規模豬場生態循環模式的研究與建設實踐

劉定發 郭霄峰 劉 凱 于國安

（1華南農業大學獸醫學院，廣東廣州 510640；2汕尾市金瑞豐生態農業有限公司，廣東汕尾 516400；3汕尾市現代畜牧產業研究院，廣東汕尾 516400）

目前規模化養豬出欄的比例已超過40%，并且具有標準化生產、產業化經營、規模化管理特點的規模化養殖的比例還將繼續提高。《全國生豬生產發展規劃（2016-2020年）》指出，到2020年規模養殖比重達到52%。生豬養殖規模化、集約化發展已成為必然趨勢。但同時規模化生豬養殖也成為農村面源污染的主要來源，全國生豬糞便產生量2015年超過6億噸，僅廣東省就達到877萬噸。2016年的中央財經領導小組第十四次會議和2017年中央1號文件強調要加快推進畜禽養殖廢棄物處理和資源化，力爭在“十三五”時期，基本解決大規模畜禽養殖場糞污處理和資源化問題。大力推行高效生態循環的種養模式，加快畜禽糞便集中處理是必然趨勢。

1 發展生態循環模式的意義

實行種養結合的生態循環農業模式是解決養豬與環境污染這一矛盾的有效手段。通過豬場正確選址、科學布局，全封閉和內環境控制，制定飼料配方提高飼料中蛋白質的利用率，降低氨氮排放；采用密閉管道輸送有機肥并以微噴灌方式精準施肥，提高水分利用率，降低有機肥使用量；針對不同作物開展測土配方施肥，分作物設計配方，補充微量元素，避免使用作物不需要的元素而對環境造成污染，有效解決生態循環農業模式下規模豬場的關鍵共性問題，發展形成“規模養殖-禽畜糞便-有機肥-作物種植”的現代生態循環農業模式，有利于促進污染物減排，改善農村人居環境，引領畜禽養殖業轉型升級和健康發展，對于保護生態環境、遏制愈演愈烈的面源污染，進而保護人體健康具有十分重要的現實意義。

2 當前國內外同類研究的現狀

生態循環模式是世界現代農業發展的新趨勢。在國外，許多國家都已經開展了各具特色的循環農業發展模式。其中歐盟的綜合型循環農業模式嚴格限制化學品的投入，控制廢棄物排放，推行輪作間作和農牧結合，施用有機肥等；美國實行高新技術型循環農業模式，利用高新技術實現以最少的投入獲得高收益和高產出；日本的環保型循環農業特別強調在保護產地生態環境的前提下注重提高農產品質量。生態循環農業是農業生產發展到現階段的最好選擇。在發展農業生產的同時，為了保護環境、防止污染，國外采取最多的方式就是農牧結合，通過糞污還田實現資源化利用。例如美國一般采取水泡糞的方式養豬，養豬場的糞污用罐車或者通過輸送管道歸還農田，用作有機肥。國外采取農牧結合模式的前提是明確規定了養殖場必須配套的土地面積。

目前，國內也形成了各具特色的豬－沼－果、豬－沼－菜、豬－沼－魚等生態循環農業模式。廣東省正在從環境友好型種植業與牲畜廢棄物管理兩方面進行治理，針對農業面源污染源頭、過程與末端進行控制。種植業方面，主要采用化肥減量控污、農藥減量控害等措施來降低化肥與農藥施用量并提高其利用率；養殖業方面，通過無害化處理與生態利用牲畜糞便、尿液，通過將牲畜糞污變廢為寶，并減少有害排放，極大地降低總氮、總磷、氨氮、COD等對環境的污染。

3 生態循環模式存在的共性問題

規模豬場的生態循環農業模式在我國剛剛起步，各地都在積極探索。近年來，各地在投入減量與清潔生產、污染治理與廢物利用方面積極探索和實踐，特別是在基于規模豬場的生態循環農業發展模式方面取得了重要進展，但也存在如下關鍵共性問題：（1）飼料中營養元素的利用率、抗生素和重金屬的超量添加造成的污染等。例如飼料中蛋白質含量超過動物需要量、飼料蛋白質品質不佳或者氨基酸的比例不合理而降低飼料氮素的利用率，既增加了農業資源消耗，又增加糞尿中氮的排泄量。（2）生豬養殖和有機肥生產過程中產生的惡臭對周圍環境造成嚴重污染。（3）雨污不分流、干濕不分離導致糞污產生量大，難以處理回用。（4）種養規模難以協調，肥料分布不均易對根系造成傷害，種植規模過大，養殖污水難以滿足灌溉要求；種植規模過小，氮磷等養分不能被作物充分吸收。（5）作物對各種養分需求不同，氮磷等部分養分過多易造成污染，而微量元素不足易影響作物生長。面對上述問題，必須堅持“生態設計、清潔生產、循環利用”的發展理念，開展規模豬場清潔生產關鍵技術研究與工程應用，有效解決生態循環農業模式下規模豬場的關鍵共性問題，發展形成“規模養殖-禽畜糞便-有機肥-作物種植”現代生態循環農業模式。

4 生態循環模式的建設實踐

筆者項目組針對規模化豬場安全高效清潔生產技術缺口，通過產學研合作，做了如下工作：一是開展了抗病育種和生態健康養殖技術研究，形成一套科學、有效的技術與管理體系，該體系具有生產效率更高、設備利用率更好、減少人工等諸多優點，實現了環保、節能、高效、安全等特點；二是創新了規模化豬場糞污高值化利用和安全清潔生產工藝，核心是沼渣和沼液的利用，解決了目前沼渣沼液有機肥就地消納易造成二次污染的難題，實現規模養豬糞污的安全清潔生態利用；三是結合本地區生豬、沼氣、茶葉、沉香、火龍果等產業特點，進行了“豬-沼-茶（果）”等模式的研究和示范，創建了“豬-沼-茶”“豬-沼-果”“豬-沼-藥”三種生態循環農業模式，成功解決了規模化豬場安全高效清潔生產的關鍵共性問題，為規模豬場建設生態循環農業提供了技術支持和模式參考。

這一模式的關鍵點是針對目前生豬規模養殖存在糞污無害化處理與資源利用化程度不高的問題，采用“固液分離-厭氧發酵-強化絮凝-接觸氧化-類Fenton催化消毒”工藝處理糞污，沼氣經凈化后供食堂炊事、發電等用能，沼渣、沼液被加工為有機肥，實現糞污資源化利用。該工藝中，根據養豬場污水水質特性及排水狀況，在污水處理工藝前端設置固液分離段，以利糞便與污水初步分離，減少污水處理量，同時分離后的糞便和人工清除的糞便作進一步堆積發酵處理后，加工有機肥出售。分離后的污水經格柵攔截后，進入沼氣池，有機物被微生物分解為沼氣，經凈化后供食堂炊事、發電等用能，沼渣、沼液被加工為有機肥；沼氣池出水采用淀粉基絮凝劑進行強化絮凝，去除色度、懸浮物和COD，提高曝氣效果，減輕污染負荷；分離后的污水再依次進入曝氣池、二沉池、厭氧池、接觸氧化池，進一步脫磷、脫氨處理后，主要降解指標COD、BOD、NH3-N去除率可超過98%以上，出水經類Fenton產生的羥自由基作用，高效、快速、徹底殺滅大腸桿菌和各種病原微生物，保證廢水安全回用，從而實現糞污的資源化利用。