黃 懷 林 欣
(1.福州大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院 福州 350001;2.福建農(nóng)林大學(xué)動物科學(xué)學(xué)院 福州 350002)
構(gòu)建環(huán)保型豬場與環(huán)境污染的綜合治理
黃 懷1 林 欣2
(1.福州大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院 福州 350001;2.福建農(nóng)林大學(xué)動物科學(xué)學(xué)院 福州 350002)
養(yǎng)豬行業(yè)日益壯大,大幅度滿足了人們對豬肉的需求,集約化養(yǎng)豬不僅加快了豬的生產(chǎn)養(yǎng)殖速度,更促進(jìn)了養(yǎng)豬的發(fā)展。集約化養(yǎng)豬場的建設(shè)是豬場發(fā)展的開始和保證,建場的選址、布局和規(guī)劃,需要經(jīng)過嚴(yán)密的考察和研究。文中闡述構(gòu)建環(huán)保型豬場與降低環(huán)境污染的營養(yǎng)措施,豬場糞污的處理模式。
豬場選址布局 豬舍設(shè)計 排水設(shè)計 降低污染措施 糞污處理模式
環(huán)境問題已成為21世紀(jì)最重要的主題之一,對于如何兼顧環(huán)境發(fā)展畜牧業(yè),這給畜牧業(yè)帶來巨大的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。豬肉在我國肉類消費(fèi)中占的比重最大,我國的養(yǎng)豬業(yè)正以超過世界平均水平的速度發(fā)展,集約化程度越來越高,規(guī)模化豬場的建設(shè)是目前養(yǎng)豬業(yè)必不可少的規(guī)劃,選址與布局是養(yǎng)豬生產(chǎn)的重要環(huán)境條件之一,是規(guī)模豬場建設(shè)的第一步。以節(jié)能減排和生態(tài)環(huán)保為宗旨,建設(shè)現(xiàn)代化、科學(xué)化、標(biāo)準(zhǔn)化的豬舍,從調(diào)整排水系統(tǒng)、營養(yǎng)調(diào)控、污糞處理等角度探索,處理由于養(yǎng)豬業(yè)帶來越來越嚴(yán)重的環(huán)境污染問題。
選址要嚴(yán)格按照GB/T17824.1-2008規(guī)模豬場建設(shè)這一標(biāo)準(zhǔn)來執(zhí)行。基于環(huán)保角度,場址選址要考慮以下幾個條件[1]。
1.1 符合環(huán)保要求和生物安全 符合環(huán)保要求和生物安全是新辦牧場選址的前置條件。符合環(huán)保要求就是要考慮豬場對周邊環(huán)境的影響,在考慮環(huán)保要求時,既要考慮新辦豬場對周邊村鎮(zhèn)、河流、農(nóng)田、大氣等的影響,還要考慮當(dāng)?shù)丨h(huán)境的承載能力和自身的處理能力以及今后周邊的發(fā)展可能對豬場造成影響[2]。豬場選址要符合國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗總局發(fā)布的 《農(nóng)產(chǎn)品安全質(zhì)量 無公害畜禽肉產(chǎn)地環(huán)境要求》的規(guī)定。
1.2 地域與地形地勢
