生猪养殖粪污的循环利用与污染减控技术应用探讨

唐 娇，陈 城

(1.万山区高楼坪乡农业服务中心，贵州 铜仁 554300；2.安琪儿宠物医院，贵州 铜仁 554300)

0 引言

据调查显示，生猪的产出量位于畜牧业总产量的前列，但日益严峻的粪污排放问题致使生猪养殖行业遭遇瓶颈。高效的粪污排放处理有助于缓解生猪养殖业对环境的污染问题，其主要目的是无害化处理、资源化利用，将粪污排放对环境的污染降到最低。基于绿色发展的发展理念，规模化的生猪养殖产业要合理规划粪污处理问题，一方面可以通过完善粪污处理技术降低污染；另一方面，可以通过有效的资源化利用降低排放量，实现生态环境的保护。

1 现阶段生猪养殖对环境的影响

1.1 大气污染

规模化生猪养殖产业的粪污排放量巨大，生猪没有消化的饲料和有机物质伴随着粪便一同排出体外。堆放在一起的粪便经过发酵，有机物质发生各种化学反应，释放出特殊气体和有毒物质，包括CO、NO2、H2S等。没有经过处理的粪污排放出的有毒气体含量严重超标，对空气质量产生影响，造成严重的大气污染。与此同时，伴随着刺激性气味消散在空气中，对附近居民的影响也日益增加。生猪的粪便等排放物所产生的刺激性气味会刺激人们和动物的呼吸道黏膜，增加流行疾病的传播概率，而堆积的粪污在不断发酵中会产生不同种类的细菌，弥散在空气中导致传染性疾病的发生率上升。[3]

1.2 水污染

生猪排放出的粪便不仅会残存一些未完全消化的饲料和有机物质，还会残留一些化学物质。由于规模化的生猪养殖需要保证生猪的质量，因此养殖户会在生猪的饲料中加入添加剂和激素，而这些化学物质当中含有的一些重金属元素无法被生猪消化，因此在生猪排放的粪便中会存在大量重金属激素以及抗生素成分。夹杂在粪便中的有毒物质随着雨水流入江河湖海，进入水体后的有毒物质在厌氧环境下发生异常反应，分解出更多的有害物质，从而导致水体受到污染。在水循环中，影响着水生生物的正常生存，严重地区甚至会造成水生生物的大量死亡。与此同时，堆积的粪便产生发酵反应，在长期的堆积过程中产生下渗，对地下水系统产生影响，致使地下水中有毒含量超标，对人们的身体健康造成严重威胁。[3]

1.3 土壤污染

由于规模化的生猪养殖会将生猪排放的大量粪便进行室外堆积处理，导致养殖场周边的土壤受到影响。尽管适量的粪便发酵有助于增加土壤肥力，提升土壤中有机物的含量，但是在大量的粪便排放过程中，粪便发酵产生的有机物超出了土壤的处理能力，导致土壤受到负面影响。在实际堆积过程中，由于粪便中残存的重金属元素等有害物质会对土壤造成污染，长期的下渗作用使粪便中的致病原微生物等有毒有害物质充分融入土壤，导致土壤重金属等物质含量超标，土壤的生产能力逐渐降低，最终产生严重板结现象，影响农田的生产率。农田种植的作物通过根系汲取土壤中营养物质的同时，会将这些重金属等有毒物质吸收，长期积累会使作物的果实存在有害物质，影响人体健康[3]。

2 生猪养殖粪污处理存在的问题

规模化的发展趋势加大了生猪养殖需求，但目前仍然存在一些问题，导致生猪养殖产业处理粪污的效率低，主要存在以下问题。

2.1 养殖产业资金缺乏

现阶段规模化的生猪养殖业是由农村的个体养殖户发展而成，其是农民增加收入的主要途径之一。生猪养殖业的获利周期较长，养殖户无法及时获取收益，而养殖场的建设又需要不断地投资，包括猪舍的建设、猪仔的采购、注射疫苗、饲料购买等；而生猪养殖行业的风险又比较高，亏损概率较大，导致部分养殖户会出现资金缺乏的情况。为了减少资金投入，部分养殖户会选择降低粪污处理设备的配置要求，以保障生猪养殖基本的资金需求，这加剧了粪污排放对环境的污染，从而影响了生猪养殖业的可持续发展。

