生猪规模养殖场粪污处理及综合利用探讨

2022-11-23王龙

广东蚕业 2022年6期

王　龙

生猪规模养殖场粪污处理及综合利用探讨

王龙

（云南省玉溪市新平县平甸乡农业农村综合服务中心云南玉溪653499）

生猪养殖业是我国畜牧业的主导产业，随着生猪养殖规模的不断扩大，养殖场对周边环境的污染问题也日益凸显。为了改善生猪规模养殖场地环境，降低疫病发生概率，应合理引入粪污处理及综合利用技术，政府部门也应加大扶持力度，规范建设生猪规模养殖场的粪污处理设施，以更好地解决环境污染问题，从而提升生猪养殖业的经济效益与社会效益。

生猪养殖业；规模养殖场；粪污利用；粪污处理

随着生猪养殖规模的不断扩大，生猪规模养殖场呈现出规模化的发展趋势。与此同时，生猪规模养殖场会产生大量粪污，严重污染周边环境。部分养殖人员的环境保护意识淡薄，随意排放粪污，造成了较大的环境治理压力。对此，生猪规模养殖场应引入种养结合、果畜结合等生态农业模式，完善粪污处理设施，在促进养殖场稳定发展的基础上，合理保护周边环境。

1 粪污处理存在的问题与危害

1.1 粪污处理存在的问题

第一，养殖人员在选择养殖方式与粪污处理项目时并未结合实际情况，甚至部分规模养殖场在没有建立消纳粪污耕地的前提下，使用大量水冲圈，将固态粪便变为液态粪便，加大了处理难度。同时，还有部分养殖场盲目设立沼气工程，但没有建设相应的消纳耕地，产生的沼气与沼液得不到合理利用，造成二次污染。

第二，缺乏配套的消纳土地。当前农民种田大多不愿使用畜禽粪便，以致粪便随意排放，污染了周边环境。且大多规模生猪规模养殖场没有配套相适应的消纳土地，粪污处理难度较大。

第三，粪污处理方式不科学，目前大多数生猪规模养殖场并未引入雨污分离技术，雨水进入污沟，增大了处理难度。部分养殖场贪图方便，利用固液分离机分离粪便，液体中融入大量氮、磷等有机物质，增大了净化难度。

第四，部分养殖人员缺乏环境保护意识。部分养殖场并未设立完善的污水贮存设施，养殖人员的环保意识较差，没有认识到粪污对环境的负面影响，长期随意排放粪污。

1.2 粪污对环境的危害

生猪粪污会污染空气，生猪粪便尿液中存在含氮化合物与碳水化合物，在有氧与无氧的条件下，经过微生物发酵，会产生硫化物等污染气体，造成严重的空气污染。有关研究发现，生猪粪便可以分解成230多种恶臭成分，排放大量菌体，严重危害畜禽与人类的健康。

生猪粪污会污染土壤，生猪粪便中含有丰富的氮、磷元素，大量排放会改变土壤性质，破坏土壤净化功能。生猪体内也存在大量病原微生物，隐藏于粪便中，若得不到及时有效处理，将会使得病原体在土壤中蔓延，危害畜禽与人类的健康。

生猪粪污会污染水源，投药或注射过针药的生猪粪便和尿液中残留大量兽药，若直接排放至污水处理中心，会增加水环境中耐药菌数，隐藏大量菌类，进而危害水生生物。

2 生猪规模养殖场粪污处理及综合利用技术

2.1 源头减量技术

为了从根本上防治畜禽养殖污染，技术人员应引入源头减量技术。一方面是调整结构减量，科学划定禁养区、限养区以及适养区，关闭搬迁至禁养区内的养殖场。同时，还应根据《畜禽粪污土地承载力测算技术指南》中的相关要求，合理调整种养结构，平衡养殖业与种植业，减量超出土地承载能力的养殖规模，减产污染系数较大的畜禽养殖量，增加污染系数较小的畜禽养殖量。另一方面，还应严格遵循生产高效、产品安全、环境友好等原则，实现标准化生产，在减少畜禽粪便量的基础上，提高饲料转化率。为了提升养殖水平，还可以引入现代化养殖设备，使用全环境控制等新型养殖技术，为环境减负。尤其需要注意的是，饲养期间严禁违规添加非法物质、添加剂及抗生素等。

