“豬一沼一葡”生態(tài)模式的構(gòu)建探索與實(shí)踐

中圖分類號 F323.22;S828 文獻(xiàn)標(biāo)識碼A 文章編號1007-7731（2025）15-0025-05

DOI號 10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2025.15.007

Exploration and practice of“pig-biogas-grapes\" ecological model

EN Jiajia' YOU Binqian2 XU Chenyu CAO Dunqi4 SHEN Yan5 CAI Zhulin3 CHENG Qinhai ²

（ ¹ Jiaxing Soil and Fertilizer PlantProtection and Rural Energy Station，Jiaxing 314OOo，China; （2 ² Haining Soil and Fertilizer Plant Protection Energy Technology Service Station，Haining 31440o， China; 3Agricultural and Rural Office of Xieqiao Town，Haining 3144Oo， China; 4Zhejiang Jianong Agricultural Development Co.，Ltd.， Jiaxing 3140o1， China; 5Haining Rural Digital and Information Center， Haining 314400， China）

AbstractTaking the renovation and upgrading of biogas engineering facilities as a link，and building a new type of effcient ecological circular model that combines planting and breeding based onlocal conditions is oneof theefective ways toachieve high quality agricultural development.Thecomprehensiveutilization projectof three biogas（marsh liquid，marsh gas，marsh residue）of a certain agricultural company in Jiaxing City，Zhejiang Province was taken asan example，the problems and causes of thecompany’s engineering facilities were analyzed， therenovation process of the“pig-biogas-grape”ecological circular model was discussed，and its benefits were analyzed.Through field visitsand investigations，it was found that duetothe long operation time and inadequate management and maintenanceof thecompany’scomprehensiveutilization project of three biogas，therewere problemssuchastheneedtoimprove theeficiencyofanaerobic fermentation，theneed toimprovethefacilities for theutilizationof biogas fertilizer，the need to strengthen theresourceutilizationof biogas，the need to improve the storage facilities and utilization channels of pig manure and biogas residue，and the need to further standardize the application of biogas fertilizer.Specificrenovation measuresincluded through theexpansionand optimizationof anaerobic fermentation，theeficiency of anaerobicfermentation was improved;by combining multi-stage sedimentationand filtration，oxidation pond aeration，grape planting absorption，and pressure regulation andgas supply，thefacilitiesforbiogas liquid post-treatment，biogasliquidtransportation，and biogas distributionwere improved; by using mixed anaerobic and other fermentation technologies，the process of manure and sewage treatment wasoptimized;andthe application technology of biogas fertilizer was standardized fromseed soaking，base fertilizer，and top dressng.Through the above renovations，the“pig-biogas-grape”ecological circular model was successfullyconstructed.This model hasachievedgood economic，social andecological benefits，including increasig the yield and qualityof agricultural products; integrating green production technologies and promoting the integration of agricultural machineryand agricultural techniques; efectivelysolving the utilizationproblemof manure and sewage from large scale pig farms and protecting the ecological environment.

Keywordsbiogas engineering; transformation and upgrading; ecological cycle; comprehensive utilization

沼氣工程作為一種處理農(nóng)業(yè)廢棄物，回收能源的技術(shù)，在畜禽養(yǎng)殖環(huán)境治理方面應(yīng)用廣泛。近年來，隨著養(yǎng)殖業(yè)結(jié)構(gòu)的持續(xù)調(diào)整優(yōu)化，以畜禽糞便為原料的傳統(tǒng)沼氣工程面臨厭氧發(fā)酵不充分、資源化利用受限、無害化處理成本高等問題。隨著人們對農(nóng)產(chǎn)品口感、營養(yǎng)等品質(zhì)要求的日益提升，亟須優(yōu)化沼肥等新型有機(jī)肥料的科學(xué)施用技術(shù)，不斷提升配套的工程技術(shù)及管理水平。其中，“豬一沼一果\"生態(tài)循環(huán)模式是典型的生態(tài)模式之一。張建平研究表明，“豬一沼一果\"循環(huán)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式對提高農(nóng)民經(jīng)濟(jì)收益具有重要意義。李鐘等對“豬一沼一葡\"生態(tài)模式的構(gòu)建進(jìn)行探索實(shí)踐，建立了以沼液為中心，上聯(lián)生豬養(yǎng)殖、下促葡萄種植的循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式。

