武漢市規(guī)模豬場糞水資源化利用典型模式探析

劉志偉 ，王 群 ，李 東 ，楊永平 ，陳 橙 ，代長云 ，陶利文 ＊

（1.武漢市動物疫病預(yù)防控制中心，湖北 武漢 430016；2.武漢市江夏區(qū)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化服務(wù)中心，湖北 武漢 430200）

前言

隨著生豬養(yǎng)殖業(yè)規(guī)模化、集約化程度的進(jìn)一步提高，養(yǎng)豬企業(yè)生產(chǎn)與規(guī)模日益集中，單位面積養(yǎng)殖密度越來越大，豬場產(chǎn)生的大量糞水對環(huán)境影響日益嚴(yán)重[1]。某種程度上說，生豬糞水只是放錯(cuò)了地方的資源[2]。如何有效利用豬場糞水，變廢為寶，促進(jìn)生豬養(yǎng)殖業(yè)與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展，是生豬養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展過程中必需面臨、解決的新問題[3]。近期，對武漢市畜禽養(yǎng)殖業(yè)糞水處理模式進(jìn)行了總結(jié)，主要有7 種，分別是糞水全收集還田利用、固體糞便有機(jī)肥利用、異位發(fā)酵床、糞便墊料回用、糞水收集+沼氣+資源化利用、養(yǎng)殖廢棄物深度開發(fā)利用等模式。其中糞水全收集還田利用、固體糞便有機(jī)肥利用、糞水收集+沼氣+資源化利用、養(yǎng)殖廢棄物深度開發(fā)利用等4 種模式適宜于生豬養(yǎng)殖企業(yè)，特別是糞水收集+沼氣+資源化利用模式是目前武漢市生豬養(yǎng)殖企業(yè)最常用的糞水資源化利用模式。

1 工藝流程介紹

文章主要介紹武漢市當(dāng)前主推的規(guī)模豬場糞水處理典型模式：糞水收集+沼氣+資源化利用模式。相關(guān)研究表明，豬攝入的氮、磷約60%～80%是通過糞便排出的[4]。因此，生豬養(yǎng)殖場糞水中具有三高特點(diǎn)，即有機(jī)物含量高、懸浮物含量高、氨態(tài)氮含量高[5]。在實(shí)際處理豬場糞水過程中，首先，是通過電泵或管道將集液池和化糞池中的糞水輸送至格柵池處理，除去糞水中較大顆粒的雜物，以便提高設(shè)施設(shè)備利用年限；其次，是通過電泵或管道將格柵池的糞水輸送至勻質(zhì)池，通過勻質(zhì)池處理，使糞水保持均質(zhì)均量；再次，是通過電泵或管道將勻質(zhì)池中的糞水輸送至固液分離系統(tǒng)，將糞水中的固體成分與液體成分分離開來，以便減輕后期處理壓力，提高設(shè)施設(shè)備使用壽命；最后，是通過電泵或管道將經(jīng)過固液分離系統(tǒng)得到的液體輸送至厭氧發(fā)酵系統(tǒng)。在豬場糞水處理過程中，經(jīng)過固液分離后的干糞通過堆肥處理可以用來還田或制作有機(jī)肥；經(jīng)過厭氧發(fā)酵后的沼渣可以還田，沼液可以用來灌溉林、果、茶地等，沼氣可以用于發(fā)電供能或中央廚房。流程圖詳見圖1（糞水收集+沼氣+資源化利用流程圖）。

2 配套設(shè)施設(shè)備

2.1 雨污分離設(shè)施

武漢市目前要求新建的生豬養(yǎng)殖場在設(shè)計(jì)時(shí)要設(shè)置雨污分離設(shè)施，設(shè)置明溝、暗溝，將雨水與污水分開，減少污水產(chǎn)生量。對排污溝建在欄舍外的老舊豬場，通過在欄舍屋檐下安裝遮雨棚或者在屋檐末端安裝半圓形桶狀設(shè)施將雨水與污水隔離開，避免雨水混入污水。在建設(shè)排污溝時(shí)，排污溝要高出地面5 cm 左右并且要加蓋，以防止雨水倒灌或雨水直接落入排污溝內(nèi)。

2.2 固液分離設(shè)備

隨著生豬養(yǎng)殖場規(guī)?；?、集約化程度的發(fā)展，目前武漢市生豬養(yǎng)殖規(guī)?；?、集約化水平已達(dá)90%以上，豬場糞便清理方式主要有水泡糞、干清糞兩種。在生豬養(yǎng)殖場糞水處理過程中，固液分離技術(shù)是豬場糞水綜合處理的重要環(huán)節(jié)，通過固液分離系統(tǒng)（如圖2）可以將糞水中60%左右的懸浮物分離出來[6]，從而減輕后續(xù)處理環(huán)節(jié)的壓力，同時(shí)將分離出來的固體成分制作成有機(jī)肥或者還田（如圖3）。

