重力機械式干清糞工藝的設計及運用

閆曉華，劉書平，張定安，江玉龍，梁素云，秦明華

（1.內鄉縣動物衛生監督所，河南 內鄉 474350；2.內鄉縣畜牧局；3.牧原食品股份有限公司）

重力機械式干清糞工藝的設計及運用

閆曉華1，劉書平2，張定安1，江玉龍1，梁素云1，秦明華3

（1.內鄉縣動物衛生監督所，河南 內鄉 474350；2.內鄉縣畜牧局；3.牧原食品股份有限公司）

畜禽養殖污染是制約畜牧業發展的瓶頸之一，尋求機械的、快速的，能極大節約人力物力同時又符合環保要求的糞污收集方式，是現代生豬產業的內在需求。當前，傳統的、被環保部門認可的生豬糞污收集方式已滿足不了快速發展的規模化豬場發展要求，如何改善工藝，對傳統干清糞工藝進行改進，滿足規模化豬場特別是大型豬場的需求是業界人士長期思考、探索的主要問題。

牧原食品股份有限公司是一家集約化的生豬養殖企業，在公司膨脹發展期，傳統的生豬糞污收集方式干清糞已越來越不適應公司日益擴張的規模化需求，為此，牧原公司一直在不斷嘗試改進生豬養殖清糞工藝，從水沖糞、水泡糞、墊料養豬、重力干清糞到機械刮板清糞模式，都經過了探索試驗。目前，公司設計的重力機械式干清糞不僅有利于后續有機肥集中生產，而且找到了污水還田的有效方式，降低了污水貯存、消納成本，基本實現了長期、綜合性循環利用，找到了超大規模養豬場的環保解決方案，具有非常好的可復制性，已廣泛應用于高度集約化的生豬生產，2015年3月24日，該工藝得到環保部行文批復。

1 探索背景

為規范畜禽養殖業污染治理工程建設與運行，國家環保部發布并實施了《畜禽養殖業污染治理工程技術規范》，這對控制畜禽養殖業生產的廢水、廢渣及惡臭對環境的污染，促進養殖業生產工藝和技術進步，維護生態平衡，發揮了極大作用。在糞污收集上，一是規定對新建、改建、擴建的畜禽養殖場宜采用干清糞工藝。現有采用水沖糞、水泡糞清糞工藝的養殖場，應逐步改為干清糞工藝。二是規定對畜禽糞污應做到日產日清。

《畜禽養殖業污染治理工程技術規范》要求采用干清糞方式，糞便產生后即分流，干糞由機械或人工清掃和收集，尿及沖洗水則從下水道流出，分別進行處理。目前國內機械清糞配備設備、工具簡單，成本低，較適合一些散養戶、小型豬場，但對規模較大的養殖場，由于糞便排量大，必須結合其他排污設備才能達到更好的成效。同時清糞機工作時噪聲較大，不利于畜禽生長，傳統的干清糞工藝已嚴重阻礙了現代生豬生產，大型規模養豬場必須找到一種實用、經濟的清糞方式，同時要達到國家規定的工程技術規范。

2 設計方案

2.1 設計原則

一是保留傳統干清糞工藝優點，同時清糞要實用、經濟、快捷。二是實現糞污綜合利用：要有糞污收集、儲運、處理、綜合利用等工程，并配套相關設施設備，解決糞污廢水的資源化利用問題。三是建立除臭系統，防止惡臭氣味擾民。

2.2 主要生產技術路線

全部采用全漏縫地板免水沖工藝，對養殖過程產生的糞水進行固液分離，固體用于生產有機肥；液體進行厭氧發酵，產生沼氣、沼液等資源化利用。固液分離采用“漏縫板+機械刮板機”模式進行糞污收集、分離，主要建設收集池、中轉池、沼液儲存池、排糞通道、排尿溝等土建部分，設備包括脫水器、脫硫器、厭氧罐、翻拋機等。

2.3 設計內容

2.3.1 施工流程程序化，確定獨特的豬舍建設六步法施工流程

防滲漏處理

施工時第一步先平整土地，開挖尿液收集池、中轉池、沉淀池，再在豬舍下面對尿液收集池、中轉池、沉淀池進行防滲處理。第二步進行排尿溝及漏縫板下面地平建設：地平一定要兩邊高，中間低，要有一定坡度，便于尿液自流；排尿溝也要一邊高，一邊低，便于尿液自流；排尿溝流向與機械刮板機刮糞方向相反。第三步建200 cm高的承重墻，鋪設漏縫板。第四步建排尿溝外的柵欄，防止豬糞進入排尿溝。第五步安裝豬舍內設施。第六步焊接鋼構架，完善場棚建設。

