山東省萊陽市豬場糞污處理與資源化利用典型案例分析

衣恒磊 ，劉迎春 ，于樹濤 ，邵 坤 ，王述柏

（1.萊陽市動物疫病預防控制中心，山東 萊陽 265200；2.青島農(nóng)業(yè)大學動物科技學院，山東 青島 266109；3.青島市畜牧工作站，山東 青島 266109）

多年來，我國畜禽養(yǎng)殖業(yè)規(guī)模巨大，在提高農(nóng)民收入、保障畜禽產(chǎn)品供應等方面發(fā)揮了重要作用，但隨之而來的糞污環(huán)境污染成為農(nóng)業(yè)污染的主要來源之一。我國是養(yǎng)豬大國，2021年全國生豬出欄6.7億頭，糞污產(chǎn)生量巨大，按每頭出欄豬平均排泄糞尿量1.71 t計算，糞尿年產(chǎn)生量達11.457億t，因養(yǎng)殖規(guī)模大小不一，導致糞污處理模式難以統(tǒng)一，因此，發(fā)展適宜于不同養(yǎng)殖規(guī)模、不同地域環(huán)境特點的種養(yǎng)結合養(yǎng)豬模式，是實現(xiàn)養(yǎng)豬業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必由之路。在現(xiàn)代畜牧業(yè)綠色環(huán)保發(fā)展要求的大背景下，推進畜禽糞污高效處理及資源化利用不僅可以實現(xiàn)新舊動能轉(zhuǎn)換，有效減少環(huán)境污染，助力我國“2030年碳達峰、2060年碳中和”目標，還可給企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟收益，產(chǎn)生良好的社會生態(tài)效益。山東省萊陽市是全國首批實施畜禽糞污資源化利用整縣推進項目的縣市，萊陽市豬場以中小規(guī)模居多，自2017年項目實施以來，萊陽市鼓勵養(yǎng)殖場（戶）因地制宜，大膽創(chuàng)新，在生產(chǎn)實踐中探索出了針對不同規(guī)模畜禽場的切實可行的多種技術模式。文章調(diào)研并介紹了山東省萊陽市豬場糞污處理及種養(yǎng)結合資源化利用創(chuàng)新模式的一個典型案例，旨在為探討畜禽糞污處理及資源化利用高效模式提供借鑒和參考。

該案例是一個中等規(guī)模豬場糞污資源化利用實例。豬場位于萊陽市河洛鎮(zhèn)，是專業(yè)生豬育肥場，占地0.804 hm2，建有3棟豬舍，共2 400 m2，每批育肥生豬1 400頭，年出欄2 800頭。采用自動飲水、人工喂料飼養(yǎng)方式，豬舍溫度控制夏季采用濕簾+噴霧降溫方式，冬季采用地暖+暖氣片、沼氣爐供熱的保溫方式。

1 糞污處理及利用工藝流程

豬的糞尿及沖刷污水通過漏縫地板落入糞溝，采用刮糞板將其清理出舍外，收集貯存于舍外的地下集污池。對集污池的糞污先進行固液分離，固體部分采用堆積發(fā)酵方式生產(chǎn)有機肥，液體部分返回集污池，用排污泵經(jīng)地下管道輸送至沼氣池生產(chǎn)沼氣，沼氣供豬場和農(nóng)戶作能源使用，沼渣、沼液采用罐車運送到周圍菜園、果園或農(nóng)田施用。

沼氣池由進料池、發(fā)酵池、沼液池組成，全部設置于地下，池上覆土，所占地域的上方建蔬菜大棚種植蔬菜，對沼氣池溫度進行調(diào)控，冬季在大棚內(nèi)點燃沼氣燈提供二氧化碳和照明，采用沼液滴管對蔬菜施肥。具體工藝流程見圖1。

圖1 糞污收集及處理利用工藝流程

2 糞污處理關鍵技術單元及特點

2.1 糞污收集

豬舍內(nèi)地面采用漏縫地板+水泥地面模式，豬糞尿全部落入地板下方的糞溝內(nèi)，用刮糞板定時將糞溝內(nèi)的糞污收集到豬舍外的集污池，集污池（120 m3）位于地下，上面封蓋以遮擋雨水。為減少舍內(nèi)污水產(chǎn)生，豬場采用水盆+自動水位限位器（圖2）的新型飲水裝置。此單元的技術特點是采用機械清糞，減輕了勞動強度，提高了效率，避免了水沖糞、尿泡糞除糞法的糞污量大問題；舍內(nèi)糞溝集糞、舍外糞池封蓋，完全實現(xiàn)雨污分流，干凈衛(wèi)生，減少臭氣外排；采用節(jié)水飲水裝置，可減少飲用水浪費和污水產(chǎn)生量。豬舍立面結構圖見圖3。

