西南地區(qū)生豬規(guī)模養(yǎng)殖場糞污收集及處理工藝探討

張光璽 賀成龍陳 韜 華廷卿 李正會(huì) 韓 華 張 麗 楊明軍

（遵義市播州區(qū)畜牧漁業(yè)發(fā)展中心，貴州遵義 563100）

隨著現(xiàn)代畜牧業(yè)的快速發(fā)展，生豬養(yǎng)殖規(guī)?；潭日诩铀偻七M(jìn)，生豬規(guī)模養(yǎng)殖產(chǎn)生大量的糞污，含有大量的氮、磷、氨等有機(jī)物以及高懸浮物質(zhì)，如果沒有建設(shè)與之匹配的糞污收集及處理設(shè)施設(shè)備，直接排放將會(huì)成為影響環(huán)境的重要污染源之一[1,2]。近年來，貴州省遵義市播州區(qū)始終堅(jiān)持生豬產(chǎn)業(yè)發(fā)展與環(huán)境并重，堅(jiān)持源頭減量、過程控制、末端利用的治理路徑，秉持資源稟賦，多措并舉破解糞污處理難題，實(shí)現(xiàn)糞污“變廢為寶”，推進(jìn)畜牧業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。本文以遵義市播州區(qū)生豬規(guī)模養(yǎng)殖場糞污防治為例，闡述幾種操作性強(qiáng)的糞污收集及處理工藝，為生豬規(guī)模養(yǎng)殖糞污治理提供參考。

1 糞污收集工藝

1.1 干清糞工藝

干清糞工藝是將畜禽的新鮮糞污（糞便、尿液）經(jīng)人工或機(jī)械集中收集后，再經(jīng)過沼氣池、沉淀池、異位發(fā)酵床等方式分別進(jìn)行處理。該工藝分為人工清糞和機(jī)械清糞2種。人工清糞耗費(fèi)人力成本較高，且清理難度大，時(shí)常因清理不徹底而導(dǎo)致畜禽舍內(nèi)氣味較濃。如播州區(qū)鴨溪鎮(zhèn)堰坎村某養(yǎng)殖小區(qū)為仔豬擴(kuò)繁場，采用高位產(chǎn)床，全場養(yǎng)殖糞污為人工清糞，耗費(fèi)大量的人力，工作效率低，且糞污清理不徹底，圈舍內(nèi)長期有積存的糞污存在，糞污發(fā)酵后產(chǎn)生CO2（二氧化碳）、H2S（硫化氫）、NH3（氨氣）等有毒有害氣體，嚴(yán)重影響生豬生長發(fā)育。在實(shí)際生產(chǎn)中，為減少人工清糞成本，可根據(jù)場地條件對(duì)圈舍地面設(shè)計(jì)一定的傾斜度，糞便和尿液排出后自行分流，干糞通過收集、清掃、運(yùn)走等流程，尿液則從排尿溝中流出，然后再分別進(jìn)行處理。如播州區(qū)馬蹄鎮(zhèn)馬蹄社區(qū)某養(yǎng)殖場，圈舍內(nèi)漏縫地板距離地面高度約2 m，地面設(shè)計(jì)為中間高兩邊低的拱形（斜度約15°左右），糞污經(jīng)漏縫地板下落至地面后，尿液部分自行流至兩邊排尿溝收集進(jìn)入沼氣池或沉淀池等，固體部分經(jīng)人工收集進(jìn)行快速堆肥發(fā)酵處理；機(jī)械清糞則是利用電機(jī)帶動(dòng)，通過刮糞板將糞污清離圈舍，較人工清糞而言具有高效快速等優(yōu)勢(shì)，但存在一定的機(jī)械設(shè)備投資及后續(xù)運(yùn)行費(fèi)用，以建設(shè)1棟圈舍（單批存欄1 500頭）為例，首次安裝機(jī)械清糞設(shè)備（4條糞道）約0.8萬元。

1.2 水沖糞工藝

水沖糞工藝是20世紀(jì)80年代我國從國外引進(jìn)規(guī)?；B(yǎng)殖技術(shù)和管理方法時(shí)采用的主要清糞模式。該工藝的主要目的是能及時(shí)、有效地清除圈舍內(nèi)的糞便和尿液，保持圈舍環(huán)境衛(wèi)生。該工藝在技術(shù)上不復(fù)雜，不受氣候變化影響，但是耗水量較大，產(chǎn)生的糞污量較大，糞污處理的成本較高；沖洗后的糞污經(jīng)固液分離后，大部分可溶性有機(jī)質(zhì)及微量元素等留在污水中，污水中的污染物濃度仍然很高，而分離出的固體物養(yǎng)分含量低，肥料價(jià)值低。為進(jìn)一步減少養(yǎng)殖糞污產(chǎn)生量，按照“源頭控制”的原則，鼓勵(lì)水沖糞工藝改造為干清糞或水泡糞工藝。

