生豬養(yǎng)殖糞污處理技術(shù)現(xiàn)狀分析

李金波++邱禮城++陳惠明

摘要 畜禽養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)在我國(guó)經(jīng)濟(jì)中占有非常重要的地位，尤其是生豬養(yǎng)殖業(yè)近年來(lái)迅猛發(fā)展，逐漸從散養(yǎng)模式向規(guī)?；B(yǎng)殖模式過(guò)渡。規(guī)?；B(yǎng)豬場(chǎng)生產(chǎn)能力的增加，提高了養(yǎng)殖戶的經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)發(fā)展。但是，集中產(chǎn)生的大量糞污嚴(yán)重影響了周邊的生態(tài)環(huán)境，成為生豬養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)的發(fā)展瓶頸。本文分析了生豬糞污的清理方式和處理技術(shù)，以期為解決目前存在的問(wèn)題提供參考。

關(guān)鍵詞 生豬養(yǎng)殖；糞污；清理方式；處理技術(shù)；現(xiàn)狀

中圖分類號(hào) X713 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2017）23-0158-03

Abstract In China，livestock and poultry breeding industry occupies an important position in the economy，especially the pig breeding industry，whose breeding mode change gradually from the backyard mode to large-scale farming model. The increase in the production capacity of large-scale pig farms has raised the economic benefits of farmers and promoted economic development.However，the concentration of a large number of fecal pollution has seriously affected the surrounding ecological environment，which has become a bottleneck in the development of pig breeding industry. This paper analyzed the fecal cleaning methods and disposal technology in pig breeding industry，in order to provide a reference for solving the existing problems.

Key words pig breeding；fecal pollution；cleaning method；disposal technology；current situation

1981年5月，深圳光明畜牧合營(yíng)有限公司引進(jìn)美國(guó)第一條萬(wàn)頭養(yǎng)豬生產(chǎn)線，正式開(kāi)始了我國(guó)規(guī)模化養(yǎng)豬的道路。30余年來(lái)，水沖糞、水泡糞、干清糞等清理方式，好氧堆肥、厭氧發(fā)酵等處理技術(shù)，豬—沼—糧（果、林、蔬、茶、漁）等生態(tài)養(yǎng)殖模式得到長(zhǎng)足的發(fā)展和運(yùn)用。調(diào)查數(shù)據(jù)表面，2008年畜禽養(yǎng)殖業(yè)總氮、總磷、COD的排放量分別為106萬(wàn)、16萬(wàn)、1 268萬(wàn)t，分別占農(nóng)業(yè)源排放量的38%、65%、96%，占全國(guó)總排放量的21.7%、37.7%、41.9%。養(yǎng)殖糞污的綜合利用率不到60%，治理刻不容緩。畜禽糞污是優(yōu)良資源，若采用種養(yǎng)結(jié)合方式，并對(duì)其進(jìn)行資源化處理，既有利于養(yǎng)殖業(yè)健康發(fā)展，又能推進(jìn)種植業(yè)發(fā)展，產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

畜禽養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)在我國(guó)經(jīng)濟(jì)中占有非常重要的地位，尤其是生豬養(yǎng)殖業(yè)近年來(lái)迅猛發(fā)展，逐漸從散養(yǎng)模式向規(guī)模化養(yǎng)殖模式過(guò)渡。規(guī)模化養(yǎng)豬場(chǎng)生產(chǎn)能力的增加，提高了養(yǎng)殖戶的經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)發(fā)展。但是，集中產(chǎn)生的大量糞污嚴(yán)重影響了周邊的生態(tài)環(huán)境，成為生豬養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)的發(fā)展瓶頸。本文分析了生豬糞污的清理方式和處理技術(shù)，以期為解決存在的問(wèn)題提供參考。

1 糞污的清理方式

1.1 水沖糞方式

20世紀(jì)80年代，從國(guó)外引進(jìn)規(guī)?；B(yǎng)豬技術(shù)和管理方法，采用的主要清理方式為水沖糞工藝。糞污混合進(jìn)入糞溝，溝端安裝水噴頭，每天多次放水沖洗糞溝使糞污順糞溝流入地下儲(chǔ)糞池或用泵抽吸到地面儲(chǔ)糞池。水沖糞方式可以及時(shí)、有效地清除糞污，減少勞動(dòng)力投入，保持豬舍環(huán)境衛(wèi)生，提高養(yǎng)殖場(chǎng)管理水平。