2.3.2 尿液靠重力流入尿液收集池，極大地節約了人力物力和電力資源

建豬舍之前進行防滲處理；采用全漏縫板免水沖工藝，豬糞一個周期一清；漏縫板距地平200 cm，便于安裝機械刮板機；漏縫板下面地平中間開設排尿溝，排尿溝一邊高，一邊低，便于尿液自流；漏縫板下面地平采用兩邊高，中間低，具有一定坡度，便于尿液自流到排尿溝；排尿溝兩邊設柵欄，防止豬糞進入排尿溝；尿液經排尿溝流入外面收集池、中轉池、沉淀池；排尿溝流向與機械刮板機刮糞方向相反；機械刮板機所刮的糞直接堆積發酵，沉淀池糞污經干濕分離機后，干糞堆積發酵，液體通過暗道流入沼液發酵池；厭氧反應主體一般采用IC反應器，根據養殖場日產污量情況，結合運營實際，設計IC反應器容積相應容量及水力停留時間，一般為2 d；建設支農管網，經過發酵后的沼液儲存在沼液儲存池里，并定期通過支農管網輸送到農田、生態園和特色農業基地進行液體施肥。沼液儲存池在建設時進行防滲漏、防斷裂處理，使用HDPE膜+混凝土雙層防滲，同時沼液儲存密封，杜絕臭氣擴散。

沼液壩防滲漏處理

上述尿液在收集過程中全部靠重力作用，從糞堆下滲出到排尿溝，再在排尿溝內自流到圈舍外尿液收集池、中轉池、沉淀池，在生豬飼養過程中無需動力，極大地節約了動能和電力資源，具有獨創性。

2.3.3 豬糞圈舍下自然堆積，自然發酵，自然風干，大大減少了污水產生量和干濕分離勞動強度

由于該工藝全部采用全漏縫地板免水沖工藝，豬生活在漏縫地板上，豬糞在圈舍下自然堆積，自然發酵，自然風干，在整個飼養期無水沖現象，豬糞水的來源只有豬產生的糞、尿和最終沖洗、消毒圈舍的水。由于豬糞在漏縫地板下堆積發酵，產生的高溫蒸發了大量水氣，整個飼養期產生的糞便可在生豬出欄后直接回收，減少了機械式干濕分離勞動強度，防止了污染源擴大現象，一個飼養期只沖圈1次，極大地節約了養殖用水。

“重力干清糞”圈舍內部設施情況

2.3.4 建立除臭系統，防止惡臭氣味擾民

一是豬舍內部在豬舍的承重墻上放置一些吸附性較強的活性炭小掛件或炭包，用來吸收豬舍的異味，有效防治惡臭氣味擾民。同時在墻外建一60 cm寬的與承重墻等高的秸稈墻，用于吸收過濾臭氣，在兩豬舍之間搭上遮陰網，既能除臭，又能遮陰。二是干濕分離車間進行密閉，連同收集池、干濕分離車間用遮陰網搭建，防止臭氣擴散。三是在沼液儲存池對沼液進行密封保存，防止臭氣擴散。

防臭墻試驗

秸稈墻過濾

3 運用實例

3.1 項目概況

牧原生豬廢棄物綜合利用試點項目位于河南省南陽市內鄉縣灌漲鎮后馬村、王店鎮宋溝村，項目于2014年10月申報獲批，2015年年底建設完成。項目總投資為2 509.97萬元。全部采用重力機械式干清糞，主要建設包括收集池、中轉池、沼液儲存池、排糞通道、排尿溝等土建部分，設備包括脫水器、脫硫器、厭氧罐、翻拋機等。

密封沼液壩

3.2 項目效果

項目建成后，通過近兩年的運行，該項目保證了50萬頭生豬廢棄物的正常處理，年產沼液6萬m3、沼氣20.98萬m3、有機肥0.38萬t，牧原公司通過對養殖產生的廢水進行各場區域的治理，將糞污變廢為寶，固糞收集后統一在有機肥廠加工成有機肥料，以內鄉為核心銷往周邊區域，用于生產高附加值農產品；沼液用于施肥場區周邊的農田，解決了旱地農田干旱缺水問題，提高了糧食的產量；沼氣發電，支持場區生產、生活的自用電，節省成本；病死豬統一進行無害化處理，產生的肉骨渣和油脂，用于高檔有機肥生產，整個試點項目解決了生豬飼養流程中所產生的糞污和病死畜禽等廢棄物的資源化利用問題，具有較高的生態和社會效益。