2.2 法律意识淡薄

由于养殖户是以个体户发展而成，对于规模化的生猪养殖相关规章制度不了解，缺乏相关的法律常识，导致在制度管理中存在纰漏。部分养殖户对法律法规存在侥幸心理，为了个人利益获取方便，采用不符合标准的饲料，使用激素等含有重金属的化学物质导致粪污排放的危害性增加。与此同时，由于缺乏防疫检疫的法律意识，生猪养殖过程中不注重卫生消毒，导致生猪产生急性疾病，一些传染病在养殖场内迅速传播，造成严重影响。部分传染病的病原体会随着生猪的粪便排出，造成流感传播，对人们健康造成严重威胁。

2.3 养殖理念传统

传统的生猪养殖由于规模较小，养殖方式与运营模式与现代规模化猪场有所差异。一些养殖户的养殖理念较为传统，与现阶段的绿色发展理念不统一，环保意识较差，对生猪粪污污染的危害认识不深，导致在实际生产中不注视养殖粪污的处理，生猪养殖产业的粪污排放达不到标准，影响了生猪养殖的发展。

3 生猪养殖污染减控技术

3.1 粪污处理能源化

生猪的粪便排放存有大量的能量，在实际排放过程中可以通过粪污处理能源化的方式对粪污排放量进行控制，从而减少环境污染。生猪养殖场将生猪排放的粪污进行统一处理，将粪污转化为可利用资源。与此同时，粪污处理后产生的可燃气体，能够用作燃料，给养殖场供暖，供农业灌溉设备发电等，实现资源的再利用。而经过厌氧处理后剩余的沼渣，仍然存有水分，可以灌溉农作物，由于其经历过一系列的处理，能够增加粪污的肥力，增加了土壤的有机物含量，保留了营养物质。经过能源化的处理，有效提升了生猪排放粪污的利用率，减少了粪污的排放量。能源化的处理过程对环境温度要求较高，在冬季等气温较低的环境中沼气的产量较少，无法满足生产的实际需求，必要时需要引进辅助设备，保障沼气的产量。

在规模化生猪养殖中，养殖户集中处理生猪排放的粪污，在分解池中粪污中含有的有机物质被好氧型微生物分解，直到氧气被耗尽时，分解环境的氧气含量降低，厌氧型微生物活动加剧，处理过程进入发酵环节。发酵工程可分为三部分，分别是成酸阶段、沼气释放以及CO2的生成阶段。该过程对环境的要求较高，首先必须保证发酵环境处于无氧状态，促进厌氧型微生物处于活跃状态。其次是具备充足的有机物质，从而保障沼气中富含充足的微生物菌群大量繁殖。最后，控制有机物质的参数含量，最适用于产生沼气的条件为微生物活性的碳氮比约为25:1，沼气发酵中菌群适应的生存温度范围为15℃～50℃，沼气池中的pH值要保持在6.7～7.2，35℃时菌群状态最为活跃，在此环境能够保障沼气产量的最大值，沼气发酵时长在1个月左右。沼气发酵过程会将粪污中残存的95%的寄生虫虫卵杀灭，高效的杀菌灭活保障了能源化的安全性，在多层利用中保障人们的健康。厌氧自然处理的循环利用模式就是通过粪污能源化，降低了环境污染，促进了生猪养殖产业的可持续发展。