浙江嘉興地區(qū)在沼氣工程改造過程中，結(jié)合種養(yǎng)業(yè)發(fā)展特色，積極探索“豬一沼一?！薄柏i—沼一檇季”“豬一沼一稻”等特色的生態(tài)循環(huán)模式，促進(jìn)了農(nóng)業(yè)發(fā)展方式的轉(zhuǎn)變。依托特色優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)“陽光玫瑰”葡萄栽培由量向質(zhì)的轉(zhuǎn)型，完善構(gòu)建了“豬一沼一葡\"生態(tài)模式，有效改善了養(yǎng)殖污染，提高了農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全水平，促進(jìn)了綠色有機(jī)農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)。本文以研究區(qū)某農(nóng)業(yè)公司為例，通過走訪調(diào)查其常規(guī)沼氣工程存在的問題，并對其進(jìn)行改造升級，探討“豬一沼一葡”生態(tài)循環(huán)模式的構(gòu)建，為相關(guān)模式構(gòu)建提供參考。

1常規(guī)沼氣工程有待提升環(huán)節(jié)

以研究區(qū)某農(nóng)業(yè)公司為例，該公司生豬養(yǎng)殖場占地面積 2.5hm² ，2008年啟動畜禽養(yǎng)殖污染集中治理，其間建造了常溫厭氧發(fā)酵沼氣池、沼液貯存池、固液分離、沼液沼渣綜合利用及沼液生化處理等養(yǎng)殖糞污治理設(shè)施3；將沼液進(jìn)行深度凈化，使其達(dá)標(biāo)后排入污水管網(wǎng)[4。通過實(shí)地勘察養(yǎng)殖場糞污處理工程及三沼綜合利用設(shè)施，并走訪葡萄種植基地，分析認(rèn)為，糞污處理和三沼綜合利用工程的設(shè)施與工藝主要存在以下幾個(gè)方面的問題。

1.1 厭氧發(fā)酵

糞污處理工程長期運(yùn)行后，厭氧池內(nèi)積累了大量難降解物質(zhì)和沉積物，有效容積明顯縮減，導(dǎo)致厭氧發(fā)酵有機(jī)負(fù)荷能力下降，糞污的降解效率、沼氣產(chǎn)率降低，整個(gè)糞污厭氧發(fā)酵反應(yīng)異常。同時(shí)，由于養(yǎng)殖場飼養(yǎng)量的增加，沼氣設(shè)施處于超負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)。生豬養(yǎng)殖糞污經(jīng)發(fā)酵處理后所產(chǎn)生的沼液，其化學(xué)需氧量（COD）濃度超過正常水平，如直接施用于農(nóng)田，容易引起農(nóng)作物燒根、燒苗[5]。

1.2 沼肥利用設(shè)施

盡管養(yǎng)殖場配套建設(shè)了沼液貯存池，但僅依靠污水泵和水帶將沼肥輸送至周邊種植基地，其作業(yè)效率低下，單次輸送量有限且耗時(shí)較長，嚴(yán)重影響周邊種植基地的農(nóng)事作業(yè)進(jìn)度；輸送過程可控性差，管道連接處易發(fā)生滲漏，存在偷排漏排現(xiàn)象。

1.3沼氣資源化利用

糞污處理工程建造時(shí)，僅考慮了豬糞污水的厭氧降解處理，對產(chǎn)生的沼氣采取直接排放方式，未進(jìn)行有效收集和合理利用，造成了 CH₄、CO₂ 等溫室氣體污染和沼氣能源的大量浪費(fèi)。如果將這些沼氣進(jìn)行系統(tǒng)收集用于發(fā)電或供熱，可減少溫室氣體排放，為公司帶來能源節(jié)約效益7。

