規模化豬場糞污處理利用模式解析

王懷禹

（南充職業技術學院，四川 南充 637131）

統計顯示，我國每年養殖畜禽200 億頭只，產生糞污38 億余噸，再加上生產過程的沖洗水，實際排放的污水總量遠遠超過200 億噸，其中豬的糞污量超過15 億噸，實際污水總量80 億噸以上，如此數量龐大的糞污大部分未經任何處理就地排入江河、湖泊，導致水體污染、空氣污濁，影響土壤質量，造成了土地和水體富營養化，危及人畜的飲水安全和生命健康。這不僅制約養豬行業的生存發展，而且給周邊環境和居民生活帶來不利的影響，已經成為農業污染的主要來源和迫在眉睫需要解決的難題。

1 規模化豬場糞污來源

1.1 豬舍沖洗用水

清水沖洗和干清糞便工藝是豬場傳統的兩種清糞方式。清水沖洗，部分豬尿和豬糞會伴隨廢水一同排放，干清糞便工藝能夠盡可能地避免廢污直接排放到水體。根據統計數據水沖洗糞便工藝每萬頭豬每日排放沖洗水約200 t，年排放約7.3 萬噸；干清糞便工藝每日排放沖洗水約100 t，年排放約3.65 萬噸，如此巨大的排放量對環境造成的壓力是可想而知的。因此，國家相關法律法規都對廢污排放情況有所限制，規模化生豬養殖場廢污排放量上限見表1。

1.2 豬糞尿

糞便和尿液每天都會不斷產生，這是豬場糞污的主要來源。一般養殖情況下，育肥場每頭豬日產2 ～3 kg 的糞便，每年出欄萬頭肥豬就會產生約7 300 ～10 950 t 糞便；規模化種豬場排污量會更大（表2），如果處理不當就會對環境造成嚴重的影響。

1.3 惡臭

規模養豬場周圍空氣中出現的惡臭，主要來自豬糞便及未發酵充分的沼液引起。未經充分消化的蛋白質飼料隨糞便排出，這些糞便經厭氧發酵產生大量的氨氣和硫化氫臭味氣體，如果糞便水未及時清除或清除后未及時處理，將會進一步產生甲基硫醇、二甲二硫醚、甲硫醚、二甲胺及多種形式低級脂肪酸等惡臭氣體200 余種，臭味成倍增加。一般情況下，年出欄萬頭的育肥豬場，日均向大氣排放氨氣約38.16 kg、二硫化氨34.8 kg。

1.4 粉塵和微生物

在豬舍分放飼料、清掃地面、通風、除糞等過程中，不可避免要產生大量的塵埃。豬舍空氣中的微生物大多附著在粉塵粒子上，以微生物氣溶膠的形式懸浮于空氣中并且可以在空氣中長時間停留。由于空氣具有高度的流動性和擴散性，攜帶病原微生物的氣溶膠微粒可以在空氣中四處擴散，從而引發相關疾病的傳播。一般情況下，一個年產萬頭的豬場每小時可向大氣排放粉塵2.4 kg、細菌1.4 億個。冬季豬舍內的粉塵濃度可超標60 余倍，細苗總數超標1 300 ～1 700 倍，再加上季風等環境因素，這些潛在的病原體的影響范圍會不斷地擴大。

2 豬場糞污處理模式及應用

2.1 減量化排放模式

減量化排放模式即是在豬生產過程中，從源頭上降低糞污的排放量或將其減少到最低量。常用的減量化量生產模式有如下幾種。

2.1.1 “三改兩分”再利用模式

這種模式即改水沖清糞或人工干清糞→漏縫地板下自動化干清糞、改無限用水→控制用水、改明溝排污→暗道排污，實施固液分離、雨污分離，實現糞污減量化和綜合管理優化，疏通末端處理，利用關鍵接口，促進水資源、養分資源節約與循環利用。按照“三改兩分”要求，從源頭上削減糞污排放量。這種模式需要對干清糞系統進行改造，主要包括清糞溝的改造，配備糞便收集輸送設備等；進行雨污分離改造，配備固液分離設施；建設固體糞便好氧堆肥設施，主要包括：糞便暫存池、原輔料貯存車間、堆肥車間、堆肥槽、后腐熟車間，配備相應的堆肥處理設備和轉運設備等；建設污水收集與處理設施，主要包括：集污池、氧化塘、配備污水輸送設備等。這種模式主要適用于規模養豬場或養殖小區。

