南通生猪养殖粪污资源化路径探索

欧杨虹 周小林，3 朱方丽 王小红

（1南通科技职业学院，江苏南通 226007；2江苏省农业农村污染防治技术与装备工程研究中心，江苏南通 226007；3南通市植物有害生物监测与综合治理重点实验室，江苏南通 226007）

受政策引导及市场需求的影响，我国生猪养殖方式逐步向规模化发展，散户占比大幅度下降，大户及企业占比不断攀升，生猪养殖行业的市场集中度逐年增长。江苏省南通市辖3 区3 市1 县，其中3个市（县、区）被列入“全国生猪调出大县”，分别是海安市、如皋市、如东县。2021 年底，全市生猪存栏量144.18 万头，生猪规模养殖占比92.25%，根据南通市的发展规划，到2025 年，全市生猪规模养殖比重要提高到95.00%以上，全市生猪饲养量保持在400 万头左右。而按照每头育肥猪每天产粪3 kg、尿3 kg 计算，南通市生猪产业年产生粪污总量将近900 万t。猪粪等养殖废弃物带来的环境污染问题日益成为困扰生猪养殖产业健康可持续发展的瓶颈[1]。

生猪养殖粪污已经成为重要的农业面源污染，严重影响养殖场周边的生态环境，威胁居民的身体健康，是农村环境整治的重要关注对象。猪粪中含有机质15.00%、氮0.50%、磷（P2O5）0.50%～0.60%、钾（K2O）0.35%～0.45%[2]，作为重要的有机质肥料，猪粪的资源化利用程度目前还不够[3]。为此，本文对南通市养猪场规模、粪污处理方式及其综合利用模式进行了调研和分析，总结了南通市生猪养殖粪污资源化利用路径，以期为猪粪合理资源化处理利用和养殖业健康可持续发展提供支撑。

1 南通市生猪养殖概况及粪污产生情况

1.1 南通生猪养殖总体分布特征

截至2020 年底，南通全市规模生猪养殖场共计1 165家。其中，如东县生猪养殖场数量最多，为377 家，占全市规模生猪养殖场总量32.36%；其次如皋市256 家、海安市191 家，分别占全市规模生猪养殖场总量的21.97%、16.39%。

2020 年全市生猪总存栏量在3 000 头以上的养殖场共计31 家。其中1 万头以上养殖规模的有6 家，分别为海门开发区南海种猪场（30 000 头）、如东县绿源生态养殖场（21 906 头）、如皋新好农牧有限公司（一场）（19 929 头）、南通华多种猪繁育有限公司（19 197 头）、南通晨安生态养殖有限公司（16 791 头）、东鹏养殖场（12 000 头）。从各乡镇（街道）养殖规模来看，全市生猪养殖规模较高的区域主要分布在如东县的栟茶镇、双甸镇、长沙镇、洋口镇，如皋市的搬经镇、长江镇、江安镇，启东市的惠萍镇、海复镇、近海镇等地区。其中，如东县栟茶镇养殖规模最高，总存栏量为52 681 头；其次是如皋市的搬经镇，总存栏量24 572 头。

1.2 南通生猪粪污排放量及分布

从生猪养殖的污染物排放特征来看，如东县栟茶镇养殖污染排放量最大，COD、总氮（TN）、总磷（TP）排放量分别为256.35、19.28 和2.40 t，污染排放贡献率为12.72%；其次是如皋市搬经镇，COD、总氮、总磷排放量分别为119.57、8.99和1.12 t，污染排放贡献率为5.93%。总体上看，生猪养殖污染呈现北高南低的格局，其中南部的启东市惠萍镇、海夏镇等生猪养殖量相对较多，污染负荷也随之升高。南通市各市区污染物产生情况见表1。

表1 南通市各市区污染物产生情况 单位：t

2 南通市生猪粪污处理存在的主要问题

近年来，南通市养猪业呈现向好发展态势，生产能力显著增强，规模化畜禽养殖程度不断提高，小规模及散养的畜禽养殖户逐年减少，生态养殖加快推进，产业基础日趋完善，但生猪粪污处理和利用仍存在如下的问题。