1.4豬糞沼渣貯存設(shè)施

該養(yǎng)殖場現(xiàn)有的堆棚設(shè)施存在沼渣貯存能力不足的問題，其設(shè)計(jì)容量與實(shí)際產(chǎn)生的豬糞沼渣量不匹配，大量豬糞沼渣直接露天堆積于農(nóng)田，下雨時(shí)易造成污水橫流，嚴(yán)重影響環(huán)境。未經(jīng)充分發(fā)酵腐熟的豬糞沼渣含有大量的病原菌和寄生蟲，若直接施用于農(nóng)田，不僅會傳播動植物疫病、滋生有害細(xì)菌，威脅人體健康，還會產(chǎn)生 H₂S_?NH₃ 等有害氣體；同時(shí)未腐熟的有機(jī)物料會降低土壤氧化還原電位，影響根系有氧呼吸，導(dǎo)致農(nóng)作物葉片發(fā)黃，出現(xiàn)燒苗、燒葉等現(xiàn)象，最終影響農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)[8]。

1.5 豬糞沼渣利用途徑

豬糞沼渣裝運(yùn)和農(nóng)田施用等環(huán)節(jié)均需投入大量人力資源，不僅增加了勞動強(qiáng)度和工時(shí)成本，且可能因操作不當(dāng)或管理疏忽導(dǎo)致糞污泄漏，對環(huán)境產(chǎn)生二次污染。此外，由于糞污消納過程中的用工較難，可能會使糞污無法及時(shí)有效地得到處理，其占用土地資源，且因?yàn)殚L時(shí)間堆積可能造成惡臭氣體擴(kuò)散、糞污滿溢甚至隨著雨水徑流外排等，給周邊生態(tài)環(huán)境帶來嚴(yán)重影響。

1.6沼肥施用

沼肥作為連接養(yǎng)殖與種植環(huán)節(jié)的重要紐帶，其科學(xué)規(guī)范施用對建立生態(tài)循環(huán)模式至關(guān)重要。沼肥施用過早或過晚，施用時(shí)沼肥與土壤接觸不充分等均會導(dǎo)致農(nóng)作物無法及時(shí)吸收利用養(yǎng)分，影響產(chǎn)量與品質(zhì)。沼肥施用過量或不足，會導(dǎo)致土壤養(yǎng)分失衡、化學(xué)和生物性質(zhì)失調(diào)，影響作物正常生長；同時(shí)可能造成肥料流失污染環(huán)境。在實(shí)際操作中，該養(yǎng)殖場存在沼肥施用時(shí)機(jī)不當(dāng)、方法不合理、用量控制不準(zhǔn)確及農(nóng)田管理措施不協(xié)調(diào)等問題，對沼肥施用和田間生態(tài)環(huán)境造成不利影響。

2工藝優(yōu)化

基于上述存在的問題，該公司結(jié)合當(dāng)?shù)亍瓣柟饷倒錦"葡萄產(chǎn)業(yè)特色，對有關(guān)糞污處理及沼液沼渣和沼氣綜合利用工程設(shè)施進(jìn)行了以下幾個(gè)方面的提升改造。

2.1 提升厭氧發(fā)酵效率

針對沼氣池有效容積不足的客觀情況，對養(yǎng)殖場飼養(yǎng)規(guī)模、發(fā)展趨勢及設(shè)施狀況進(jìn)行充分評估后，在對沼氣池進(jìn)行大出料的基礎(chǔ)上，對沼氣池及其附屬配套設(shè)施進(jìn)行改造提升和擴(kuò)容增效，以提高沼氣工程的運(yùn)行效率，使豬糞污水經(jīng)厭氧處理后COD的去除率在 70% 以上。充分發(fā)酵后所產(chǎn)生的沼液呈黑褐色，無惡臭氣味， pH6.8～8.5 ，能夠滿足肥料化利用的基本要求[。

2.2 完善沼液后處理設(shè)施

采用多級沉淀模式和斜管結(jié)構(gòu)對原有沼液貯存池進(jìn)行改造提升，有效降低沼液內(nèi)的雜質(zhì)及漂浮物含量。自主設(shè)計(jì)研發(fā)沼液預(yù)處理和后處理裝置，通過微曝氣、微生物分解、增溫降解、填料過濾等措施，有效抑制沼液中的產(chǎn)甲烷菌活性，提升好氧和兼氧微生物反應(yīng)強(qiáng)度，減少沼液貯存過程中的甲烷釋放。同時(shí)建設(shè)了氧化塘，沼液的有機(jī)物在塘內(nèi)依次通過慶氧、兼性及好氧微生物的代謝活動被降解，好氧微生物代謝所需的溶解氧由氧化塘表面的大氣復(fù)氧作用以及藻類的光合作用提供。氧化塘也可作為應(yīng)急貯存池，用于養(yǎng)殖場糞污的臨時(shí)排放，進(jìn)一步降低了環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)。沼液在氧化塘進(jìn)一步存放后，COD濃度得到進(jìn)一步降低，氧化還原電位得到進(jìn)一步提升，有效確保了沼液施用的安全性[10]