表1 規模化豬場廢污排放量上限

表2 規模化種豬場不同類別豬只日排污量 kg/d

2.1.2 日糧營養調控

一是在豬日糧中適當降低粗蛋白的含量，以減少氨氣的排泄量，同時，低蛋白日糧額外補充單體氨基酸可使糞便pH 降低，尿素酸化，進而也可減少氨氣的排放。試驗發現，飼喂低蛋白日糧可使空氣中氮含量降低15%左右；在育肥豬的日糧中每千克粗蛋白減少0.01 kg 時，豬舍的氨氣排放減少7%～15%。二是在日糧中添加一定量的粗纖維可有效減少糞污中氨的排放。O'Shea等試驗發現，日糧中粗纖維添加量由12.1%提高到18.5%，可使豬場氨氣排放減少40%。三是使用添加劑降低氮、磷的排泄量。據試驗，日糧中添加益生菌、非淀粉多糖酶、酸制劑、微生物添加劑（EM）、植物提取物、沸石等可減少氮的排泄量。O'Shea 等試驗發現在以小麥為基礎的日糧中添加非淀粉多糖酶制劑，可使氨氣排放降低15%～20%。研究發現絲蘭提取物中含有皂苷類等葡萄糖復合物，可有效抑制尿酶的活性并與氨氣結合形成化合物，如在日糧中添加0.01%的絲蘭提取物可使氨氣排放減少20%～30%，就是直接將其添加到糞便中也可使氨氣的排放量減少。研究證實益生菌能夠改善豬腸道微生態平衡，提高氮、磷表觀消化率，減少豬糞便中氮磷含量。史慧玲等研究發現，在保育豬日糧中分別添加0.5%的枯草芽孢桿菌、釀酒酵母菌和植物乳桿菌，能分別有效提高氮、磷表觀消化率33.14%和48.99%（P ＜0.01）。

2.1.3 發酵床養豬

發酵床養豬是通過墊料（鋸末、稻殼、秸桿等）和豬糞便協同發酵，快速轉化豬糞、尿等養殖廢棄物，消除惡臭，抑制害蟲、病菌，同時，有益微生物菌群能將墊料、糞便中的某些成分合成可供牲畜食用的糖類、蛋白質、有機酸、維生素等營養物質，促進豬抗病和生長。發酵床養豬分原位發酵床養豬和異位發酵床養豬兩種模式，前者豬床一體，糞便無需清理直接在原位發酵床降解實現零排放的目的，而后者是在傳統發酵床養殖基礎上進行改進，把養豬的地方和發酵槽分開，即異位處理糞便（圖1）。這樣墊料不直接與生豬接觸，豬舍免沖洗，糞便和尿液通過漏縫地板進入下層墊料或轉移到舍外鋪設墊料的發酵槽中，進行糞便尿液的發酵分解和無害化處理，經過一段時間后可直接作為有機肥料進行農田利用。異位發酵床養豬模式可以克服原位發酵床養豬模式中豬接觸糞污易造成寄生蟲和病菌感染的問題。

異位發酵床養殖模式中的關鍵點除了準確計算發酵床面積和控制糞污的濃度外，還取決于發酵床好氧發酵的條件（表3）。

2.1.4 高床養殖

高床發酵型養殖實質上是一種結合了原位和異位發酵床優點的養殖模式，本質上屬于異位發酵床養殖。高床發酵型養豬的豬舍可采用全封閉全溫控的雙層鋼和鋼筋混凝土混合結構建設，豬舍底層一般保持3 m 高，鋪放木屑等墊料，用于消納生產過程中產生的豬糞尿。墊料厚度約60 ～80 cm，采用翻堆設備定期（1 ～2 d）對墊料和豬的廢棄物進行混合翻堆處理，這樣不會產生刺鼻的氣味。豬舍二層為養豬生產設施，采用溫控通風設備，地面采用全漏縫地板，糞尿通過漏縫地板排到底層與墊料混合，經過半年到一年的好氧發酵腐熟可轉變成有機肥料，基本上解決了養豬廢棄物的污染問題。這種養殖模式雖然前期投資成本比傳統豬場高1.5 倍左右，但建成后運行成本低，加上有機肥銷售收入，經濟效益比傳統養豬好。

2.2 糞污資源化利用模式

2.2.1 糞污全量收集還田利用模式

該模式工藝流程見圖2。主要優點：糞污收集、處理、貯存設施建設成本低，處理利用費用也較低；糞便和污水全量收集，養分利用率高。主要不足：糞污貯存周期一般要達到半年以上，需要足夠的土地建設氧化塘貯存設施；施肥期較集中，需配套專業化的攪拌設備、施肥機械、農田施用管網等；糞污長距離運輸費用高，只能在一定范圍內施用。適用范圍：適用于豬場水泡糞工藝，糞污的總固形物含量小于15%；需要與糞污量相配套的農田。養豬場可自行還田或第三方服務組織糞污還田。