2.1 部分粪污处理设施不够完善

南通市部分中小型养殖场虽有粪污处理设施设备和沼气池，但由于池容积较小、处理能力较弱，存在防渗漏措施不足，运行维护不到位，连续降水易出现污水渗漏或外溢的情况；另外，生猪养殖利润受周期性市场价格波动的影响大，在猪价高时部分农村地区存在养殖场关停复养，或扩大养殖规模的问题，从而增加了养猪场周边的环境潜在压力。

2.2 部分粪污处理工艺及方式不合理

南通市现有规模化养殖场大都采用干清粪工艺，也有少部分养殖场采用污水产生量较大的水泡粪或水冲粪工艺。大部分规模化养猪场有固定或临时的粪尿存储场所，但有少部分储粪场所未采取有效的防止渗漏、溢流措施，甚至露天堆放，雨天易造成污水外流。养殖场粪尿经处理符合《粪便无害化处理技术规程》后可对外销售或直接还田，少数养猪场未按照要求无害化处理，施用后存在一定的隐患。部分地区个别实行沼气发酵处理的养殖场，由于沼渣沼液生产时间及生产量和农业生产用水用肥时节不符合，未能有效通过贮存池调节还田，直排沟渠河流，造成环境污染。

2.3 环境监管与执法还不完全到位

南通市养猪场具有分布广、数量多、远离集中居住区等特点，部分养殖场因历史原因、土地权属等问题没有相应的环评手续，部分污染防治设施设备与主体工程“三同时”制度执行不到位，治污设施未达到预期效果，污水、粪便和恶臭等监督性监测未实现全覆盖。另外，日常环保执法监管不到位，主管部门及当地政府存在执法人员严重不足，存在一定的畜禽养殖环境监管与执法缺位的现象。各县市区基层农技推广部门技术力量普遍不足，人员力量欠缺，存在推广难度大、技术落地难的问题[4]。

3 南通市生猪粪污资源化利用的探索实践

南通市生猪养殖粪污资源化利用途径主要如下：以大型规模化养猪场为代表的场内自建沼气工程厌氧发酵处理模式，以中小型养殖户为代表的发酵床处理后还田或社会化服务组织处置后还田模式，极少数养猪场采用污水达标排放模式。

3.1 通过沼气工程厌氧发酵处理粪污

沼气工程厌氧发酵处理是以猪粪为主要原料，在厌氧细菌作用下将粪污中高浓度有机物转化为生物甲烷（或称沼气）的过程。猪粪等生物质原料经配料池后进入发酵装置经常温、中温或高温发酵生产沼气。沼气工程在产生沼气的同时也伴随着沼液沼渣的排放，江苏省沼气工程产生的沼气多用于产能，但沼液、沼渣的固液分离处理应用很少[5]。大多数处理方法是将沼液、沼渣直接还田或者用于林园植树[6]。南通地区受环境气候等的影响，中小型沼气工程产气效率相对较低，只能局限于场内使用。大、中型沼气工程产生的沼气主要用于发电，可作为场内用能，也可并网发电。场内场外需配备贮存池，用以暂贮沼液沼渣，在需水需肥季节施用。沼液沼渣通过输送管网或粪污运输车辆运至田间，且养猪场周边需要有充足数量的农田进行消纳[7]。该模式建设一次性投资大、所需设备多，且需专门的工程技术人员，发电并网后的收益兑现周期长，适用于年出栏3 000 头以上的大型养猪场，最好能有地方政府配套政策予以支持。

如皋时来牧业有限公司年出栏超万头生猪，养殖粪污通过干清粪工艺清出，并用高压水枪冲圈，减少污水产生量超过80.00%，粪污进入大型沼气工程设施后厌氧发酵，沼气产生的电能部分作为养猪场内生活炊事用能，另一部分并网发电。沼液贮存在沼液贮存池及田头贮存池，需水需肥季节沼液通过污水泵提升进入田间铺设的防渗漏管网，施入公司流转的54.0 hm2水稻种植基地和周边农业种植合作社11.3 hm2土地进行季节性还田，沼渣用于公司自有如皋市新时家庭农场内的花卉苗木、葡萄种植以及培育红蚯蚓。该公司自2010年以来，通过承担的江苏省三新工程、南通市科技项目等科技推广项目，进行种养循环模式的建设示范和推广，根据《如皋市促进生猪生产转型升级的实施意见》等政策获得政府配套政策和资金支持。