圖2 水盆+自動水位限位器原理圖

圖3 豬舍立面結構圖（中間通道）

2.2 固液分離，雙渠道處理糞污

在集污池蓋板上安裝固液分離機，先對進入集糞池中的糞污進行固液分離，分離后的固體部分在堆糞棚內(nèi)堆積、高溫好氧發(fā)酵生產(chǎn)有機肥，用于果樹施肥；分離后的污水排入集污池，然后輸送到沼氣池生產(chǎn)沼氣。此單元的技術特點是通過固液分離，可多渠道處理糞污，提高了糞污處理效率。

2.3 沼氣生產(chǎn)

固液分離的液體部分，采用排污泵通過地下管道自集污池輸送到沼氣池，在沼氣池厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣。沼氣池由進料池（200 m3）、發(fā)酵池（720 m3）、沼液池（200 m3）組成，三部分串聯(lián)相通，液態(tài)糞污依次進入進料池、發(fā)酵池厭氧發(fā)酵，產(chǎn)生的沼氣經(jīng)過脫硫、脫水等凈化處理后使用，剩余的沼渣和沼液排入沼液池貯存待用。此單元的技術特點：糞便輸送方式效率高，實現(xiàn)徹底雨污分流；沼氣池分三部分，既相互聯(lián)通形成一個整體，又各自發(fā)揮不同功能，有利于沼氣收集、沼渣和沼液的排出，提高了沼氣生產(chǎn)效率。

3 糞污資源化利用關鍵技術單元及特點

3.1 沼氣利用

通過管道將生產(chǎn)的沼氣輸送到本場和周圍村莊農(nóng)戶（共46戶）用作能源使用，管道長約1 300 m。沼氣的利用途徑主要有：本場生產(chǎn)生活使用；周圍村莊農(nóng)戶做飯用；本場冬季豬舍供暖用；冬季蔬菜大棚沼氣燈用。此技術單元的特點是：1）多途徑利用沼氣；2）采用管道輸送沼氣，安全性高；3）使用地點以就近為原則，高效便捷。

3.2 沼渣、沼液利用

運用排污泵將沼液池內(nèi)的沼渣和沼液混合物泵入罐車，用于豬場周圍農(nóng)戶的果樹、蔬菜施肥。每年肥料化利用量達2 500 t。沼渣、沼液的具體使用方法：采用直接灌溉方式施肥，10 t沼渣、沼液混合物一次施肥0.033 5 hm2（果園）或0.067 hm2（作物），一年施肥1次。此技術單元的特點是利用豬糞便厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣后沼渣較少的優(yōu)點，不對沼渣和沼液混合物進行固液分離，而是直接利用，可節(jié)省投資、便捷高效；用沼渣和沼液施肥，改善了土壤地力，減少了化肥的使用量，改善了水果、蔬菜的品質(zhì)。

3.3 豬舍、沼氣池、蔬菜大棚的空間布局特點

豬舍依山而建，處于向陽坡；沼氣池建在豬舍南部，距離豬舍10～60 m；沼氣池設置于地下，池上覆土（土厚40 cm），所占地域的上方建蔬菜大棚（見圖4、圖5）。豬舍、沼氣池、蔬菜大棚在平面布局上距離緊湊、聯(lián)系緊密；在立體空間上，沼氣池與蔬菜大棚立體疊配，屬立體生態(tài)種養(yǎng)模式，溫度互補，符合各自生產(chǎn)要求。

圖4 沼氣池與蔬菜大棚疊配剖面圖

圖5 豬場平面布局圖

此技術單元具有多方面優(yōu)點：豬舍位置向陽背風，有利于生豬飼養(yǎng)環(huán)境控制；沼氣池的地下設置有利于冬季保溫，糞污輸送距離短；沼氣池與蔬菜大棚立體疊配，冬季有利于保持池內(nèi)溫度不過低（18℃以上），夏季由于有蔬菜遮擋陽光和土壤水分蒸發(fā)散熱，可有效減低地表溫度，使沼氣池內(nèi)溫度不過高（30℃以下），從而使一年四季沼氣產(chǎn)量相對穩(wěn)定（冬季產(chǎn)氣量占夏季產(chǎn)氣量的70%左右），蔬菜大棚與沼氣池的溫度互補效果見表1。沼氣池與蔬菜大棚建于同一地域，節(jié)約了土地。

表1 蔬菜大棚與沼氣池的溫度互補效果 ℃

4 效益分析

4.1 經(jīng)濟效益

本案例的糞污收集及處理設施包括刮糞機、集污池、固液分離機、堆糞棚、糞污泵、輸污管、沼氣池、蔬菜大棚、沼氣凈化罐、沼氣管、沼液罐車等，共投資51.5萬元。每年糞污資源化利用的收益，包括有機肥、沼氣、沼渣沼液及蔬菜大棚的收益，可達8.78萬元，其中有機肥生產(chǎn)120 t，按每t 200元計，共2.4萬元；沼氣產(chǎn)6 500 m3，按天然氣價格2.9元/m3，共1.88萬元；沼渣沼液產(chǎn)2 500 t，按每噸10元計，共2.5萬元；蔬菜大棚種菜年收入按2萬元計。綜上，6年糞污資源化利用的收益，可收回全部糞污收集及處理設施的投資。

