务川自治县中小型规模猪场粪污治理与资源化利用探索

熊 涛, 龙 飞, 敖长友, 申 强, 徐 凤, 杨 坤, 申建江

(贵州省务川自治县农业农村局,贵州 务川 564300)

务川仡佬族苗族自治县(以下简称“务川县”)位于贵州省东北部,地处黔渝边界结合部,属亚热带高原湿润季风气候区,年平均气温15.5 ℃,自然资源丰富,生态环境良好,适宜发展生猪产业。2022年全县生猪存栏13.49万头,出栏22.74万头,其中年出栏50～500头的中小型规模养猪场(户)有285个,中小型规模猪场发展迅速。与此同时,养殖粪污也大量增加,对土壤、水资源、空气造成一定负面影响。大量的养殖粪污如不进行有效治理会造成环境污染;另一方面,粪污若没有得到资源化利用会增大治理成本,生物安全得不到保障[1]。因此,开展粪污治理和资源化利用是养殖绿色发展的趋势和目标,事关养殖业发展大局。务川县根据本地实际情况,创新了1种在中小型规模养猪场推广的粪污治理和资源化利用模式,现介绍如下,供参考。

1 创新模式技术原则要求

坚持种植业与养殖业相互结合发展的原则,根据务川县中小型规模养猪场区域分布特点,围绕粪污就近还田还土利用和经济实用,重点推进中小型规模养猪场粪污治理基础设施改造,全面实行“一控、两分、三防、两配套、一基本”工艺。“一控”是指从源头控制用水量,改进节水饮水器,减少使用水冲粪,压减污水产生量;“两分”是指改造建设雨污分流、暗沟布设的粪污收集输送系统,实行雨污分流,改变水冲粪、水泡粪等湿法清粪工艺,推行干清粪工艺,实现粪污干湿分离;“三防”是指建设的化粪池、粪污沟等粪污配套设施要达到防渗、防雨、防溢流要求;“两配套”是指配套建设干粪堆积棚和粪污处理池,配套粪污处理设施设备;“一基本”是指基本实现粪污无害化处理、资源化利用。

2 创新模式技术要点

2.1 猪舍内部粪污沟模式

传统中小型规模猪场设计多为单栋双排式,中间是通道,两侧是猪舍,猪舍内靠外墙部由较长的粪污沟加漏粪板共同组成排污设施,排污沟上面盖漏粪板,裸露在圈舍内,使得圈舍内部的臭味、湿气增多[2]。新模式将原粪污沟进行改造或新建,通过埋设PVC排水管(内径200 mm)将粪污从圈舍内部接到圈舍外部,将原有的排污沟填埋硬化,每个圈舍靠墙最低处预留1个20 cm×20 cm的漏粪口(与饮水器错位),并接入到外部粪污管道,预留口加盖漏粪板。外部粪污沟铺设管道,呈一定的倾斜度(3°以上),进污口高、排污口低,这样有利于粪污排放通畅。同时推行干清粪工艺,清粪频率1～2次/天,减少水冲粪。新模式通过PVC管将粪污沟移到圈舍外,减少圈舍内部臭气、湿气和粪污处理量,改善圈舍内环境卫生状况,保证生猪健康,同时也增加圈舍内部可利用面积。

2.2 猪舍外部雨污沟模式

传统猪舍外部排粪沟因裸露在外,猪场臭味大,易滋生大量蚊虫和病原,下雨时屋檐水、雨水会掺入到粪污沟内,形成雨水粪污混流,增加了粪污产生量。新模式将猪场粪污沟改建为雨污分流、暗沟布设的粪污收集输送系统,雨水沟修建宽度30 cm、深度30 cm、厚度5 cm,底面用混凝土硬化,再用PVC排水管(内径200 mm)安放于雨水沟下层做粪污沟,与猪舍内部粪污沟改造后的排污管用三通管相接,再用厚度5 cm的混凝土覆盖PVC排水管(一是保护管材使用年限,二是防止粪污渗漏),排污管和雨水沟倾斜度为3°以上,排污管末端预留1个观察口,便于定期检查粪污沟是否正常运行,实行底部粪污暗沟,顶部雨水明沟(见图1)。改造后可提高场内环境卫生清洁度,大大减少猪场因粪污沟裸露在外而滋生的臭味、蚊虫和病原,减少因雨水掺入而带来的粪污产生量,缓解粪污处理压力。