1.3 水泡糞工藝

該工藝是在水沖糞工藝的基礎(chǔ)上通過改造設(shè)計(jì)，要求在建設(shè)養(yǎng)殖場時(shí)同步設(shè)計(jì)和施工，圈舍內(nèi)建設(shè)容積與之匹配的排糞溝，并向排糞溝中注入一定量的水，糞便和尿液通過漏縫地板進(jìn)入排糞溝中，經(jīng)儲(chǔ)存一定時(shí)間后（一般為5～6個(gè)月），待糞溝裝滿后將溝中糞水排出，后續(xù)可采取干濕分離、六級(jí)沉淀、沼氣池等工藝分別進(jìn)行處理并用于種植業(yè)。該工藝投資小，易于操作，節(jié)約人工，但清理難度大，不徹底，且糞便長時(shí)間在圈舍內(nèi)停留，易厭氧發(fā)酵產(chǎn)生大量的有害氣體，如H2S（硫化氫）、CH4（甲烷）等，不利于生豬健康養(yǎng)殖，并危及飼養(yǎng)人員的健康。如遵義市播州區(qū)三合鎮(zhèn)長豐村某養(yǎng)殖場，該場專門從事生豬育肥，設(shè)計(jì)單批存欄生豬3 000頭，圈舍內(nèi)部按照0.6 m3/頭標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)排糞溝1 800 m3，同步在圈舍外按照0.6 m3/頭標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)六級(jí)沉淀池1 800 m3。在做好糞污分離、雨污分離等情況下，經(jīng)養(yǎng)殖場數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，一頭豬約產(chǎn)生0.6 m3的糞便（飼養(yǎng)周期6個(gè)月）。該場一般待一批次豬出欄時(shí)才進(jìn)行一次徹底的糞污清理。

2 糞污處理模式

2.1 同位發(fā)酵床處理模式

同位發(fā)酵床處理糞污是采取圈舍內(nèi)全量收集糞尿，并向舍內(nèi)添加鋸末屑、稻谷殼粉等發(fā)酵墊料，按配比添加發(fā)酵床專用發(fā)酵菌種，利用微生物學(xué)、生態(tài)學(xué)、發(fā)酵工程學(xué)原理，快速降解糞便、尿液等養(yǎng)殖廢棄物，消除惡臭，抑制害蟲和病菌，待腐熟后用于制作有機(jī)肥或直接還田利用。該模式主要用于牛、羊養(yǎng)殖場（戶）或養(yǎng)殖密度較小的中小生豬養(yǎng)殖場（戶）收集處理糞污。因養(yǎng)殖規(guī)模較大的生豬養(yǎng)殖場糞污產(chǎn)生量較大，加之南方地區(qū)的季風(fēng)性濕潤氣候，并不適用于同位發(fā)酵床處理模式。

2.2 異位發(fā)酵床全量化處理模式

異位發(fā)酵床處理糞污是相對(duì)于原位發(fā)酵床微生物發(fā)酵而言的，是指糞污通過漏縫地板后將新鮮豬糞轉(zhuǎn)移到舍外暫存池，并在圈舍外另行修建與養(yǎng)殖量匹配的發(fā)酵床（發(fā)酵床體積最低建設(shè)要求0.25 m3/頭豬），利用墊料和微生物菌進(jìn)行發(fā)酵分解[3]。西南地區(qū)因常年氣溫較低，以季風(fēng)性濕潤氣候?yàn)橹?，所使用的異位發(fā)酵床墻體高度較北方地區(qū)增高并設(shè)置曝氣系統(tǒng)、回流溝等以保證發(fā)酵溫度。發(fā)酵床內(nèi)鋪入以谷殼、秸稈、木屑為主的墊料，加入微生物發(fā)酵菌劑，將新鮮糞漿噴灑到發(fā)酵床上，在適宜溫度條件下經(jīng)翻耙機(jī)翻動(dòng)，通過人工構(gòu)建的高效發(fā)酵系統(tǒng)將糞污集中收集、異地處理后的糞污變成有機(jī)肥，使養(yǎng)殖與糞污處理分開，實(shí)現(xiàn)豬場糞污“零排放”。異位發(fā)酵床處理糞污具有成本低、操作簡單、無污染、無排放、無臭氣、土地利用率高等優(yōu)點(diǎn)。既可充分利用玉米、大豆、辣椒等的秸稈，通過微生物有氧發(fā)酵處理，有效抑制害蟲和病菌的繁殖，又能將糞污中的粗蛋白、粗脂肪、殘余淀粉、尿素等有機(jī)物質(zhì)進(jìn)行降解或分解成氧氣、二氧化碳等，殘?jiān)兂捎袡C(jī)肥便于運(yùn)輸使用。該模式現(xiàn)為遵義市播州區(qū)生豬規(guī)模養(yǎng)殖場糞污處理主要推廣模式之一，清潔高效，較適用于貴州喀斯特地貌條件下的糞污處理模式。如播州區(qū)泮水鎮(zhèn)遵金村某生豬養(yǎng)殖場設(shè)計(jì)存欄8 280頭，糞污處理方式采取異位發(fā)酵床和六級(jí)沉淀池方式處理糞污。建設(shè)糞污收集暫存池3 338 m3，異位發(fā)酵床3 096 m3，安裝翻耙機(jī)4臺(tái)（寬8 m、翻耙深度1.8 m），通過異位發(fā)酵床可處理糞污約40噸/d。