1.2.1 地域 豬場場地選擇較高的地勢,有利于廠區(qū)污水、雨水的排放,使廠區(qū)內(nèi)濕度相對較低,病原微生物、寄生蟲及蚊蠅等有害生物的繁殖和生存受到限制,降低豬舍環(huán)境控制的難度[3]。因此,主場建筑的地域應(yīng)選依山伴水,四周有天然隔離屏障(如河流、湖泊、山川),地勢高燥,平坦,背風(fēng),向陽、稍有斜坡的無疫區(qū);地下水位低,無洪澇威脅;同時還要考慮通風(fēng)要好,切忌把大型豬場建在山窩里,以免因污濁空氣的積累,導(dǎo)致場區(qū)常年空氣質(zhì)量惡劣。
1.2.2 地形地勢 地形上要求開闊平整;地勢要求較高、干燥、背風(fēng)向陽、平坦、稍有緩坡。
1.2.3 土質(zhì) 大多情況下,土質(zhì)一般不作為主要考慮的內(nèi)容,但是忽視土質(zhì)因素可能具有潛在的危險。如場地土壤的膨脹性、承壓能力對豬場建筑物利用期限具有很大的影響,進(jìn)而會影響豬場的經(jīng)濟(jì)效益;土壤中存在的惡性傳染病病原對豬群的健康則具有致命的危險[4]。因此,在選擇場址時,對土壤情況不容忽視。
1.2.4 面積 規(guī)模化豬場所需占地面積主要取決于豬舍建筑面積,而豬舍建筑面積主要取決于飼養(yǎng)工藝。即使同樣規(guī)模的養(yǎng)豬場,由于選用的喂料、飲水及清糞等工藝方法及設(shè)備的機(jī)械化自動化程度不同,豬舍環(huán)境控制水平不同,以及豬場地理位置和自然氣候條件不同,都直接影響豬舍的建筑面積[5]。另外,豬場占地面積也與廠區(qū)建筑物布局、地形、地勢有關(guān),綜合豬場與專業(yè)豬場、疏松型與密集型場區(qū)布局形式,占地面積會大不相同。場地平坦、方整或場地不規(guī)則、地勢高低不平,占地面積也有較大的差別。同時要綜合考慮生產(chǎn)、管理和生活區(qū)的實際需要與今后擴(kuò)建、加工、屠宰、糞便處理、牧草種植與發(fā)展的需要,充分留有余地[6]。
1.2.5 建筑朝向 豬場良好的地勢地形,可以讓豬場建筑物能夠處于最佳的建筑朝向,不僅有利于主場小氣候的優(yōu)化和改良,也可以讓建筑面積有效利用率大大提高。朝向為南或南偏東、南偏西,在炎熱地區(qū)為了避免西曬,豬舍朝向偏西不宜超過10°。豬場建筑合理朝向有利于最佳地利用自然通風(fēng)和達(dá)到冬暖夏涼的效果。
1.3 水電交通
1.3.1 水資源和水質(zhì) 不管以何種水源作為豬場的生產(chǎn)水源,都必須滿足3個條件:水量充足;水質(zhì)符合衛(wèi)生要求;取用方便,便于衛(wèi)生防護(hù)、凈化和消毒[7]。規(guī)模化養(yǎng)豬場最好自建機(jī)井、水塔,以管道直通各棟豬舍,不用場外河流的水或井水,比較理想的水源應(yīng)該是地下水。
1.3.2 電力資源 現(xiàn)代化程度較高的規(guī)模化豬場,機(jī)電設(shè)備較為完善。因此,在豬場選址時應(yīng)選擇距離電源較近的地方,以確保獲得足夠而且穩(wěn)定的電力,并節(jié)省輸變電費(fèi)用開支。
1.3.3 交通運(yùn)輸 豬場對運(yùn)輸方面要求較嚴(yán)格,飼料(原料)、產(chǎn)品、糞污、廢棄物等運(yùn)輸量很大,選址時除考慮能盡可能有利于飼料的就近供應(yīng)、產(chǎn)品的就近銷售、糞污和廢棄物的就地利用和處理的條件外,還必須考慮交通運(yùn)輸,要力求方便,但應(yīng)避開交通主要干道,防止主要交通干道帶來的干擾[8]。大型規(guī)模豬場必須設(shè)凈道和污道,凈道主運(yùn)飼料等投入品,污道主運(yùn)肉豬和糞便,以避免交叉感染。