1.2 水泡糞方式

水泡糞模式即在豬舍下方建設(shè)儲(chǔ)糞溝，并儲(chǔ)存一定量的水，糞尿經(jīng)漏縫地板流進(jìn)儲(chǔ)糞溝，一定時(shí)間后將儲(chǔ)糞溝內(nèi)的糞污集中排出。水泡糞方式是在水沖糞方式的基礎(chǔ)上改造而來(lái)的，能減少?zèng)_洗用水。

1.3 干清糞方式

干清糞方式的主要方法是將糞便分流，尿及沖洗水經(jīng)下水道流出進(jìn)行處理，干糞經(jīng)收集、清掃后運(yùn)走。干清糞方式分為機(jī)械清糞和人工清糞2種，機(jī)械清糞包括鏟式清糞和刮板清糞，人工清糞主要使用清掃工具、人工清糞車等。干清糞方式能充分利用固體糞便的營(yíng)養(yǎng)物，有效提高有機(jī)肥肥效，減少糞污處理的成本。

1.4 發(fā)酵床方式

發(fā)酵床方式由韓國(guó)引進(jìn)，被列入國(guó)家“2012年度星火計(jì)劃”后得到推廣。豬舍地面鋪一定厚度的墊料，墊料是用生物質(zhì)的秸稈、稻糠等與發(fā)酵菌、水按一定比例混合而成，豬排泄后糞尿與墊料混合發(fā)酵，3年左右后再集中清理。

1.5 高架網(wǎng)床方式

高架網(wǎng)床方式是近年探索并得到有效運(yùn)用的新方式，主要包括高架網(wǎng)床、排污道、通風(fēng)道等設(shè)施[1]。豬舍底層用水泥進(jìn)行表面硬化，作為集糞區(qū)；豬舍上層用全漏縫地板編織成為高架網(wǎng)床，作為飼養(yǎng)區(qū)。網(wǎng)床上方飼養(yǎng)的生豬產(chǎn)生的糞便通過(guò)全漏縫地板流向具有斜度的底層水泥地面，使糞污固液分離，糞便可由人工或機(jī)械進(jìn)行收集，液態(tài)糞污進(jìn)入固液分離池進(jìn)行處理。

生豬糞污清理方式應(yīng)與后期處理環(huán)節(jié)相互參照[2]。清理方式的選擇必須與糞污管理過(guò)程的其他環(huán)節(jié)相連接，形成完整的管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)有效管理，5種清理方式對(duì)比見(jiàn)表1。采用水沖糞方式和水泡糞方式的萬(wàn)頭豬糞污水處理工程的投資和運(yùn)行費(fèi)用比采用干清糞工藝的多1倍。水沖糞方式、水泡糞方式耗水量大，液體濃度高、后期處理較為麻煩，最后所得的干物質(zhì)肥料價(jià)值低。發(fā)酵床方式在南方較多，氣候溫暖，發(fā)酵效果比較好。但是發(fā)酵床每1批豬出欄都需要翻1遍，把結(jié)塊的墊料翻散撒入菌種重新發(fā)酵，勞動(dòng)強(qiáng)度較大；飼養(yǎng)面積大，增加場(chǎng)區(qū)占地面積；墊料、菌種的來(lái)源和替代有待進(jìn)一步研究。高架網(wǎng)床方式相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)尚未推出，第1層高度、全漏縫地板縫隙、通風(fēng)系統(tǒng)安裝位置等都將影響該方式的運(yùn)行。endprint

2 生豬養(yǎng)殖糞污處理技術(shù)

2.1 好氧堆肥

好氧堆肥是處理有機(jī)固體廢物的有效方法之一，許多國(guó)家和地區(qū)都使用該技術(shù)處理養(yǎng)殖糞污。好氧堆肥的原理是利用微生物的代謝作用，微生物的代謝主要影響堆肥周期、堆肥質(zhì)量、氮損失等，在堆肥過(guò)程中起到至關(guān)重要的作用。

2.1.1 好養(yǎng)堆肥過(guò)程。堆肥過(guò)程大致可分為3個(gè)階段，分別為升溫階段、高溫維持階段和腐熟階段。升溫階段的溫度 <45 ℃，優(yōu)勢(shì)微生物為嗜溫性微生物，主要利用堆肥中可溶性有機(jī)物進(jìn)行繁殖，過(guò)程中產(chǎn)生部分熱能，因而使溫度持續(xù)升高。高溫維持階段溫度為45～70 ℃，優(yōu)勢(shì)微生物為嗜熱性微生物，嗜熱性微生物分解轉(zhuǎn)化了堆肥中的可溶性有機(jī)物和復(fù)雜的有機(jī)化合物（纖維素、半纖維素、蛋白質(zhì)等）。腐熟階段的溫度<45 ℃，優(yōu)勢(shì)微生物為嗜溫性微生物，進(jìn)一步分解難分解的有機(jī)物，腐殖質(zhì)增多且趨于穩(wěn)定，隨著溫度的降低，需氧量、含水量降低，堆肥物空隙增大。

