規(guī)模豬場糞污治理及資源化利用案例分析
——以西安市戶縣清涼山養(yǎng)豬場為例

張 研，寧小敏，羅 蔚，胡建紅，劉群偉，張巨亭

(1.西安職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 西安 710077；2.西安市畜牧技術(shù)推廣中心，陜西 西安 710061；3.西安市戶縣清涼山養(yǎng)豬場，陜西 西安 710300)

隨著西安市畜禽養(yǎng)殖規(guī)模的不斷擴(kuò)大，畜禽養(yǎng)殖廢棄物產(chǎn)生量迅速增加，導(dǎo)致養(yǎng)殖污染問題日趨嚴(yán)重[1-3]。為實(shí)現(xiàn)畜禽養(yǎng)殖的可持續(xù)發(fā)展，近年來我國出臺了多項(xiàng)畜禽養(yǎng)殖糞污治理的法律法規(guī)和指導(dǎo)性意見[4-5]，旨在通過開展不同糞污治理模式的實(shí)踐，從源頭上減少養(yǎng)殖廢棄物產(chǎn)生量，從生產(chǎn)過程控制養(yǎng)殖廢棄物造成的環(huán)境污染，從終端利用環(huán)節(jié)提高畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源化利用[6-7]。作為部級標(biāo)準(zhǔn)化示范場，西安市戶縣清涼山養(yǎng)豬場堅(jiān)持“減量化、資源化、無害化、生態(tài)化”的糞污治理原則[8-9]，對豬場糞污進(jìn)行干濕分離和無害化處理[10-11]，將糞污變廢為寶生產(chǎn)成有機(jī)肥，有機(jī)肥還田后進(jìn)行資源化利用，形成了“豬-沼-肥-果”生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈[12]，實(shí)現(xiàn)了種養(yǎng)結(jié)合的健康養(yǎng)殖模式。本文對西安市戶縣清涼山養(yǎng)豬場的糞污治理模式進(jìn)行分析和總結(jié)，以期示范推廣帶動西安市規(guī)模養(yǎng)殖場廢棄物治理及資源化利用工作，推動養(yǎng)殖廢棄物收集、轉(zhuǎn)化、利用體系的建立，促進(jìn)生態(tài)養(yǎng)殖。

1 養(yǎng)殖場基本情況

戶縣清涼山養(yǎng)豬場位于戶縣蔣村鎮(zhèn)富村窯村，始建于1994年，現(xiàn)占地4.67 hm2，2011年通過無公害產(chǎn)品認(rèn)證，2012年被確定為部級標(biāo)準(zhǔn)化示范場，2014年被確定為市級現(xiàn)代農(nóng)業(yè)園區(qū)。目前，生豬存欄達(dá)4 800頭，年出欄近萬頭生豬。該豬場年均糞污排放量約2×104t，經(jīng)無害化處理后實(shí)現(xiàn)能源化利用和資源化利用，形成了種養(yǎng)結(jié)合，循環(huán)農(nóng)業(yè)模式。

2 糞污治理工藝流程和技術(shù)特點(diǎn)

2.1 工藝流程

該場80%的糞便采用深糞坑系統(tǒng)處理工藝，糞尿經(jīng)漏縫地板落入含有微生物除臭菌的深糞坑系統(tǒng)中，通過管網(wǎng)自流到集污池，經(jīng)干濕分離后分為固體部分和液體部分。固體部分添加生物發(fā)酵劑，攪勻，堆肥發(fā)酵(好氧發(fā)酵)，制作有機(jī)肥。液體部分經(jīng)預(yù)處理后進(jìn)入半地下沼氣池，經(jīng)過厭氧發(fā)酵后分為沼氣、沼液、沼渣三部分，其中沼氣燃燒用于炊事、照明等，沼渣經(jīng)堆肥發(fā)酵后生產(chǎn)有機(jī)肥，沼液貯存在雙層膜中，在適宜時節(jié)作為水肥用于農(nóng)業(yè)灌溉。另外，20%糞便采用的是干清糞工藝，將收集的糞便加入生物發(fā)酵劑堆肥發(fā)酵生產(chǎn)有機(jī)肥。經(jīng)無害化處理的糞渣、沼渣和沼液作為有機(jī)肥還田，實(shí)現(xiàn)了種養(yǎng)結(jié)合的循環(huán)生態(tài)農(nóng)業(yè)，具有較好的經(jīng)濟(jì)和社會效益。其糞污處理模式的工藝流程見圖1。除此之外，該場采用新型清潔綠色環(huán)保的生物質(zhì)能源燃料代替煤炭，對豬場圈舍、生活區(qū)和辦公區(qū)供暖，易燃節(jié)能無污染。