豬舍設(shè)計的主題是:“冬季防寒保溫,夏季防暑降溫”。修建豬舍時,首先應(yīng)考慮豬生長發(fā)育的要求,同時也應(yīng)力求做到先進(jìn)、合理、經(jīng)濟(jì)、適用,并能適用不同豬群特點的需求。不同的養(yǎng)殖模式,其設(shè)計與建筑必須遵循以下基本原則。
2.1 改善豬舍小氣候環(huán)境 豬舍的小氣候包括豬舍的通風(fēng)、光照、溫度、濕度等方面。但由于這些指標(biāo)存在一定的矛盾,在實踐中又得不到充分的落實,比如說密度,如果降低豬只密度,則意味著單位面積的產(chǎn)出減少;在冬季為了保持舍溫,又造成了空氣的污濁;夏季向豬體和豬圈沖水可以降溫,但增加了舍內(nèi)的濕度。解決這些矛盾,在設(shè)計每一棟豬舍時,要綜合考慮所建豬場的規(guī)模、當(dāng)?shù)氐牡匦蔚貏荨夂驐l件等多方面因素,必要時還要安裝通風(fēng)設(shè)備。
2.2 便于實行科學(xué)的飼養(yǎng)管理 生產(chǎn)管理特點是“全進(jìn)全出”的流水式作業(yè)。所以,在建筑生態(tài)環(huán)保豬舍時首先應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)管理工藝確定各類豬欄數(shù)量,然后計算各類豬舍棟數(shù),最后完成各類豬舍的布局,以達(dá)到操作方便、降低勞動生產(chǎn)強(qiáng)度、提高管理定額、保證養(yǎng)豬生產(chǎn)的目的。
2.3 封閉式飼養(yǎng) 規(guī)模豬場機(jī)械化程度較高,設(shè)備較先進(jìn),而敞開式或半開放式的建筑難以適應(yīng)配置的需要。因此,在豬舍設(shè)計上必須采用封閉式建筑,采用封閉式飼養(yǎng)模式,同時,采用封閉式飼養(yǎng)模式還有利于防疫,有利于實現(xiàn)雨污分離[4]。
3.1 豬舍的基本結(jié)構(gòu)要求 豬舍一般包括墻、屋頂、地面、門、窗、糞尿溝、隔欄等部分構(gòu)成。墻要求堅固、耐用、保溫性好,磚砌墻較為理想,要求離地0.8~1.0 m水泥勾縫抹面,以利于保溫、防暑。有條件者可引進(jìn)一些環(huán)保節(jié)能型材料,如屋頂采用進(jìn)口新型材料,做成瓦楞鋼房頂板,并夾有玻璃纖維保溫棉,保溫效果良好。地板要求堅固、耐用、滲水好。開放式豬舍的糞尿溝要求設(shè)在前墻外面,全封閉、半封閉豬舍可設(shè)在距南墻約40 cm處,并加蓋漏縫地板,糞尿溝的寬度應(yīng)根據(jù)舍內(nèi)面積設(shè)計,至少寬30 cm。3.2 公豬舍的設(shè)計 公豬舍一般為單列半開放式,舍內(nèi)溫度控制在15~20℃。內(nèi)設(shè)走廊,外有小運(yùn)動場,以確保種公豬的運(yùn)動量。公豬舍面積至少要8~9 m2,寬度和長度不應(yīng)小于2.75 m。