2.2 过程控制技术

第一，控制用水量，最大限度地减少污水产生量。养殖场应采用机械干清粪与人工干清粪方式，全面清除粪便。降温时应采用喷雾降温方法，减少用水量。清洗圈舍时，应使用大气高压水枪刷圈消毒，并安装水表，引入定额用水制度，严格避免人为浪费。

第二，实现干湿分离、清污分离、雨污分离、固液分离，技术人员根据雨污分离要求设置分离设施，避免产生过多污水。此外，还应通过暗管暗沟将污水运输至污水贮存池，建设暗沟时直径不得小于30 cm，并间隔一定距离设置检查井，保证疏通效果。明沟输送污水时，两边缘应高出地面10 cm，并增加盖板，以免流入雨水。收集粪便与粪水前应采取干湿分离措施，通过刮板式清粪机、传送带式清粪机和抽屉式清粪机等设施，及时分离粪尿，分别处理粪水与固体粪便，减少固体含油量。在清污分离时应设置地漏或管道，单独排出饮水过程中浪费的水，不得与舍内粪污混合。固液分离时应严格收集粪水与固体粪便，并分别处理应用。

第三，设置防渗、防溢流、防臭设施，污水贮存池应保持足够大的容积，并进行防渗与防溢流处理。防臭时可以引入微生物技术，通过喷雾、堆肥、饲喂等方式提高饲料转化率，降低臭气排放量。或者通过厌氧堆肥、沼气工程等降低臭味挥发。另外，还可以引入化学除臭、除臭塔、喷淋设施除臭等处理方式。

第四，配套设置污水储存池与储粪场，并与养殖场保持一定距离，一般设置于畜禽养殖场的生产区、生活区的下风口处。设置粪便贮存池时，应做好防水、防渗设计，地面为混凝土结构，墙高不得超出1.5 m，水泥抹面，墙体厚度不得少于240 mm，顶部应设置雨棚，高度不得低于3.5 m，以便顺利完成机械作业。设置污水贮存池时，底面与内壁应进行防渗处理，深度不得超过6 m，地下污水贮存设施周围应设置导流渠，避免流入雨水。周围还应设置明显的围栏与标志物，做好防护工作，容积内的液体应全部经过沉淀池、氧化塘进行无害处理。

2.3 粪便处理技术

养殖场处理粪便时应综合采用无害化处理方式，建设与之配套的贮存设施，以免泄露污染物。

首先是处理固体粪便，引入机械强化槽式、密闭仓式堆肥、条垛式堆肥等技术，堆积发酵后产生有机肥。其中，运用机械强化槽式和密闭仓式堆肥进行无害化处理时，应保持50 ℃以上的发酵温度，时间不得少于7 d；运用条垛式堆肥技术应保持45 ℃以上的发酵温度，不得少于14 d。

其次是污水处理技术，技术人员根据种养结合原则，将养殖期间产生的污水经过无害化处理，充分还田，实现水资源的充分利用。污水在引入农田前应采用厌氧、沉淀、格栅等技术进行预处理，配套设置田间储存池，为农田非施肥期间的污水找到排泄出路。田间储存池容积不得小于农林作物生产用肥最大间隔时间内畜禽养殖场排放污水总量，且在农田与养殖场之间还应设置有效的运输网络，通过管道为农田排放污水。

最后是臭气处理，一般采用化学、生物、物理等除臭方式，或者综合使用几种方法。

2.4 末端处理技术

2.4.1 种养结合模式

若应用粪污全量还田模式，对于耕地面积充足区域，畜禽养殖场应引入专业的粪污收集装置，收集养殖场产生的粪水、粪便、污水等，全部投入氧化塘储存，实现无害化处理，并应用至施肥季节。且养殖场还应配套建立与养殖规模相匹配的粪污消纳用地，配备必要的粪污贮存、收集、处理、无害化处理等设施。在建立粪污消纳用地时应考虑养殖场的实际规模，配备必要的粪便处理、贮存、收集、无害化处置等设备。同时，技术人员应根据畜禽养殖污水贮存设计要求设置氧化塘，可以全面收集粪水、粪便、污水等，提高养分利用率。粪污贮存期应大于6个月，应配备专业的搅拌设备、施肥机械、农田施用管网等。