圖1 糞污處理模式工藝流程圖Fig.1 Flow chart of excrement dispose process

2.2 工藝特點(diǎn)

2.2.1 固液分離減少糞污處理量 該場糞污處理采用干濕分離技術(shù)，將干糞便與沖洗水、部分尿液分離，提高了固體部分好氧發(fā)酵效率，減少了液體部分的處理、貯存和土地消納量，體現(xiàn)了糞污治理的減量化原則。

2.2.2 利用微生物制作有機(jī)肥 糞渣和糞尿的發(fā)酵體系均添加了相應(yīng)的微生物菌群，在有機(jī)肥發(fā)酵過程中具有抑菌、滅害、除臭和富集養(yǎng)分的功效，不僅縮短了有機(jī)肥發(fā)酵周期，還可提高肥力、改良土壤，體現(xiàn)了糞污治理的無害化原則。

2.2.3 配套可消納土地，就近還田利用 該場地處戶縣清涼山下，周圍有大面積的果園和菜園，保障了足量可消納豬場糞污的土地。經(jīng)厭氧處理的液體部分作為水肥貯存在雙層膜中，在農(nóng)田適宜灌溉時通過地下管道(地埋管道總長2 000 m)施入周邊的農(nóng)田及果園，實(shí)現(xiàn)了糞污治理的資源化利用原則。

2.2.4 種養(yǎng)結(jié)合，循環(huán)農(nóng)業(yè) 該場配套了33.33 hm2葡萄園及33.33 hm2農(nóng)田，還有周邊的零散果園，通過與周邊5 km內(nèi)的富村窯農(nóng)田、果園以及榮華葡萄園簽訂長期合作協(xié)議，向其提供有機(jī)肥，形成“豬-沼-肥-果”生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈，充分實(shí)現(xiàn)了養(yǎng)殖與種植相結(jié)合的循環(huán)農(nóng)業(yè)發(fā)展模式，體現(xiàn)了糞污治理的生態(tài)化原則。

3 糞污處理設(shè)施、設(shè)備情況

該場糞污處理設(shè)施設(shè)備主要用于糞便的干濕分離及分離后液體和固體部分的發(fā)酵處理，主要設(shè)備包括固液分離機(jī)(漯河瑞銀畜牧機(jī)械有限公司，型號HFJS64-200，功率5.1 kw)、LG918輪胎式裝載機(jī)(山東臨工工程機(jī)械有限公司，型號YC4D80-T20，功率58 kw)、槽式翻拋機(jī)(鄭州市天賜重工機(jī)械有限公司，型號FJ4000，功率16.1 kw)、半濕物料粉碎機(jī)(鄭州市天賜重工機(jī)械有限公司，BSFS-60，30 kw)、篩分機(jī)(鄭州市天賜重工機(jī)械有限公司，型號GS1.2×4.0，功率4.0 kw)、傳送式料倉(鄭州市天賜重工機(jī)械有限公司，型號PLB25000)等；主要設(shè)施包括糞尿輸送管道、堆肥場、發(fā)酵池、沼氣池、沼液貯存池及配套的水電設(shè)施等。