2.3 厭氧發(fā)酵設(shè)施

厭氧發(fā)酵是該模式中糞水處理的最重要環(huán)節(jié)，通過厭氧發(fā)酵可以有效降低糞水臭味及病原菌含量[7]，同時(shí)還可以產(chǎn)生清潔的沼氣能源，最終實(shí)現(xiàn)沼氣功能、沼渣還田、沼液灌溉的種養(yǎng)結(jié)合、循環(huán)農(nóng)牧的綠色發(fā)展模式。目前武漢市采用厭氧發(fā)酵的主要設(shè)施是黑膜厭氧發(fā)酵池（如圖4）、厭氧發(fā)酵罐及儲氣柜（如圖5），規(guī)模生豬養(yǎng)殖場多采用黑膜厭氧發(fā)酵池模式。黑膜厭氧發(fā)酵池具有建造成本低、建設(shè)周期短、停留時(shí)間短、出水效果好、黑膜吸熱好、產(chǎn)氣量高、儲氣容量大等優(yōu)點(diǎn)。由于黑膜厭氧發(fā)酵池儲氣量大，可以實(shí)現(xiàn)不間斷發(fā)電。

圖1 糞水收集+沼氣+資源化利用流程圖

圖2 固液分離機(jī)

圖3 有機(jī)肥場

圖4 黑膜厭氧發(fā)酵池

圖5 厭氧發(fā)酵罐及儲氣柜

2.4 資源化利用設(shè)施設(shè)備

糞水經(jīng)過厭氧發(fā)酵處理產(chǎn)生的沼液通過運(yùn)輸車（如圖6）、管道等輸送至林、果、茶地或農(nóng)田進(jìn)行灌溉，或通過管道、電泵輸送至沼液儲存池。發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣經(jīng)提純后（如圖7）用于發(fā)電（如圖8），或用于廚房、職工生活熱水、生產(chǎn)保暖（如圖9）等。通過沼氣發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電力用于豬場生產(chǎn)用電或生活用電，降低豬場生產(chǎn)成本。武漢市新建或升級改造后的生豬養(yǎng)殖場嚴(yán)格按照每出欄10 000 頭生豬配套66.7 hm2（1 000 畝）的消納土地用于沼液的處理，配套的消納土地主要用于有機(jī)茶園、果園、魚池、園藝林木的灌溉。同時(shí)，生豬養(yǎng)殖場也可以與豬場周邊15 km 范圍內(nèi)的農(nóng)戶、菜農(nóng)、種植大戶簽訂有機(jī)肥、沼液供應(yīng)協(xié)議，將豬場處理好的有機(jī)肥、沼液等免費(fèi)或低價(jià)格供給其使用，擴(kuò)大有機(jī)肥、沼液的應(yīng)用范圍，促進(jìn)區(qū)域種養(yǎng)循環(huán)、生態(tài)農(nóng)牧的發(fā)展。

3 模式成效分析

通過該模式處理后，豬場內(nèi)部環(huán)境得到改善，實(shí)現(xiàn)了豬場養(yǎng)殖糞水對周邊環(huán)境的零排放，深受周邊村民及各級監(jiān)管部門認(rèn)可與好評，具有良好的社會效益。每年出欄10 000 頭肥豬的自繁自養(yǎng)生豬養(yǎng)殖場，通過厭氧發(fā)酵，每天可以產(chǎn)生大約150 m3的沼氣，每m3沼氣可以發(fā)電約1.5 kW·h，每天可發(fā)電約225 kW·h，每年可發(fā)電約82 125 kW·h，按每 kW·h 0.6 元計(jì)算，通過沼氣發(fā)電每年可為豬場節(jié)省5 萬元。每年可產(chǎn)生沼液約20 000 t，這些沼液可灌溉約66.7 hm2(1 000畝)的茶地、果地、菜地、苗圃、農(nóng)田等，按每畝節(jié)約肥料費(fèi)用300 元計(jì)算，可節(jié)省肥料費(fèi)用約30 萬元。通過種植茶葉、果木、蔬菜、苗圃、農(nóng)田，每年可產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益約300 萬元。沼渣、干糞等制作有機(jī)肥，每年可生產(chǎn)有機(jī)肥約300 t，按每 t 有機(jī)肥按500 元計(jì)算，每年有機(jī)肥可增收約15 萬元。該模式可以為自繁自養(yǎng)每年出欄10 000 頭的生豬養(yǎng)殖場創(chuàng)收約350 萬元。

圖6 沼液車澆灌

圖8 沼氣發(fā)電機(jī)

4 總結(jié)

糞污收集+沼氣+資源化利用模式主要環(huán)節(jié)包括：糞水與雨水不混、固液分離、干糞堆肥、液體厭氧發(fā)酵、沼氣供能利用、有機(jī)肥生產(chǎn)、還田利用等。該模式目前在武漢市已得到廣泛應(yīng)用，可對規(guī)?；i養(yǎng)殖場生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的糞水進(jìn)行很好的處理、利用，產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益、生態(tài)效益。同時(shí)，還能夠解決農(nóng)村部分剩余勞動力，助力精準(zhǔn)扶貧、產(chǎn)業(yè)扶貧。該模式對推進(jìn)畜牧業(yè)節(jié)能減排、提質(zhì)增效、農(nóng)牧循環(huán)具有重要借鑒意義。

圖7 沼氣提純設(shè)施