2.3 完善沼液輸送設(shè)施

排布安裝沼肥輸送管道，將沼液輸送至附近的“陽光玫瑰\"葡萄種植基地，并逐步將該技術(shù)推廣應(yīng)用到桃園、苗木和蔬菜等產(chǎn)業(yè)[]。處理后的沼液，雜質(zhì)含量明顯下降，但直接用于噴滴灌可能會引起管道堵塞等問題。為此，在沼液泵抽時(shí)加裝了網(wǎng)式過濾器、過壓保護(hù)系統(tǒng)及排氣閥。當(dāng)過濾網(wǎng)出現(xiàn)堵塞時(shí)，管道內(nèi)壓力增加，過壓保護(hù)系統(tǒng)會停止泵抽，清理完過濾網(wǎng)后，可繼續(xù)將沼液泵抽至噴滴灌系統(tǒng)。沼液泵抽時(shí)，通過排氣閥消除管道中的空氣，防止氣阻的產(chǎn)生。同時(shí)，在停泵時(shí)，該裝置可有效消除系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生的負(fù)壓，防止管道因負(fù)壓作用而受損。

2.4完善沼氣輸配系統(tǒng)

改造完成后的沼氣池有效池容和日產(chǎn)沼氣量明顯增加。為充分利用沼氣資源，采用沼氣集中供氣技術(shù)，安裝沼氣管道、脫硫器、阻火器、凝水器、壓力表和灶具等用氣設(shè)備；采用管道變徑及逐級降壓的方式，通過管道系統(tǒng)向農(nóng)戶集中供應(yīng)沼氣；設(shè)計(jì)的沼氣熱水循環(huán)增溫系統(tǒng)可以對豬場仔豬舍的地板進(jìn)行加溫，使工程的節(jié)能減排效率得到充分發(fā)揮

2.5 優(yōu)化糞污處理工藝

采用豬糞污水混合慶氧發(fā)酵工藝，將糞便和污水完全混合后進(jìn)人慶氧發(fā)酵系統(tǒng)，既解決了豬糞腐熟發(fā)酵不充分的難題，同時(shí)也提高了產(chǎn)氣效率。田間地頭建設(shè)的避雨式豬糞堆棚，方便了種植業(yè)基地及時(shí)取用豬糞肥料，但存在豬糞臭氣飄散問題。采取的混合厭氧發(fā)酵技術(shù)，可以直接將沼肥泵抽到田間地頭，無須堆棚臨時(shí)堆放豬糞，將其進(jìn)行拆除或改造為臨時(shí)工作棚使用，這既避免了豬糞長期堆積，同時(shí)也降低了肥料施用的人工成本，提高了農(nóng)戶施用沼肥的積極性。

2.6 規(guī)范沼肥利用技術(shù)

在土肥、能源、植保、栽培等多領(lǐng)域?qū)＜覉F(tuán)隊(duì)的指導(dǎo)下，研究制定沼液沼渣安全施用的相關(guān)技術(shù)規(guī)程，明確浸種、基肥、追肥、化肥配施、病蟲害防治、噴灌、滴灌等沼肥施用的技術(shù)要點(diǎn)，以確保農(nóng)作物穩(wěn)定優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)[12]。此外，同步推進(jìn)種養(yǎng)循環(huán)模式，計(jì)劃在豬場周邊地塊建造蚯蚓養(yǎng)殖基地，并配套相關(guān)設(shè)施，探索研究沼渣飼養(yǎng)蚯蚓模式。

3效益分析

經(jīng)過優(yōu)化，構(gòu)建起了“豬一沼一葡\"生態(tài)模式，該模式下生豬養(yǎng)殖糞污得到充分發(fā)酵，產(chǎn)生的沼液沼渣可以安全地施用于“陽光玫瑰\"葡萄等果蔬種植業(yè)，產(chǎn)生的沼氣作為燃?xì)夤┤粘Ｉa(chǎn)和生活使用，有效改善了該公司及周邊的農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境，提升了“陽光玫瑰”葡萄等特色果品的質(zhì)量，取得了較好的經(jīng)濟(jì)、社會和生態(tài)效益。