4 討論

“重力干清糞”概念是牧原公司在實踐中首次提出，目的是為干清糞處理工藝提供機械化作業。所謂“重力干清糞”就是規模化豬場全部采用全漏縫地板免水沖工藝，豬生活在漏縫地板上，排泄的糞便由腳踩踏，直接落入糞道，在整個飼養期不用沖洗豬圈，豬糞水的來源只有豬產生的糞、尿和最終沖洗、消毒圈舍的水。兩個飼養期之間對上一個飼養期產生的糞尿進行機械式干濕分離，大大減少沖圈次數，極大地節約了養殖用水。這與水泡糞工藝的最大區別是水泡糞日常清糞使用清水，而“重力干清糞”不用清水，糞尿產生即依靠重力離開豬舍進入儲存池，大大減少了糞污產生量并實現糞尿的及時清理；糞污離開儲存池即進行干濕分離和無害化并全部實現綜合利用，沒有混合排出。具備干清糞工藝所有基本特征，實質是一種機械式干清糞，在實踐中“重力干清糞”在生豬養殖廢棄物減量化、無害化處理和資源化利用方面均發揮著不可替代的作用。

4.1 在生豬養殖廢棄物減量化技術體系中的作用

重力干清糞工藝一般采用自動供料系統，可對飼料進行精細化管理，減少生豬自身排泄物量，達到減排目的。同時綜合節水技術的運用及沖水次數的減少，有效地控制了生豬已排泄物體積外源的增加，控制水的消耗量，減少環境污染。做到了生豬養殖廢棄物減量化排放。

4.2 在生豬養殖廢棄物無害化技術體系中的作用

對固體廢棄物無害化處理的作用：無臭式重力干清糞工藝由于在圈舍下直接堆積發酵，減少收集次數，便于收集運輸，圈舍下糞便可直接裝車運往有機肥場進行無害化處理，資源化利用。

對液體廢棄物無害化處理的作用：尿液經排尿溝流入外面收集池、中轉池、沉淀池；排尿溝流向與機械刮板機刮糞方向相反；機械刮板機所刮的糞直接堆積發酵，沉淀池糞污經干濕分離機后，干糞堆積發酵，液體通過暗道流入沼液發酵池；最后儲存在防滲漏的沼液儲藏壩內，用于肥料澆灌公司配套的生態林和溫室蔬菜，或用于不同季節澆施農田和作物。研究沼液灌溉技術，為養殖場周邊農戶鋪設農田灌網。

對氣體廢棄物無害化處理的作用：豬場惡臭氣味來源有三：一是豬舍內部糞便，二是干濕分離車間，三是沼液儲存池，因此除臭分為三部分。該工藝在設計時，充分考慮氣味影響，三種臭氣處理方式真正做到了對有害氣體進行收集，做到無害化處理。

4.3 在生豬養殖廢棄物資源化技術體系中的作用

便于豬糞肥料化：重力干清糞工藝最大的優點是免水沖，一個飼養周期內產生的豬糞直接堆積發酵，尿液中的水分一部分被發酵產生的高溫直接風干了，另一部分經重力作用通過柵欄自流到導尿溝。固體糞便添加一定的目標菌劑制成微生物肥料或顆粒化制作成有機肥，開拓農業肥料的新品種，生產有機生態肥料。同時液體經污水深度處理、系統處理，貯存于沼液壩，在需要時通過糞污還田的支農管網進行消納。

便于豬糞能源化：建造一定體積的沼氣池，將豬場廢棄物經收集后進入沼氣池發酵，得到的沼氣可作供氣供暖發電用。

“重力干清糞”工藝在實踐中運用正是具有上述優點而獲得廣大養殖場認同，經環保部專家現場考察，符合國家法規、標準技術規范要求，并以環辦函〔2015〕425號《關于牧原食品股份有限公司部分養殖場清糞工藝問題的復函》進行了批復，該模式得以全國推廣。

5 小結

重力機械式干清糞工藝解決了困擾大型養殖場的清糞難題，實踐證明，該清糞方式可滿足機械化、規模化生產需求，運用該工藝，通過對畜禽養殖廢棄物的綜合利用，既可創造經濟效益，又可分擔環保成本，是生豬產業集約化、規模化、機械化發展的必經之路，是生豬糞污防治的治本之策。□