3.3 空懷及妊娠母豬舍 常用的一種飼養(yǎng)方式是分組大欄群飼,圈欄結(jié)構(gòu)有實體式、欄柵式、綜合式三種。地面坡降不大于1/45,不要太光滑,以防母豬跌倒;妊娠母豬定位欄飼養(yǎng),每圈1頭,舍溫要求15~20℃。圈舍內(nèi)部結(jié)構(gòu)合理雙列分布的限位欄,限位欄大小依妊娠母豬體積設(shè)計,一般設(shè)定定位欄整體長220 cm、寬61 cm、高90 cm,管間距離20 cm[9]。3.4 分娩哺育豬舍 分娩哺育豬舍內(nèi)設(shè)有分娩欄,布置多為兩列式,舍溫要求15~20℃。分娩欄采用單體欄,中間部分是母豬限位架,兩側(cè)是仔豬采食、飲水、取暖等活動的地方。前門上設(shè)有食槽和飲水器,供母豬采食、飲水。限位架后部有后門,供母豬進(jìn)入及清糞操作[10]。
3.5 保育舍 關(guān)鍵是保溫和通風(fēng),北方保溫推薦用水暖地?zé)幔梢员WC舍內(nèi)恒溫,比熱風(fēng)爐省煤、效率高。地面采用平地?zé)?漏縫板。也可采取中間火炕的取暖方式,經(jīng)濟(jì)適用[11]。
3.6 生長育肥舍 育肥豬飼養(yǎng)密度大、生長發(fā)育較快、新陳代謝旺盛,所以舍內(nèi)要保持良好的環(huán)境才能滿足其生長。人工調(diào)控通風(fēng)方式與豬舍本身建筑結(jié)構(gòu)相比,對肥育豬場環(huán)境狀況的影響更為顯著。在夏季外界氣溫較高的情況下,人工調(diào)控環(huán)境的主要目的是降溫。因此,最好采用通風(fēng)方式:(1)即全天24 h打開風(fēng)機(jī)和窗戶進(jìn)行通風(fēng)。當(dāng)外界氣溫不太高時,如天陰下雨等的情況下,還可以采用自然通風(fēng)方式。(2)即夜間關(guān)閉風(fēng)機(jī)但打開窗戶[12]。
在冬季,因為天氣的原因,豬舍保溫與去濕通風(fēng)是一對矛盾,為解決這個問題,首先要降低舍內(nèi)的濕度,處理好糞便、尿液和污水的排放問題。
4.1 舍內(nèi)糞便處理方式 舍內(nèi)的地面設(shè)計,主要取決于糞尿處理方式。機(jī)械化清糞設(shè)備投資大,運(yùn)行不太可靠,維修、更換配件費(fèi)用高,生產(chǎn)經(jīng)營成本較高。水沖式主要有3個缺點:一是冬季舍內(nèi)濕度太大;二是浪費(fèi)水;三是污水量大,不易處理[13]。與之相對,結(jié)臺勞動力充足且相對低廉的特點,認(rèn)為人工清糞方式是最佳途徑。在每一列豬床的地面設(shè)計3%的坡度,傾向一側(cè)的集尿排水溝,糞便主要在地面隨時清除,殘留糞渣實行3級截留,即集尿排水溝、沉淀池和化糞池集中清除。
4.2 集尿排水溝的設(shè)計 集尿排水溝的設(shè)計 (溝深、溝寬)應(yīng)根據(jù)舍內(nèi)豬群的規(guī)模來確定,沉淀池的大小和位置可依據(jù)舍的縱向長度布置在舍的中間或一端[14]。
4.3 沉淀池及舍外排水設(shè)施 沉淀池應(yīng)按一次最大排水量來設(shè)計容積,同時應(yīng)考慮工人清理沉淀物的方便。沉淀池用磚砌或砼筑均可,用水泥砂漿抹面,上蓋鐵篦子[15]。尿液與污水由沉淀池二級截留糞渣后經(jīng)舍內(nèi)排水暗管排出至舍外化糞池,進(jìn)行糞渣的第三級截留[16]。舍內(nèi)排水暗管坡度為1%,管徑為Φ250的砼管或陶瓷管均可。舍外化糞池可選用標(biāo)準(zhǔn)化糞池的型號和做法,容積依據(jù)豬群的大小、化糞池抽排時間及次數(shù)來確定。
5.1 提高飼料轉(zhuǎn)化率 通過提高飼料中營養(yǎng)物質(zhì)(特別是氮和磷)的消化率和降低新陳代謝,減少營養(yǎng)物質(zhì)的排泄。