图1 雨水沟、粪污沟剖面图

2.3 粪污3级沉淀处理池模式

传统养猪场化粪池多为1个独立大池子,全部粪污排入化粪池中,经过简单沉淀发酵处理后排放到田地利用。未完全发酵的粪污还含有较多虫卵、病原,直接利用对环境污染较大。通过推广新模式3级沉淀处理池,很好地解决了这一问题。以存栏200头育肥猪规模场为例,每天所产生粪污量约2 m3,按粪污处理周期60天计算,需修建的3级沉淀处理池至少120 m3。建造方法:首先开挖3 m深的处理池,用混凝土标砖依次砌成3格处理池(墙体厚度为“18墙”),3级沉淀处理池容积比例为2∶1∶3,即第1格40 m3、第2格20 m3、第3格60 m3。第1格进污口设在顶部,第3格排污口设在距离板面25 cm处,2个间隔墙中间用PVC排水管(内径160 mm)连接,流通方向为第1格流向第2格再流向第3格。第1根倾斜管第1格为低端进污口,距离地面30～60 cm,第2格为高端出污口,距离板面20 cm;第2根倾斜管第2格为低端进污口,距离地面90～120 cm,第3格为高端出污口,距离板面25 cm,2棵倾斜管与间隔墙呈30°夹角;粪污池内墙全部使用混凝土清光(防渗漏处理),顶部用混凝土盖板,第3格板面上留1个50 cm×50 cm的观察口,用预制板密封盖住,做好整个3级沉淀处理池的密封性,同时在第3格出粪口下方修建1个约2 m3的应急处理池,防止粪污溢流到外环境造成污染(见图2)。粪污在第1格沉淀静止后分为3层,底层是沉淀物,中层是粪污液,上层是漂浮物和发酵的发泡物[3]。第1格中层的粪污液逐渐流向第2格,第2格沉淀后的中层粪污液逐渐流向第3格,通过3级粪污沉淀处理池的密封沉淀、发酵,沉淀物逐渐发酵成漂浮物,然后转化为粪污液,整个发酵过程可杀死粪污中大部分的虫卵、病原。到第3格处理池时粪污液体成为浅褐色,通过抽检大肠菌群含量在2.4×104MPN/L以下,效果优于常规粪污池处理,最后流入应急池贮存后可以直接进行农田利用,达到粪污资源化利用目的。

图2 120 m3 3级沉淀处理池剖面图

2.4 干粪堆积棚模式

受传统观念影响,农村养猪因为有大面积土地消纳粪污,粪污作为农家肥供农作物生长的肥料,很多中小型规模养猪场很少进行粪污干湿分离,通常都是粪便和尿液一起排入化粪池内,增大了粪污处理量[4]。新模式通过对3级沉淀处理池的盖板面再利用,修建干粪堆积发酵棚,即在3级沉淀处理池板面上修建钢架棚,用砖将钢架棚3面砌成1～2 m高的墙体(墙体厚度为“18墙”),同时做好防雨、防渗、防开裂处理。由于改造后的圈舍内只有1个进(排)粪口,多数固体粪便还留在圈舍内,采用干清粪工艺将圈舍内的固体粪便集中收集后倒入干粪棚内,根据固体粪便的含水量适当添加稻壳、锯末、碎秸秆等物料,堆积发酵期夏季不少于60天,冬季不少于90天。干粪经堆积利用生物热发酵处理可以杀死大量病原和虫卵,腐熟后再进行揉碎处理即可直接还田还土利用。这样一方面可以充分利用养猪场的基础设施;另一方面使粪便、尿液干湿分离,大大减少了粪污处理量,也提高了3级沉淀处理池内的净化效率和粪污资源化利用率。