2.2.2 糞污專業化能源利用模式

該模式工藝流程見圖3，這種模式以專業生產可再生能源為主要目的，依托專門的畜禽糞污處理企業，收集周邊養豬場糞便和污水，投資建設大型沼氣工程，進行高濃度厭氧發酵，沼氣發電上網或提純為生物天然氣利用，沼渣生產有機肥農田利用，沼液農田利用或深度處理達標排放。模式主要優點：對養殖場的糞便和污水集中統一處理，減少小規模養豬場糞污處理設施的投資；專業化運行，能源化利用效率高。主要不足：一次性投資高；能源產品利用難度大；沼液產生量大集中，處理成本較高，需配套后續處理利用工藝。適用范圍：適用于大型規模化豬場或養豬密集區，具備沼氣發電上網或生物天然氣進入管網條件，需要地方政府配套政策予以保障。

2.2.3 污水肥料化利用模式

該模式工藝流程見圖4，養豬場產生的污水厭氧發酵或氧化塘處理儲存后，在農田需肥和灌溉期間，將無害化處理的污水與灌溉用水按照一定的比例混合，進行水肥一體化施用，固體糞便進行堆肥發酵就近肥料化利用或委托他人進行集中處理。模式主要優點：污水進行厭氧發酵或氧化塘無害化處理后，為農田提供有機肥水資源，解決污水處理壓力。主要不足：要有一定容積的貯存設施，周邊配套一定農田面積；需配套建設糞水輸送管網或購置糞水運輸車輛。適用范圍：適用于周圍配套有一定面積農田的規模豬場，在南方宜使用厭氧發酵生產沼氣等無害化處理，在北方宜直接使用氧化塘貯存，在農田作物灌溉施肥期間進行水肥一體化施用。

2.2.4 污水達標排放模式

該模式工藝流程見圖5，養殖場產生的污水進行厭氧發酵+好氧處理等組合工藝進行深度處理，污水達到《畜禽養殖業污染物排放標準》（GB 18596-2001，其中COD 低于400 mg/L，NH3-N 低于80 mg/L，TP 低于8 mg/L）或地方標準后直接排放，固體糞便進行堆肥發酵就近肥料化利用或委托他人進行集中處理。該模式主要優點：污水深度處理后，實現達標排放；不需要建設大型污水貯存池，可減少糞污貯存設施的用地。主要不足：污水處理成本高，大多養豬場難以承受。適用范圍：適用于養豬場周圍沒有配套農田的規模化豬場。

2.2.5 生態循環養殖模式

生態循環養殖模式可實現養豬產業的綠色、可持續和健康發展。該模式實質上就是實行種養殖結合，植物和動物協同發展，實現生態平衡。沼氣工程是生態循環養殖模式的核心技術，常見的模式是將糞尿發酵出的沼液沼渣用于農作物的肥料、魚塘的餌料，沼氣生產量大可以發展電力供應。如我國江蘇省普遍采用“畜－沼－作物”農業生態循環模式。隨著科技的發展和養殖技術的提高，生產實踐中有“豬－沼－生物（魚、蛹蛆）－果（糧、林、菜、草）”等多種模式巧妙結合，實現資源利用最大化，效益最大化。在生產實踐中，養豬場通常是把幾種糞污處理方法結合起來使用，最終實現化廢為寶的目標，實現生態循環。經過近十幾年的改革發展，基本建立了以沼氣處理為紐帶的農業生態循環模式。

3 結語

規模化養豬場糞污處理和資源利用是生豬養殖業可持續發展的基本要求，現行國家推行豬場治污方案，仍以達標排放（污水處理系統）及資源再生（有機肥制造技術）方案并行。但若在解決環保問題的前提下，“資源再生”（創造經濟效益）當然優于“達標排放”（資源浪費）。若“資源再生”技術成熟，“達標排放”作法自然不應被允許。由此而論，能夠就地（在豬場內）、直接處理含水率80%以上糞污液（目前國內無論產業或研究機構極少能做到），實現零排污水及有害氣體，且創造優質、低成本的有機肥料技術，便是我國必須與必然的發展方向。

表3 異位發酵床好氧發酵條件參考取值

圖1 異位發酵床養豬模式示意圖

圖2 糞污全量收集還田利用模式示意圖

圖3 糞污專業化能源利用模式示意圖

圖4 污水肥料化利用模式示意圖

圖5 污水達標排放模式示意圖

參考文獻（略）