5.1.1 原料的合理選擇 首先要保證原料盡可能源于已認(rèn)定的綠色食品、產(chǎn)品及其副產(chǎn)品;其次,要選購消化率高、營養(yǎng)變異小的原料;再次是要注意選擇有毒有害成分低、安全性高的飼料,以減少有毒有害成分在豬體內(nèi)累積和排出后污染環(huán)境。
5.1.2 加工制粒 試驗證明,合理制粒可以改進(jìn)飼料轉(zhuǎn)化率,減少養(yǎng)分排泄。使用制粒日糧,氮的排泄量減少了5%。采用膨化和顆粒化加工技術(shù),可以破壞和抑制飼料中的有毒、有害物質(zhì)和微生物,提高養(yǎng)分的消化率,使糞便排出的干物質(zhì)減少l/3。
5.1.3 添加酶制劑 飼用酶制劑能補(bǔ)充動物內(nèi)源酶的不足,消除飼料中的抗?fàn)I養(yǎng)因子,提高飼料的利用率和轉(zhuǎn)化率。在豬的日糧中添加含β-葡聚糖酶的制劑,可顯著提高日糧干物質(zhì)、能量和粗蛋白的利用率。日糧中添加適當(dāng)植酸酶,還可以提高豬對植酸磷和礦物元素的利用率[17],同時可促進(jìn)蛋白質(zhì)和氨基酸的利用,降低糞便中N和P的含量,是減少環(huán)境污染有效途徑之一。
5.1.4 添加合成氨基酸 豬日糧中廣泛應(yīng)用合成賴氨酸,其它合成的氨基酸也將逐步得到應(yīng)用,從而減少氨的排泄量及氨的散發(fā)量,降低了堆放糞尿中其它臭味化合物的濃度。
5.1.5 添加酸化劑 酸化劑主要用于仔豬,通過降低消化道pH來影響仔豬對營養(yǎng)物質(zhì)的消化作用和對蛋白質(zhì)的消化和吸收,提高氮在機(jī)體內(nèi)的存留,減少腹瀉率及由腹瀉帶來的惡臭。
5.1.6 中草藥添加劑 中草藥添加劑含有多種營養(yǎng)成分和生物活性物質(zhì),兼具營養(yǎng)和藥物2種功能。如在豬飼料中添加含5%精油的薄荷,日增重和飼料轉(zhuǎn)化率分別提高6.5%~10.0%和12%~17%,并且還可降低糞便中氮的排出量。
5.1.7 微生態(tài)制劑 在豬日糧中添加微生態(tài)制劑,可增加營養(yǎng)、提高飼料利用率;同時在環(huán)保方面,微生態(tài)制劑可以清除糞尿惡臭,凈化生態(tài)環(huán)境。微生態(tài)制劑中的有益菌通過對有機(jī)固體物質(zhì)分解過程中產(chǎn)生的有害物質(zhì)及分解產(chǎn)物進(jìn)行發(fā)酵分解和合成,有效降低有毒有害物質(zhì)的含量。
5.2 階段飼養(yǎng) 階段性飼養(yǎng)即根據(jù)豬的生長階段提供適宜營養(yǎng)組成的日糧,是降低氮排泄量更經(jīng)濟(jì)的方法。近年的許多研究報道表明,根據(jù)畜禽不同年齡、不同生理機(jī)能變化及環(huán)境的改變配制日糧,可以有效減少氮磷的排放量[18]。
5.3 配制氨基酸平衡日糧 按照可消化氨基酸含量理想蛋白質(zhì)模式,配合平衡日糧,降低粗蛋白含量,既節(jié)約了蛋白質(zhì)資源又降低了氮的排泄,減輕對環(huán)境的污染[19]。
5.4 公母分飼 不同性別豬的營養(yǎng)需要是不同的,將公豬、閹公豬、母豬分開飼養(yǎng)可以針對它們不同的營養(yǎng)需要進(jìn)行日糧配制,可以減少飼料浪費(fèi)和污染,大大提高飼料營養(yǎng)的利用率。