2.4.2 粪便堆肥利用模式

粪便堆肥利用模式包括槽式、简仓式、高（低）架发酵床、异位发酵床等，利用自然环境中的好氧微生物发酵固体粪便，并进行无害化处理后，用于农田施肥环节。采用异位发酵床时，应在发酵床垫料上直接或间接存放畜禽粪便，利用发酵床垫料中的微生物分解粪便，期间通过人工或机械翻耙等措施进行定期维护，主要用于育成猪、保育猪、种公猪、育肥猪等的养殖过程中[1]。此种技术可以彻底无害化处理粪便，发酵温度较高，周期较短。但好氧发酵期间会产生大量臭气，应注意控制，且此种技术适用于大型养殖场与集中处理中心。在具体建设过程中，养殖人员在地势较低的位置设立发酵床，利用锯末、谷壳等当作发酵床垫料，并适当添加高温发酵微生物，之后在发酵床上均匀倾倒生猪粪污，定期利用翻耙机翻动。此种模式可以利用高温发酵微生物彻底分解生猪粪污，实现零污染排放。且发酵床不会产生蝇蛆，改善了养殖环境，每3～5年清理1次发酵床垫料，用于耕地种植。需要注意的是，此种模式极易存在处理死角，粪污处理量有限，采购成本较高。

2.4.3 粪水肥料化利用模式

技术人员将养殖场产生的粪水排入氧化塘，无害化处理后用于农田施肥与灌溉环节，根据一定比例混合无害化处理的粪水与灌溉用水，实现水肥一体化应用。此种模式需要具备一定容积的贮存设施，并配套粪水输送管、粪水运输车辆等。

2.4.4 粪污能源化利用模式

粪污能源利用以沼气、沼液、沼渣为原料，通过专业技术生产为可再生能源。畜禽粪污处理企业收集周边养殖场粪水与粪便，并投资建设大型沼气工程，生产农用有机肥。或者将粪便厌氧发酵后用于沼气发电，或者提纯生物天然气、沼渣等用于农田生产。此种技术可以集中处理养殖场粪便与粪水，能源利用率较高。但沼气工程运行复杂，需要较高的投资成本，并由专业公司使用专业设施施工与维护。其间会集中产生大量沼液，处理成本较高，因此应配备后期利用工艺，适用于养殖密集区、大型规模养殖场等。

2.4.5 粪便基质化利用模式

技术人员以农作物秸秆、稻壳、玉米芯、粪便、菌渣等为原料进行堆肥发酵，生产基质土用于栽培蔬菜、林木、瓜果等农作物；或者将预湿、二次发酵粪便用于栽培食用菌，通过结合农作物秸秆、食用菌废气菌渣、畜禽粪便，实现循环生态生产，形成有机循环农业经济体系。此种技术要求养殖人员具备较高素质，适用于大中型生态企业、小型家庭生态农场等经营过程。

2.4.6 粪便垫料化利用

固液分离粪便，之后将固体粪便进行好氧无害化处理，晾晒至含水率为45％～50％，以用作垫料，或作为农田肥料。

2.4.7 粪便饲料化利用

混合畜禽粪便、蚯蚓、黑水虻等，堆肥发酵动物蛋白生产有机肥料，以用于农业种植。此种方式成本较低，不会产生二次污染，可实现生态化与集约化管理。需要注意的是，应避免鸟类等天敌的偷食，且保持适宜的温湿度。

2.4.8 粪便燃料利用

经过生物干化的粪便搅拌后脱水加工，挤压造粒生产燃料棒，以减少二氧化硫与二氧化碳的排放量。此种技术适用于工业燃煤需求较大的区域。

2.4.9 粪水达标排放模式

养殖场利用厌氧发酵＋好氧处理工艺深度处理粪水，保证COD低于400 mg/L，NH3-N低于80 mg/L，TP低于8 mg/L，达标后直接排放。固体粪便则堆肥发酵集中处理。但此种养殖模式下，养殖场应实现干湿分离，并将固体粪便用于生产有机肥料。

2.5 生产有机肥料

生猪粪污生产有机肥料主要指的是集中发酵粪便，制作为半成品或成品有机肥料并出售。或者在生猪规模养殖场附近建设有机肥加工厂，收集当地生猪粪便，集中加工处理为肥料。之后将生成的有机肥料出售至种植基地，解决季节性的肥料缺失问题，实现良性循环。