2.3 快速堆肥發(fā)酵處理模式

快速堆肥發(fā)酵主要對(duì)養(yǎng)殖場產(chǎn)生的固體糞污部分進(jìn)行發(fā)酵處理。堆肥發(fā)酵分好氧堆肥和厭氧堆肥，生豬規(guī)模養(yǎng)殖場因糞污產(chǎn)生量較大，多選擇分解速度快、發(fā)酵周期短、產(chǎn)生異味少的好氧堆肥模式，利用專性和兼性好氧微生物的作用，在人工控制水分、碳氮比和通風(fēng)條件下，對(duì)固體糞便中的有機(jī)物進(jìn)行降解，使之礦質(zhì)化、腐殖化和無害化。好氧堆肥過程中的高溫不僅能殺滅糞便中各種病原微生物，使糞便無害化，還能吸收植物可以利用的有效養(yǎng)分，具有土壤改良和調(diào)節(jié)作用。養(yǎng)殖場堆肥發(fā)酵可根據(jù)場地情況采取積糞棚收集發(fā)酵，也可采用地上帶雨棚的“n”型槽式堆糞池，地面坡度為1°，坡底設(shè)排污溝等設(shè)施。積糞棚（池）地面應(yīng)進(jìn)行防水防滲處理，能滿足承受糞便運(yùn)輸車及所存放糞便荷載的要求；墻體高度不宜超1.5 m；設(shè)施容積不小于0.002 m3×發(fā)酵周期（發(fā)酵周期一般為60 d）×設(shè)計(jì)存欄豬當(dāng)量（頭）。對(duì)于生豬養(yǎng)殖規(guī)模較大，糞污產(chǎn)生量較大的規(guī)模養(yǎng)殖場多采用“n”型槽式堆糞池便于將糞污分期堆肥發(fā)酵處理。如播州區(qū)西坪鎮(zhèn)、尚稽鎮(zhèn)等轄區(qū)內(nèi)的仔豬擴(kuò)繁場，因飼養(yǎng)能繁母豬數(shù)量較多（設(shè)計(jì)存欄基礎(chǔ)母豬均達(dá)1萬頭），糞污產(chǎn)生量較大，全場固體糞污采用“n”型槽式堆糞池進(jìn)行堆肥發(fā)酵；洪關(guān)鄉(xiāng)聯(lián)心組、馬蹄鎮(zhèn)馬蹄社區(qū)等部分生豬育肥場養(yǎng)殖規(guī)模較小，則采用積糞棚收集發(fā)酵。

2.4 沼氣池發(fā)酵處理模式

將液體糞污或全量糞污采用完全混合式厭氧反應(yīng)器（CSTR）沼氣工程建設(shè)、上流式厭氧污泥床反應(yīng)器（UASB）等進(jìn)行處理，將能量轉(zhuǎn)化成可以燃燒的氣體，滿足日常取暖、保暖、淋浴等生活需求[4]。殘留下來的廢渣保留原有的養(yǎng)分，經(jīng)過處理后可作為提高農(nóng)作物產(chǎn)量的化肥。這種能源之間的相互轉(zhuǎn)換、循環(huán)利用，具有顯著的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。沼氣池發(fā)酵工藝需配套建設(shè)調(diào)節(jié)池、厭氧發(fā)酵罐、固液分離機(jī)、貯氣設(shè)施、沼渣沼液儲(chǔ)存池等設(shè)施設(shè)備[5]，且發(fā)酵池容積不小于0.3 m3/頭豬，沼液貯存池不小于0.3 m3/頭豬。如播州區(qū)西坪鎮(zhèn)民主社區(qū)某養(yǎng)殖場，設(shè)計(jì)存欄生豬780頭，糞污處理采取干清糞工藝，配套建設(shè)CSTR沼氣工程建設(shè)，修建300 m3沼氣池，通過在沼氣池厭氧環(huán)境中發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣用于場內(nèi)人員日常生活所需，沼液通過管道輸送配套用于種植業(yè)。