3.2 利用发酵床降解粪污后还田

3.2.1 原位发酵床处理粪污 原位发酵床即接触式发酵床，生猪直接生活在铺有0.6～ 0.8 m 厚的以木屑为主，砻糠、秸秆为辅制成的发酵床上，部分混合饲料和青饲料残渣直接掉落在床体上，粪尿直接排泄在发酵床上，工人根据舍内粪尿堆积情况进行翻耙，辅以猪的拱掘，使猪粪尿、饲料残渣与垫料充分混匀，经发酵床内好氧微生物作用降解。随着猪粪尿的快速分解，舍内氨气等有害气体浓度大大降低，在降解过程中不断繁殖生长的大量有益微生物向猪提供了可食用的菌体蛋白[8]，促进生猪的肠道健康。由于饲养过程中省去了人工清粪、冲洗猪圈、打扫栏舍的工作，省工节水，生产成本减低，但要求生产管理者具备一定的微生物知识。

发酵床正常发酵是基于微生物良好运转，生猪饲料不能含有杀菌作用的抗生素类成分，粪便中残留的抗生素成分会杀死发酵床中的微生物，易造成发酵床运行不良甚至有死床的风险。该法还需注意调节垫料的湿度和粪尿等有机物分布情况，好氧微生物生长需要合适的水分环境，过多的水分会形成厌氧环境，抑制好氧微生物生长，降低发酵床降解有机排泄物的能力，因此发酵床的湿度要保持在40.00%～50.00%，即手握成团、松手即散，猪跑动时无粉尘飞起为宜。另外，猪有在一侧或一角排泄的习性，这会造成发酵床体局部有机物养分过多，水分含量高，好氧微生物无法正常运转，而床体的另一部分由于没有或有很少的猪粪尿，无法提供微生物生长所需水分和养分，易造成床体发酵迟缓，因此每7 d 要安排1～ 2 次的人工或机械翻堆作业。

南通市海门区悦来镇的谈笑农场采取该模式进行养猪，经反复试验发现，单间猪舍面积控制在25 m2左右，养殖50 kg以内的育肥猪控制在10头左右，养殖超过50 kg 的育肥猪控制在6 头左右比较合适。该农场目前养殖200头左右育肥猪，12头能繁母猪，平均每天仅需1/3 个工进行正常舍内管理。垫料使用1～2年后堆置处理，进一步高温杀菌和腐熟后，作为农场有机水稻的种植用肥[6]。

3.2.2 非接触式发酵床法处理粪污 非接触式发酵床法是将生猪养殖和发酵床分离，利用微生物和垫料将猪粪进行分解和转化[9]。主要有以下2 种常见的形式。一种是楼式发酵床养殖，新建猪舍时考虑到粪污处理，一层为铺设木屑或谷糠等为垫料的发酵床，喷施菌剂，二层为猪生活区，生猪全部养殖在楼上，在猪舍内地面铺设漏缝地板，排泄物直接通过漏缝地板落入下方的发酵床上，经翻堆混匀，猪粪被发酵床中的微生物降解。楼式发酵床猪舍一般东西走向坐北朝南，要求充分采光、通风良好，下层高不低于3.0 m，便于翻堆机进出和作业。楼式发酵床既可以保持猪舍生活区的清洁度，又有利于节约冲圈用水量，但和原位发酵床一样，生猪饲料中不能含有杀菌作用的抗生素类成分，以免影响发酵床正常运转。

另一种是养猪场已建成多年，舍内不具备改造条件，因环保需要在舍外临近场所建设异位发酵床，通过好氧微生物发酵来降解粪污。该方法无需改造或拆建原有猪场，按照原有养殖方式养猪，在圈舍附近建设大棚发酵槽[7]，槽宽与购置的翻堆机轨道宽度要相匹配，另需要建有一个和粪污产生量配套的贮存池，用于调节发酵床水分和养分含量。正常运转状态的异位发酵床垫料在表面以下0.2 m 处的温度保持40 ℃左右。

