动农业现代化转型，而提升机械化水平是其关键所在。我国现代科技实现长足发展为农业机械化转型提供了保障，为传统畜牧业转型发展奠定了基础。就现阶段而言，如何控制畜牧业污染、保障相关产品质量成为各方高度关注的问题，而这一问题的解决关键在于机械化。要将新农业发展理念以及技术应用到畜牧业发展当中，发挥信息技术、生物技术以及自动控制技术等现代技术优势，建立农牧循环发展体系，在种养结合的基础上建立现代化社会服务体系，通过形成良好的物质循环系统，提升各项资源的利用水平[7]。