糞污處理設(shè)施設(shè)備總投資約200萬元，其中液體部分發(fā)酵系統(tǒng)投資約40萬元，固體部分發(fā)酵處理系統(tǒng)投資150多萬元。場區(qū)配建厭氧發(fā)酵池約300 m3和沼液貯存池3 000 m3，每年可處理約60 000 t糞尿。另外，配備有機(jī)肥生產(chǎn)車間1 360 m2，可承擔(dān)本場半年的糞便產(chǎn)生量，每年可生產(chǎn)有機(jī)肥約2 000 t。

4 治理成效

該場養(yǎng)殖糞污經(jīng)無害化處理后，變廢為寶進(jìn)行資源化利用，既提高了經(jīng)濟(jì)效益，也降低了環(huán)境污染。其糞污治理及資源化利用主要分三個部分：液體部分經(jīng)厭氧發(fā)酵生成沼氣；固體部分及厭氧發(fā)酵殘留的沼渣經(jīng)堆肥發(fā)酵生產(chǎn)有機(jī)肥；厭氧發(fā)酵殘留的沼液經(jīng)適當(dāng)稀釋后用作農(nóng)田、果園和菜園的灌溉用水。該場的沼氣、沼液和有機(jī)肥資源化利用減少了環(huán)境污染、改善了周圍農(nóng)田土壤結(jié)構(gòu)、降低了化肥施用量、節(jié)約了生產(chǎn)成本、提高了經(jīng)濟(jì)效益。

目前，該場的糞污年排放量約為20 000 t，經(jīng)無害化處理后，年生產(chǎn)沼氣、沼液和有機(jī)肥分別約40 000 m3、18 250 m3和1 095 t。其中沼液和有機(jī)肥的售價(jià)分別為50 元/m3和800 元/t，糞污的資源化利用使該場每年可實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益約200萬元。此外，該場積極響應(yīng)環(huán)保政策，撤換燃煤鍋爐，改用以農(nóng)作物秸稈為原料的生物質(zhì)能源燃料供暖，高效環(huán)保節(jié)能的同時杜絕了煤炭燃料造成的空氣污染，有利于改善生態(tài)環(huán)境。

圖2 糞污治理的部分設(shè)施設(shè)備Fig.2 Some facilities and equipment of excrement treatment

5 總 結(jié)

在當(dāng)前嚴(yán)峻的環(huán)保形勢下，加快推進(jìn)畜禽養(yǎng)殖糞污的無害化處理和資源化利用，實(shí)行生態(tài)健康養(yǎng)殖，是大勢所趨。戶縣清涼山養(yǎng)豬場堅(jiān)持源頭減量、過程控制、終端利用的糞污治理路徑，在提升養(yǎng)殖環(huán)節(jié)節(jié)水節(jié)料工藝設(shè)備的基礎(chǔ)上，配備了養(yǎng)殖糞污收集、貯存、處理、利用設(shè)施和設(shè)備，規(guī)范了糞污無害化處理工藝流程，以糞污為肥料資源，采用干濕分離和無害化處理技術(shù)生產(chǎn)沼氣、沼液和有機(jī)肥，并配套了與養(yǎng)殖規(guī)模和處理工藝相適應(yīng)的糞污消納土地，通過糞污資源化利用實(shí)現(xiàn)了“零污染”、“零排放”，構(gòu)建了種養(yǎng)結(jié)合、農(nóng)牧循環(huán)的可持續(xù)發(fā)展格局。

綜上所述，該場的有機(jī)肥生產(chǎn)、“豬-沼-肥-果”生態(tài)養(yǎng)殖方式和生物質(zhì)能源燃料供暖模式，符合“減量化、資源化、無害化、生態(tài)化”的治理原則，提高了經(jīng)濟(jì)效益，改善了周圍生態(tài)環(huán)境，對推動西安市畜禽規(guī)模養(yǎng)殖場的糞污治理工作具有良好的示范帶動作用，對于改善生態(tài)環(huán)境和促進(jìn)畜禽養(yǎng)殖業(yè)的綠色生態(tài)發(fā)展具有重要意義。

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