如东县丰利镇丰旺生猪养殖场于2012年开始养猪，随着养殖规模的逐年扩大，现年出栏约3 000头猪，为适应养猪规模扩大和环保要求，基于连续养殖需要和成本控制，在2019年开始于猪舍外空地建设异位发酵床，现有700 m2异位发酵床，采用木屑为垫料，发酵床每季度补1次菌剂，养猪场建有1个400 m3的贮存池，粪污进入贮存池3 个月后用污水泵提升至发酵床，用于调节发酵床水分和养分含量。发酵床垫料在连续使用18 个月后，有机质质量分数、总养分质量分数、酸碱度、重金属、蛔虫卵、粪大肠菌群数等指标均符合NY 525—2021《有机肥料》控制指标要求。养猪场流转了周边约8 hm2农田，发酵床垫料腐熟后作为有机肥还田施用。

3.3 社会化服务组织或企业处置后还田

畜禽粪污处理的社会化服务组织或企业通过粪污摆渡车将收集到的养殖户粪污运送至粪污处理中心，经过干湿分离及无害化处理后液体直接在硬化好的贮存池内贮存，固态部分好氧发酵腐熟，在需肥季节将发酵产物运送至种植大户田头。该模式打通了养殖户和种植户的壁垒，通过社会化服务组织或企业中转，完成种养循环。适用于水泡粪的清粪工艺，粪污固形物含量小于15%[10]的粪污。但粪污运输成本高，辐射半径小，通常不超过10 km，且种植户购买意愿不足，目前主要依靠政府补贴维持运转，独立运营达到盈利水平比较困难。

如皋华地施肥专业合作社位于如皋东陈镇，主要收集该镇中等规模养猪场（养殖50～ 200 头）粪污，通过粪污摆渡车将收集到的粪污运送至合作社，经过固液分离器将粪污进行干湿分离，固体静态堆置到空场地，加入麦秸、稻草、玉米秆等农作物秸秆，通过铲车等机械翻堆混合均匀，将混合均匀的物料按照长条形堆垛，垫料不压实，形成堆体进行覆膜处理，高分子膜材四周压实，通过底部曝气管道曝气促进发酵，7 d内即可完成好氧堆肥发酵。液体以自然存贮的方式贮存在固化的粪污贮存池中，存贮时间一般不少于4个月，施用前对粪肥进行检测，需符合环境卫生指标符合GB/T 36195—2018《粪便无害化处理技术规范》的要求。

3.4 污水达标排放

养殖污水达标排放大多是将养殖污水通过AAO工艺处理脱氮除磷，污水达到GB 18596—2001《畜禽养殖业污染物排放标准》规定的日均排放浓度。污水达标排放前期设计建设费用和使用期间设备运行维护费用高，有很高的环境效益，但不体现在经济效益上，一般非上市的养殖企业没有政府政策性资助的情况下，自身难以承受污水达标排放的运营成本。

如皋时来牧业有限公司目前有2套养殖粪污处理系统，一套为大型沼气工程结合种养循环模式，主要处理养猪场的粪污，前文已经介绍；另一套为AAO 工艺处理脱氮除磷污水达标排放系统，达标排放的污水直接进入农场内的水系，作为2.7 hm2苗木的灌溉用水。目前，该公司的污水达标排放系统仅处理猪舍冲圈用水，处理量较小，主要为示范和展示用。

4 结语

养猪业的快速发展使得养猪场粪污的处理问题成为了社会关注的重点，其粪污处理和资源利用是生猪养殖业可持续发展的基本要求[10]。养猪场粪污的处理利用应立足于当地种植业—养殖业的发展情况和经济发展水平[11]，因地制宜，根据养殖场规模、现有粪污处理条件、周边配套农田面积、养殖管理人员素质等因素，综合考虑粪污处理模式，适度调整，实现源头减量、中间控制和末端治理相结合。将合理设计猪舍、科学配置饲料等生猪健康管理养殖技术与粪污资源化处理技术贯穿起来，无害化处理粪污、机械化还田，资源化利用，全面实现猪粪的资源化处理利用和养殖业的健康可持续发展。