3.1 經(jīng)濟(jì)效益

該模式采用立體種養(yǎng)、生態(tài)循環(huán)的方式建立了千畝農(nóng)牧結(jié)合示范基地，除葡萄外還搭配種植其他水果和蔬菜[13]。采用沼液種植的\"陽光玫瑰\"葡萄病蟲害少、香味濃郁、果肉脆而汁多、皮薄無澀、糖度高，在市場上廣受歡迎。果園內(nèi)通過安裝太陽能殺蟲燈、性誘劑等進(jìn)行生態(tài)綠色防控，配套生草栽培、果園養(yǎng)雞、養(yǎng)鵝等種養(yǎng)結(jié)合模式實(shí)現(xiàn)綠色循環(huán)；同時(shí)建設(shè)連棟大棚，并配套“陽光玫瑰\"葡萄限根栽培及微噴滴灌等智慧大棚控制系統(tǒng)。實(shí)踐表明，該模式提升了農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量與品質(zhì)，其中“陽光玫瑰\"葡萄產(chǎn)值可達(dá)10萬元 /667m² ○

3.2社會效益

該模式通過種養(yǎng)循環(huán)的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了多重社會效益的提升。實(shí)現(xiàn)了養(yǎng)殖廢棄物資源化高效循環(huán)利用和種植業(yè)的安全高效生產(chǎn)，促進(jìn)了農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的升級，加快推進(jìn)種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展[14]。通過完善基礎(chǔ)設(shè)施、優(yōu)化結(jié)構(gòu)布局，推行清潔高效的生產(chǎn)模式，集成綠色生產(chǎn)技術(shù)，促進(jìn)農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合，創(chuàng)新生產(chǎn)經(jīng)營方式，形成了種養(yǎng)業(yè)融合發(fā)展新格局[15]

3.3 生態(tài)效益

該模式下，生豬養(yǎng)殖產(chǎn)生的糞便、污水通過管道輸送，經(jīng)厭氧充分發(fā)酵后形成沼液、沼渣及沼氣。實(shí)踐中沼氣產(chǎn)量為5萬 m³/a ，除供給公司的農(nóng)戶使用外，還可用于仔豬舍加溫等日常生產(chǎn)，有效改善養(yǎng)殖場、職工的生產(chǎn)生活用能結(jié)構(gòu)，提升生產(chǎn)生活品質(zhì)。產(chǎn)生的沼渣經(jīng)過干濕分離等工藝制成優(yōu)質(zhì)有機(jī)肥，產(chǎn)品深受用戶好評。沼液產(chǎn)量為3.5萬ta，沼液經(jīng)多級沉淀過濾和曝氣復(fù)氧等工藝，有效降低了其還原性，通過噴滴灌系統(tǒng)輸送至果園農(nóng)田；通過農(nóng)牧結(jié)合、生態(tài)循環(huán)，有效解決了公司規(guī)模養(yǎng)豬場糞便污水問題，發(fā)揮了節(jié)本增效的作用，保護(hù)了農(nóng)村生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)了農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展[17-18]

綜上，本文分析了常規(guī)沼氣工程有待提升的環(huán)節(jié)，并通過一系列工藝優(yōu)化改造，創(chuàng)建了以養(yǎng)殖糞污厭氧處理技術(shù)為核心、多元化利用為導(dǎo)向的\"豬一沼一葡\"生態(tài)循環(huán)模式，該模式的核心在于資源的循環(huán)利用，生豬養(yǎng)殖產(chǎn)生的糞便污水通過厭氧發(fā)酵生成沼氣、沼液和沼渣，沼氣經(jīng)凈化處理后可作為豬舍加溫、生活炊事和燃?xì)獍l(fā)電的燃料，沼液、沼渣作為優(yōu)質(zhì)有機(jī)肥可改善土壤結(jié)構(gòu)，有利于葡萄植株的生長，提升果品的產(chǎn)量與品質(zhì)。該模式實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境治理、循環(huán)農(nóng)業(yè)發(fā)展和清潔能源供給之間的高效協(xié)同，有利于推動產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

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（責(zé)任編輯：胡立萍）