2.5 沉淀池處理模式

將糞污液體部分或全量糞污采用多級(jí)沉淀池厭氧發(fā)酵，對(duì)其進(jìn)行腐熟發(fā)酵并還田應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。規(guī)模養(yǎng)殖場（戶）沉淀池建議為六級(jí)沉淀池，頂部密封，留設(shè)排氣孔，且必須滿足防滲、防漏、防雨、防溢流等要求，且各級(jí)沉淀池之間應(yīng)在池子頂部對(duì)角位置設(shè)置通道（建議采用管道連接并沿池壁向下約80 cm）。沉淀池容積一般不小于單位畜禽日糞污產(chǎn)生量（m3）×貯存周期（d）×設(shè)計(jì)存欄豬當(dāng)量（頭）。如播州區(qū)團(tuán)溪鎮(zhèn)兩路口村某生豬養(yǎng)殖場設(shè)計(jì)存欄2 280頭，糞污處理采用干清糞處理工藝，配套建設(shè)異位發(fā)酵床570 m3、六級(jí)沉淀池1 010 m3。

2.6 UASB+AO工藝處理模式

養(yǎng)豬廢水中含有大量的豬糞渣、尿水等污染物，主要體現(xiàn)在COD、BOD、SS、氨氮等污染指標(biāo)，屬高濃度有機(jī)廢水[6,7]。目前無論物理、物化、化學(xué)、生化、生態(tài)等處理方法中，不可能僅用1種或2種處理方法來實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)，因此需采取UASB＋AO多方法組合工藝，甚至由于養(yǎng)殖產(chǎn)生的糞污中COD與氨氮都很高，經(jīng)過一次硝化與反硝化的過程很難達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，需采取UASB＋二級(jí)AO工藝，從而達(dá)到消除廢水排放對(duì)水域環(huán)境造成的污染，改善、保護(hù)水體的環(huán)境質(zhì)量。該模式因基礎(chǔ)設(shè)施投資較大，適用于全封閉管理的種豬場等。如播州區(qū)泮水鎮(zhèn)某某原種豬場占地面積340畝，設(shè)計(jì)存欄種豬1 500頭，全場采用現(xiàn)代高效化養(yǎng)殖模式（含全自動(dòng)飼喂系統(tǒng)、全密閉豬舍自動(dòng)溫控系統(tǒng)等），糞污處理部分總投資約600萬元，采用UASB＋二級(jí)AO工藝，工藝流程為：格柵→集水池→固液分離機(jī)→糞污固液分離機(jī)（固體部分進(jìn)行堆肥發(fā)酵）→調(diào)節(jié)池→混凝池1/絮凝池1→初沉池→中轉(zhuǎn)池→UASB→一級(jí)兼氧池→一級(jí)好氧池→二級(jí)兼氧池→二級(jí)好氧池→二沉池→反應(yīng)池1/2→延時(shí)反應(yīng)池→混凝池2/絮凝池2→終沉池→消毒池→清水池（可重復(fù)利用于場內(nèi)圈舍沖洗等）。

3 結(jié)論

我國西南地區(qū)多為典型的喀斯特地形地貌，常年雨季較長，濕度較大，畜禽糞污治理任務(wù)艱巨。因此，生豬規(guī)模養(yǎng)殖場進(jìn)行糞污收集、處理要遵循因地制宜原則，結(jié)合養(yǎng)殖場地勢(shì)條件等采用與之適配的經(jīng)濟(jì)適用的糞污收集及處理模式。要做好源頭減量，強(qiáng)化養(yǎng)殖用水管控及飲污分離、雨污分離等；要做好養(yǎng)殖過程控制，采用節(jié)水性能較好的飲水器，用火焰消毒替換原有水沖式消毒等；要做好末端利用，充分利用沼氣池、六級(jí)沉淀池、發(fā)酵床等工藝處理養(yǎng)殖糞污，最終實(shí)現(xiàn)變廢為寶，切實(shí)提高養(yǎng)殖經(jīng)濟(jì)效益。