5.5 減少銅、鋅、砷的排泄量 目前,畜禽日糧中銅和鋅的添加量絕大多數(shù)均超出其適宜需要量,原因主要是較大劑量的銅和鋅可以起到降低腹瀉、促進(jìn)生長的作用。砷類化合物對動物有抗菌促生長作用,但砷的毒害作用和對生態(tài)環(huán)境的污染卻不容忽視,如果大劑量長期使用砷類化合物作為飼料添加劑,將砷額外地導(dǎo)入生態(tài)循環(huán)系統(tǒng),將直接影響人體健康和生命安全[20]。
6.1 沼氣-還田模式 豬糞還田作肥料是一種傳統(tǒng)的、經(jīng)濟(jì)有效的糞污處置方法,可以使豬糞尿不排向外界環(huán)境,見圖1。豬糞尿、沖洗水施于土壤中,通過土壤微生物和植物的作用,將糞尿中有機(jī)物質(zhì)分解轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定的腐殖質(zhì)以及植物生長因子,有機(jī)氮磷轉(zhuǎn)化成無機(jī)氮磷,供植物生長利用,從而可以減少化肥的使用[21]。適用于遠(yuǎn)離城市、經(jīng)濟(jì)比較落后、土地寬廣的規(guī)模化豬場。要求豬場養(yǎng)殖規(guī)模不大,必須要有足夠的農(nóng)田消納沼液[22]。

圖1 沼氣-還田模式的工藝流程
沼氣-還田模式的主要優(yōu)勢在于:(1)污染物零排放,最大限度實現(xiàn)資源化;(2)可以減少化肥施用,降低化肥污染;(3)能耗和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)低,無需專人管理。但也存在以下問題:(1)需要有大量土地利用沼渣、沼液,因此,受條件限制,適應(yīng)性不強(qiáng);(2)雨季以及非用肥季節(jié)還必須考慮沼渣、沼液的出路;(3)存在傳播畜禽疾病和人畜共患病的危險;(4)不合理的施用或連續(xù)過量施用會導(dǎo)致硝酸鹽、磷及重金屬的沉積,從而對地表水和地下水造成污染;(5)惡臭以及降解過程產(chǎn)生的氨、硫化氫等有害氣體會對大氣構(gòu)成威脅[23]。
6.2 沼氣-好氧處理模式 沼氣-好氧處理模式(工業(yè)化處理模式)的畜禽養(yǎng)殖糞污處理系統(tǒng)由預(yù)處理、厭氧處理(沼氣發(fā)酵)、好氧處理、后處理、污泥處理及沼氣凈化、貯存與利用等部分組成,見圖2。需要較為復(fù)雜的機(jī)械設(shè)備和要求較高的構(gòu)筑物,其設(shè)計、運(yùn)轉(zhuǎn)均需要具有較高知識水平的技術(shù)人員來執(zhí)行[24]。適用于地處大城市近郊、經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、土地緊張、沒有足夠農(nóng)田消納糞污的地區(qū)。采用該模式的豬場主要使用水沖清糞,沖洗水量大。

圖2 沼氣-好氧處理模式工藝流程
沼氣-好氧處理模式的主要優(yōu)勢在于:(1)占地少;(2)適應(yīng)性廣,不受地理位置限制;(3)季節(jié)溫度變化的影響比較小。
沼氣-好氧處理模式的缺點主要表現(xiàn)在:(1)投資大;(2)能耗高;(3)運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用高;(4)機(jī)械設(shè)備多,維護(hù)管理量大;(5)需要專門的技術(shù)人員進(jìn)行運(yùn)行管理[25]。
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