4.2 生態(tài)效益

本案例豬場產(chǎn)生的沼氣全部作能源使用，減少用煤2.4 t；有機肥、沼渣沼液還田，節(jié)約化肥使用費用約4.9萬元，改善了土質(zhì)，提高了土壤肥力，提升了農(nóng)作物品質(zhì)；糞污實現(xiàn)全量收集、全量利用，達到了零排放、零污染，徹底解決了養(yǎng)殖污染問題；設施布局合理，節(jié)約土地0.040 2 hm2。

4.3 社會效益

本案例豬場生產(chǎn)的沼氣免費供本村農(nóng)戶使用，不僅充分利用了資源，而且減少了村民對畜禽養(yǎng)殖的排斥，構建了和諧的睦鄰關系。

5 討論

目前，大型養(yǎng)豬企業(yè)基本實現(xiàn)了糞便的集中處理和資源化利用，但中小規(guī)模養(yǎng)殖場的糞污處理因運輸成本和生物安全防范等因素限制，無法實現(xiàn)集中處理，綜合利用率普遍較低，因此，發(fā)揮“產(chǎn)消同位”優(yōu)勢、就地還田、發(fā)展生態(tài)養(yǎng)殖及實現(xiàn)農(nóng)牧結合是降低其糞肥使用成本及提高利用效率的有效途徑。據(jù)報道，南安市建立了豬場糞污就地處理、就近資源化利用模式，在實施種養(yǎng)結合養(yǎng)殖模式時，構建了一套完善的豬場糞污閉環(huán)利用技術，如徹底分離雨水、污水，使用配套節(jié)水設備，實行全場干清糞等，較傳統(tǒng)清糞方式具有更好的經(jīng)濟、社會和生態(tài)效益。劉福元等構建了豬場果畜一體化糞污資源化利用模式，對糞污進行固液分離，對固體和液體部分分別進行好氧和厭氧發(fā)酵，實現(xiàn)對豬場糞污的全程收集、無害化處理及循環(huán)利用，但存在前期投入成本較高及要求外界環(huán)境干旱、光熱充足等問題。黃麗君報道，豬場糞污使用的沼氣工程與異位發(fā)酵床技術處理在進行資源化利用中各具特點，前者利用沼氣發(fā)電能夠并網(wǎng)，彌補豬場自身電力損耗，發(fā)酵剩余的沼渣、沼液可以用作基肥和噴灑的有機液肥；后者可以實現(xiàn)糞污“零排放”，可生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)有機肥，實現(xiàn)全部資源化利用。但前者存在設備投入高、技術難度大及后期運行成本高等缺點；后者存在因極端天氣、保溫不足等導致的“死床”、成本高和重金屬殘留等問題。

本案例對傳統(tǒng)的豬場糞污收集、處理以及沼氣生產(chǎn)程序進行了創(chuàng)新，采用水盆+自動水位限位器與豬舍漏縫地板配合使用模式，有效減少了飲用水浪費和污水產(chǎn)生量；糞污進行固液分離、發(fā)酵等處理后進行多渠道利用模式，提高了糞污利用效率和經(jīng)濟效益，創(chuàng)新性地在沼氣池上方建造蔬菜大棚，建立了在空間上立體疊配的高效種養(yǎng)結合新模式，具有節(jié)省土地資源、節(jié)省熱能、高效種植等突出優(yōu)勢，是適合中小規(guī)模豬場應用的成功模式，是綠色循環(huán)種養(yǎng)結合模式的應用典范，該案例為糞污處理及資源化利用模式在生產(chǎn)實踐中的應用提供了較好的借鑒價值。

6 結論

本案例是萊陽市一個中等規(guī)模豬場糞污高效處理及多渠道利用的典型案例，豬場采用水盆+自動水位限位器的新型飲水裝置，減少了飲用水浪費和污水產(chǎn)生量。對傳統(tǒng)糞污處理技術進行了創(chuàng)新：首先對糞污進行固液分離，采用高溫好氧使固態(tài)物發(fā)酵生產(chǎn)有機肥，用于果樹施肥；液體部分用于沼氣生產(chǎn)，沼氣池上方建造蔬菜大棚，在空間上立體疊配，沼液和沼渣用于蔬菜種植，沼氣用于豬場和周圍農(nóng)戶能源，打造了科學的生態(tài)、立體種養(yǎng)模式，可實現(xiàn)糞污的多渠道資源化利用；實現(xiàn)了糞污全利用、零排放目標，做到了變廢為寶、物盡其用。