2.5 还田利用模式

新模式对中小型规模猪场进行粪污干湿分离,固体粪便经充分堆积发酵后已达到腐熟标准,可作为苗木、经果林和牧草种植底肥,也可铺撒在土地里翻耕种植农作物。液体粪污经过3级沉淀处理池处理后,可采用喷施、浇灌、滴灌方式直接用于农作物、树苗和牧草等施肥。当地推广滴灌施肥方式,即用胶管每距离1 m扎1个小孔,孔呈环绕形分开,胶管长度根据土地面积调整,滴灌便于土地消纳和避免肥力过剩。液体粪肥施用于土壤表面后,要及时翻耕入土,减少粪肥在土壤表面的停留时间和与空气的接触面积[5]。

3 治理利用成效

2019年务川县积极争取项目资金,在丰乐镇、镇南镇、浞水镇等7个乡镇实施中小型规模猪场新模式新技术改造试点项目27个,总结试点项目技术经验后,2020—2022年在全县16个乡镇(街道)推广实施中小型养猪场粪污资源化利用改造52个。通过新模式的建设,一是生态效益明显提升,改变了之前猪场脏、乱、臭现象,养猪场内无粪污乱流、雨污横流和蚊虫纷飞,臭味也比之前减轻很多,环境质量大幅提升。二是经济效益明显增加,每年能生产有机肥料2.78万t,可以替代化肥0.92万t,化肥按3 500 元/t计算,节约资源价值达3 220万元,全部改造的79个中小型规模养猪场粪污资源化综合利用率达到95%以上。其中务川县荣达养猪场粪污处理后用于生姜种植基地,增产90 kg/667 m2,增收360元/667 m2;务川天宝畜牧公司每年出售干粪收入约8万元。下一步务川县将结合13 333 hm2花椒产业发展和17个坝区建设,不断优化中小型养殖场粪污设施改造,将养殖废弃物变废为宝,推动全县养殖业转型升级。

4 小结

4.1务川县通过项目带动,创新了适应当地中小型规模猪场的粪污处理和资源化利用模式,有效解决了中小型规模猪场粪污无害化处理和还田利用的难题,养殖场周边无乱排现象,粪污经过有效处理后还田还土利用,实现了种养结合、循环利用,减轻了养殖环保压力,节约了种植肥料成本,达到了资源化利用目的,提升了养殖环境和生态效益。在应用新模式中要做到因场制宜,根据养殖规模、作物种植面积、土地消纳能力等实际情况建设粪污设施,保证粪污处理设施正常运行,定期维护管理,确保有效运行,处理后的粪污要合理还田利用,避免过量施用对作物生长造成影响;同时也要做到因场施策,按照粪污源头减量、过程控制、末端利用的要求,指导好养殖业主减少用水量,严格执行投入品标准,减轻末端粪污处理压力,同时建立好养殖档案、粪污台账。

4.2在推广新模式中,一部分养猪场配套土地数量不足,制约了粪污还田路径,也存在粪污设施使用和管理措施不全、安全警示缺乏等问题,易引发安全事故。要围绕生态畜牧业发展要求,积极鼓励中小型规模养猪场通过流转、租用等方式配套相应的消纳土地,大力推广种养结合、循环利用,积极开展有针对性的技术指导服务和培训,使养殖业主的养殖技术、安全意识与生态环保理念得到革新,提升养殖场的粪污处理意识,并引导其积极学习粪污处理技术,融入养殖场的运营中,促进中小型规模猪场粪污减量化生产、无害化处理和资源化利用,推动养殖行业健康、可持续发展。