3.2 粪污处理肥料化

传统的粪污处理采取的是直接还土的形式，实现粪污对土壤的灌溉，从而增加土壤中的有机物含量。但在实际运用过程中，粪污中存在的重金属等有害物质被土壤吸收，造成环境污染，影响了养殖场周围的生态环境。因此需要对粪污进行处理，实现粪污的肥料化转变。其中，沤肥腐熟有效地解决了上述问题。在集中堆积发酵过程中，短时间内的脱水处理有效地对粪污进行无害处理，发酵过程产生的高温同时促进了寄生虫卵的杀菌，并且在高温环境中有助于加快发酵过程的化学反应。在堆积粪污的有氧环境下，好氧型微生物将粪污中的有机物质进行分解，在短时间内实现了粪污的矿物质化以及腐殖化，提高了粪污的肥力。在实际生猪养殖过程中，该技术受温度、含水量、pH值等因素的影响，保障了发酵时间，并且对占地面积要求较低，相对具备较为全面的营养物质，实现了粪污的肥力化处理。除此之外，微生物活菌处理技术也能够有效地完成粪污肥力化处理。该技术采用微生物活菌群对粪污进行无害化处理，其作为目前最为科学的处理形式之一，具有较为实用的优势。该技术需要对菌群进行筛选，其需要具备发酵固体有机物的特性，保障粪污处理的质量，其中担子菌、酵母菌、放线菌、丝状真菌等菌群是被选择较多的菌群。粪污经过菌群处理实现了除臭、干燥的目的，从而达到增加肥力的效果。该技术对粪污中的有机物质具有较高的要求，要保障存有30%以上的有机物质，碳氮比例为30～35：1，水分含量控制在50%左右。该技术生产微生物有机肥的形式较多，包括平地堆积发酵、发酵槽发酵、塔式发酵厢发酵等。经过微生物处理，能够有效地清除粪污内部残留的病菌、虫卵等有害物质，实现粪污净化功能，从而达到降低环境污染的目的。

在实际应用中，可以将发酵后的粪污进行二次处理，将干燥后的粪污加入无机氮、磷、钾肥料等进行二次加工，制作新型的有机复合肥。根据农田的实际需求调制有机肥料，增加粪污肥力化的效率，利用丰富的有益微生物菌群，实现肥力化的转变，保障粪污循环利用的质量。其中种养结合的循环利用模式就是将粪污肥力化运用到实际中，促进了生猪养殖业的持续发展。

3.3 粪污处理饲料化

据调查显示，禽畜的粪便中含有蛋白、维生素、矿物质等元素，是良好的饲料资源。对于生猪的粪污处理，需要利用蝇蛆、蛆叫和蜗牛等分解畜禽粪便，从而提高粪污中蛋白质的含量。与此同时，将腐熟后的粪污进行平铺晾晒，经过蚯蚓等生物的处理后，可用于园林种植肥。富含丰富无机养分的粪污可以作为养殖业的辅佐饲料，提高粪污循环利用率。粪污处理饲料化会减少粪污中有害物质含量，降低其对环境的污染。

4 生猪养殖粪污循环利用的应用

4.1 种养结合模式

所谓种养结合，就是将种植业与养殖业进行结合的一种生态农业模式，该模式充分发挥了农业生产之间的联系，将农业建立起完整的生产体系，增加农业生产的稳定性。种养结合模式有效地解决了粪污排放的处理问题，促进了资源循环利用，实现了农业生产的可持续发展。种养结合模式有效地降低了粪污排放量，保障了生猪养殖业的资源合理化运用，与此同时，由于该模式实现了资源的循环利用，有效减少了养殖户的资金投入，促进了生猪养殖业的持续发展。以下是种养结合模式几种应用方案的介绍。