2.1.2 影響好氧堆肥的因素。影響好氧堆肥的因素很多，主要包括有機(jī)質(zhì)含量、含水率、碳氮比、pH值、溫度、供氧等。好氧堆肥有機(jī)質(zhì)含量的適宜范圍為20%～80%，有機(jī)質(zhì)含量 >80%時(shí)，會(huì)影響通風(fēng)，進(jìn)而產(chǎn)生臭味；有機(jī)質(zhì)含量<20%時(shí)，將無(wú)法滿足發(fā)酵過(guò)程中堆肥所需的溫度，堆肥效果差。含水率一般控制在40%～65%之間，含水率>70%時(shí)，會(huì)顯著降低分解速率；含水率<40%時(shí)，則不能滿足微生物生長(zhǎng)需要，有機(jī)物難以分解。碳氮比適宜范圍為20～40∶1，碳氮比過(guò)高會(huì)限制微生物的生長(zhǎng)；碳氮比過(guò)低則可供消耗的能量少，氮素養(yǎng)料相對(duì)過(guò)剩，氮以氨氣形式揮發(fā)，導(dǎo)致肥效降低。pH值以中性、弱堿性為宜，pH值過(guò)高或過(guò)低均會(huì)影響微生物生長(zhǎng)，降低發(fā)酵效率。

2.2 厭氧發(fā)酵

厭氧發(fā)酵是以開(kāi)發(fā)利用養(yǎng)殖場(chǎng)糞污為對(duì)象，以獲取能源和治理環(huán)境污染為目的，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生態(tài)良性循環(huán)的技術(shù)。主要通過(guò)厭氧發(fā)酵及相關(guān)處理降低糞水中有機(jī)質(zhì)含量，達(dá)到或接近排放標(biāo)準(zhǔn)，并且可以按設(shè)計(jì)工藝要求獲取沼氣。沼氣可用于生活用能、發(fā)電、燒鍋爐、生產(chǎn)供暖或作化工原料等；沼液可制成液體肥和復(fù)合肥。目前，應(yīng)用較為廣泛、發(fā)展比較快的厭氧發(fā)酵反應(yīng)器有以下4種。

2.2.1 升流式厭氧污泥床反應(yīng)器（UASB）。由污泥反應(yīng)區(qū)、氣液固三相分離器、氣室3部分組成。污水自下而上通過(guò)反應(yīng)器，底部有一個(gè)高濃度、高活性的污泥床，污水中的大部分有機(jī)污染物在此間經(jīng)過(guò)厭氧發(fā)酵降解為甲烷和二氧化碳[3]。

2.2.2 升流式厭氧固體反應(yīng)器（USR）。參照UASB 反應(yīng)器的原理開(kāi)發(fā)的，其處理的的原料固體含量高[4]。升流式厭氧固體反應(yīng)器無(wú)污泥回流和三相分離器，主要靠固體懸浮物的自然沉淀作用使固體滯留期（SRT）和微生物滯留期（MRT）延長(zhǎng)，從而提高固體懸浮物的消化率。

2.2.3 全混式厭氧反應(yīng)器（CSTR）。全混式厭氧反應(yīng)器為一個(gè)密閉罐體，在反應(yīng)器內(nèi)完成料液的發(fā)酵、沼氣產(chǎn)生。全混式厭氧反應(yīng)器內(nèi)有攪拌裝置，可完全混合發(fā)酵原料和微生物。采用恒溫連續(xù)投料或半連續(xù)投料進(jìn)行投料，原料進(jìn)入反應(yīng)器后，由攪拌裝置快速混合全部發(fā)酵液菌種，使發(fā)酵底物濃度始終保持相對(duì)較低狀態(tài)。

2.2.4 塞流式反應(yīng)器（PFR）。塞流式反應(yīng)器也稱為推流式反應(yīng)器，是一種長(zhǎng)方形的非完全混合式反應(yīng)器。高濃度懸浮固體發(fā)酵原料從反應(yīng)器一端進(jìn)入，之后從反應(yīng)器另一端排出，污泥回流作為接種物。