2.6 建设种养生态模式

2.6.1 养猪＋沼气发电＋果木模式

在养猪＋沼气发电＋果木模式中，主要预处理生猪规模养殖场的粪尿，置入厌氧高温发酵装置产生沼气，净化后进入贮气柜，部分沼气会经过发电组转变为电能，用于养殖场日常管理中。而沼液与沼渣也可以通过专门车辆运输至果木等种植基地，循环利用资源。

2.6.2 养猪＋动态发酵＋种植模式

在养猪＋动态发酵＋种植模式中，主要引入微生物好氧发酵工艺，将养殖场粪便、沼渣、沼液根据一定比例与锯木屑混合，输入至动态发酵处理装置发酵，处理为有机肥料，直接用于种植业。处理期间，将生猪粪污与锯木屑根据既定比例混合，加入进料螺旋机，搅拌后经过提升机提升至塔顶螺旋机，输送至一次发酵塔，再转运至螺旋机进料处，进入二次发酵塔，最终转运至稳定仓，生成有机肥料[2]。此模式下的多层发酵塔可以自动稳定供料，且具备调温、除湿、供氧等功能，可以利用好氧菌处理猪场废弃物，并高温发酵杀死有害微生物，实现粪污的无害化处理。但此种模式需要投入大量锯木屑，成本较高，适合大型生猪规模养殖场。

2.6.3 养猪＋堆肥＋沼气＋花卉苗木模式

生猪规模养殖场利用固液分离与干清粪等工艺收集干粪与沼渣，并运输至堆肥车间，经过翻堆机与生物堆肥机处理，制作为有机肥料。之后将污水输送至沼气池中发酵，生产沼气用于猪场管理，沼液沉淀后灌溉花卉苗木。此种模式适合配套设施齐全或占地面积较大的养殖场，可以在合理处理猪场粪污的基础上，提高种植业的经济效益。需要注意的是，受场址等因素的影响，此种模式不适合密度较大的养殖区域。

2.7 沼气工程

生猪规模养殖场仅设立沼气池是难以完全解决粪污处理问题的。养殖人员还应确保周边区域存在足够消纳沼液、沼渣的耕地，并建立稳定循环利用的关系。沼气工程中产生的沼气可以用于养殖场职工生活、仔猪保温、火焰消毒、发电等项目。沼液与沼渣应采用“能源—养分”的循环模式，加工为优质的有机复合料，实现回流循环使用，降低建造与运营成本。

3 粪污利用与处理配套措施

3.1 强化宣传环保意识

畜牧与环保部门均应重视生猪养殖工作的宣传与教育力度，强化养殖者的环保认识，加大粪污治理力度。从事生猪养殖的个人与企业也应经常学习《中华人民共和国畜禽规模养殖污染防治条例》《畜禽规模养殖污染防治条例》等，全面了解直接排放粪污的危害，自觉保护环境。

3.2 合理规划养殖场

一方面应根据国家规定为生猪规模养殖场选址，技术人员应先调查周边环境，评价对环境的影响，完成设定后才可以建设养殖场。新场建立后还应根据相关规定，及时配置完善的粪污处理设施，尤其是建设粪污储存、发酵设施，做好防漏防雨工作[3]。同时，还应建设储粪池，容量满足至少6个月的贮存量。条件允许时可以建设2个储粪池，轮流使用。为了便于周边农田更好地利用沼液，还应建设沼液输送管道，以全面吸纳利用沼气、沼渣、沼液。另一方面，有关部门应结合当地的实际情况，制定养猪发展规划，科学划分适养区、限养区、禁养区，确保生猪规模养殖场的高效运作。

3.3 科学优化节水措施

养殖人员应有效优化养殖场结构，建设之初便应合理设定粪污处理流程，引入架空式设计模式，架空高度保持在1 m～2 m，实现粪污与水污分离。为了避免水冲粪，还应利用地漏式地板，使用具备溢流孔的饮水器，避免浪费水源。实际养殖期间，工作人员还应定期检查水管系统、饮水系统等，清理猪舍时也应先清理固定粪污，之后在水中加入去污剂，利用高压水枪彻底冲洗，最大限度地减少污水排放量。