1)发酵还田。该技术主要是对生猪排放的粪便、尿、污水等物质进行储存发酵，将处理后的粪污直接灌溉到农田中，实现粪污的循环利用。首先对粪便污染物进行高温厌氧处理，高温环境能够有效杀菌，将粪污内存在的病原菌和寄生虫等有害微生物杀灭，处理后还田利用。由于堆肥是发酵还田的主要处理流程之一，因此该方法对粪污消纳能力具有一定的要求，该处理模式一般适用于中小型养殖场。堆肥过程利用好氧微生物，对生猪排放的粪便进行分解和腐熟，与此同时，化学反应产生的高温有助于消毒杀菌，辅助高温厌氧处理完善杀菌过程，并实现粪污的水分蒸发，完成粪污的无害化、腐殖化和肥料化的处理过程。发酵还田技术的流程如图1所示。粪污处理的参数标准为：碳氮比(25～35)：1，含水率55%～65%，原料粒度以5～10 mm为宜，堆体氧气浓度应通过翻堆和强制曝气等方式控制在5%～15%。

图1 发酵还田技术流程图

2)沼气还田。该技术采用生猪养殖粪污沉淀池、沼气池的方式对粪污进行处理，将发酵后的沼渣、沼液用作农田的肥料，实现生猪养殖粪污的循环利用。该技术将粪污控制在有限的范围内，减少了对环境的污染程度，尤其是针对养殖规模较小的养殖场，可以将粪污进行分散式的沼气还田处理。此外，该技术不需要专人管理，运转费用较低，降低了投资成本，低能耗的处理模式更适用于规模化的养殖产业，沼气还田技术流程如图2所示。

图2 沼气还田技术流程图

4.2 厌氧自然处理模式

厌氧自然处理模式是在厌氧条件下，形成了厌氧微生物所需要的营养条件和环境条件，通过厌氧菌和兼性菌代谢作用，对有机物进行生化降解的过程。该模式主要是将生猪产生的粪污通过沉淀池进行干湿分离，之后再通过沼气池进行厌氧操作，再通过氧化塘经过三级沉淀后，成为肥料排放到农田实现自然处理。厌氧自然处理模式的流程如图3所示。由于厌氧自然处理模式的原理特点需要高温环境，导致该模式存在一定的局限性，只适用于气温较高的地区，因此南方的养殖场采取厌氧自然处理模式较多，相比之下，中型养殖规模的养殖场更适用于该种模式。根据厌氧处理系统的建设位置，该模式分为地上式厌氧系统和地下式厌氧系统。其中，地下式厌氧处理系统是在地下建成，能够有效地减少异味，从而降低对环境的污染。尽管该模式对粪污的回收过程较为方便，但仍然存在一定的缺点，最主要的问题就是该模式受环境因素影响较大，地下式厌氧处理系统的后期维护过程复杂，并且对地面面积要求较高。

图3 厌氧自然处理模式流程图

4.3 综合技术处理

综合技术处理满足了粪污排放资源的循环利用，其通过调节池、沼气池、固液分离器、集水池、沉淀池、厌氧池、好氧池、MBR池、氧化塘以及反冲洗等现代技术对粪污进行处理，之后对处理后的污水和泥饼进行检测，若污水的测量结果满足回田灌溉标准，则将肥料运输到种植农田中。综合技术处理的流程如图4所示。由于其涉及众多处理过程，因此该模式对养殖场规模具有一定要求，但其具备占地面积小，适用范围广等优点，并且具备较为稳定的处理能力，有效地提高了粪污处理的效率。

图4 综合技术处理流程图

5 结语

随着经济的发展，生猪养殖逐渐规模化，针对大量粪污对环境造成的污染问题，要全面推广粪污循环利用技术。首先，对粪污进行处理后再进行循环利用，保障资源的无害化利用。其次，通过厌氧自然处理模式和综合技术处理实现粪污肥力化处理，保障种养结合的质量，实现高效的资源再利用。生猪养殖粪污的循环利用与污染减控技术的推广，能够有效降低粪污排放对环境的污染，促进生猪养殖产业的可持续发展，保障了农业生产的经济效益。