畜禽糞便沼氣工程能否長(zhǎng)期、高效、穩(wěn)定運(yùn)行取決于厭氧發(fā)酵工藝的選擇。由以上分析可知，4種厭氧發(fā)酵工藝都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)和適應(yīng)性，可以滿足不同工程類型的需求（表2）。處理高懸浮固體濃度、高固體發(fā)酵原料的適合選擇全混式厭氧反應(yīng)器、升流式厭氧固體反應(yīng)器和塞流式反應(yīng)器，處理低懸浮固體濃度的溶解性廢水選擇升流式厭氧污泥床反應(yīng)器。在沼氣工程工藝選擇時(shí)要考慮到與各工藝參數(shù)之間的配合，設(shè)法延長(zhǎng)固體滯留期和微生物滯留期，并使微生物與原料充分混合，這也是未來(lái)厭氧發(fā)酵發(fā)展的主要方向。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)畜禽養(yǎng)殖業(yè)的快速發(fā)展，畜禽養(yǎng)殖業(yè)已經(jīng)成為農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的主要增長(zhǎng)點(diǎn)，有效促進(jìn)農(nóng)民增收致富。但由于缺乏必要的、科學(xué)的引導(dǎo)和規(guī)劃，畜禽養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展更多地向市場(chǎng)需求自由發(fā)展，導(dǎo)致布局不合理、種養(yǎng)脫節(jié)、養(yǎng)殖總量超過(guò)環(huán)境容量等問(wèn)題的出現(xiàn)。此外，由于設(shè)施不到位，大量畜禽糞便、養(yǎng)殖污水等未經(jīng)無(wú)害化處理直接排放或進(jìn)入循環(huán)利用環(huán)節(jié)，使環(huán)境受到嚴(yán)重污染。

目前，畜禽污染治理主要采取畜牧業(yè)、大農(nóng)業(yè)相結(jié)合的方式，通過(guò)廣大的農(nóng)業(yè)用地消化解決畜禽污染，通過(guò)技術(shù)引導(dǎo)、指導(dǎo)、規(guī)范畜禽糞便的處理和資源化利用，同時(shí)結(jié)合有關(guān)法律、法規(guī)、政策進(jìn)行科學(xué)管理，發(fā)揮綜合技術(shù)的效用[5-6]。

在日益強(qiáng)調(diào)保護(hù)生態(tài)環(huán)境的大環(huán)境下，豬場(chǎng)糞污處理已成生豬養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展“瓶頸”，養(yǎng)殖業(yè)和種植業(yè)的結(jié)合，也將是糞污處理的最終出路[7]。然而，一定面積的土壤在一定的氣候條件下，對(duì)有機(jī)物的分解是有一定限度的。這就要求生態(tài)養(yǎng)殖模式和生態(tài)還田技術(shù)之間有效對(duì)接。探索各種生態(tài)養(yǎng)殖模式，同時(shí)輔以相應(yīng)的生態(tài)還田技術(shù)，使大量的畜禽糞便以更加高效的方式回歸農(nóng)田，不僅可以為農(nóng)作物提供充足的養(yǎng)料，同時(shí)還能減少化肥的施用量，達(dá)到保護(hù)環(huán)境、互利雙贏、協(xié)調(diào)共進(jìn)的目的。此外，還需對(duì)畜禽糞便處理技術(shù)工藝優(yōu)化升級(jí)，探索減量化、無(wú)害化和資源化的最優(yōu)工藝設(shè)計(jì)以及飲排分開(kāi)、雨污分離、干濕分開(kāi)、厭氧處理過(guò)程中各個(gè)工藝環(huán)節(jié)的優(yōu)化等。

4 參考文獻(xiàn)

[1] 李振.高架網(wǎng)床節(jié)能減排生態(tài)養(yǎng)豬技術(shù)[J].南方農(nóng)業(yè)，2016，10（6）：176-177.

[2] 全國(guó)畜牧總站體系建設(shè)與推廣處.糞污處理關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)答[J].中國(guó)畜牧業(yè)，2015（2）：48-51.

[3] 成喜雨，莊國(guó)強(qiáng)，蘇志國(guó)，等.沼氣發(fā)酵過(guò)程研究進(jìn)展[J].過(guò)程工程學(xué)報(bào)，2008，8（3）：607-615.

[4] 董巨威，趙立冬，張麗麗.升流式厭氧固體反應(yīng)器的研究進(jìn)展[J].河南科技，2007（3）：38.

[5] 邱士可，周文宗.畜禽養(yǎng)殖糞污資源化利用現(xiàn)狀與趨勢(shì)[J].創(chuàng)新科技，2009（12）：26-27.

[6] 白華艷.發(fā)達(dá)國(guó)家生豬規(guī)?；B(yǎng)殖的糞污處理經(jīng)驗(yàn)[J].東華理工大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2015，34（3）：212-216.

[7] 吳根義，廖新俤，賀德春，等.我國(guó)畜禽養(yǎng)殖污染防治現(xiàn)狀及對(duì)策[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2014，33（7）：1261-1264.endprint