畜禽養殖清糞技術進展及發展建議

張敬楊 謝佳偉 梁宇濤 劉建勇 李東明

1、河北農業大學機電工程學院 2、河北農業大學現代科技學院 3、河北農業大學城鄉建設學院

引言

隨著我國社會生產力的不斷提高以及農業生產勞動力大量向城市轉移，農業集約化發展進程不斷推進，并逐步演變成現代規模化養殖業。畜禽的清糞工藝是影響畜禽場糞污量、用水量、糞水處理難度及糞便資源化利用程度的重要環節。

1 傳統畜禽舍清糞工藝

1.1 水沖糞工藝

我國在20 世紀引入了水沖糞工藝，該工藝是處理糞污的早期工藝之一。該工藝的關鍵在于利用大量水對養殖區域的廢物或者污水進行沖洗，并引流到糞溝，然后用沖洗設備對糞溝進行沖洗，從而將各類污染物匯集在集污池。在廢物處置方面，該工藝具有較強的靈活性和及時性，有利于養殖區域的衛生管理，對于保持良好的養殖環境，維護工作人員健康都具有積極意義。不僅如此，通過利用該工藝，可以減少糞污處理的人力成本，推動養殖業糞污處理的自動化轉型。但是這一工藝的問題也十分突出，即需要消耗大量水資源，從而導致水資源浪費；在后期糞污處理過程中，固液分離后，干物質中養分含量低，肥料價值降低；污水中的大部分可溶性有機物仍然很高，增加了處理難度。

1.2 尿泡糞工藝

尿泡糞模式是在畜禽舍糞溝中注入一定深度的水，然后通過漏縫地板引流的方式，在糞溝匯集各類用水和糞尿，并經過長時間的浸泡稀釋，稱為糞液，然后將其排入化糞池。該工藝在有效清除畜禽舍內糞污的同時，減少了沖洗水量和人力成本，提高了豬場的自動化管理水平，設備運行和維護費用低[1]，使用該方法的糞污后續處理較簡單、成本較低，企業效益提高。該工藝的問題是雖然用水量有所減少，但還有較高的水資源浪費。由于糞污在豬舍內停留時間較長，會發生厭氧發酵，而產生一定量的有害氣體，如CH4（甲烷）、H2S（硫化氫）等，因此需要科學的通風系統為豬舍提供良好的環境[1]。

1.3 干清糞工藝

干清糞模式指的是通過人工方式或者機械方式，將飼養區域的干糞便分別進行收集清理，然后將液態污染物以沖洗的方式進行下水道分流。根據清糞方式的不同，可以將其劃分成人工清糞和機械清糞，前者指的是通過人力的方式完成干糞便的收集清理，這種方式對設備要求較低，而且無需電力支持，清理成本較少，可以達到固液分離的目標，從而減少有機物的流失，為后期處理奠定了基礎。但是這種干清糞工藝的整體效率較低，人力成本費用較高，而且強度較大，其缺陷十分顯著。機械清糞指的是通過刮糞板和鏟車等機械設備對飼養區域廢物進行清理的工藝模式。該清糞方式效率較高，可以減少人工耗損，但是該工藝維護成本也相對較高，需要投入較大資金來采購設備。

1.4 微生物發酵技術

在微生物發酵技術應用過程中，首先將微生物和其他材料進行混合和高溫發酵，制作有機墊料發酵床，然后將糞污放在發酵床上，利用微生物進行處理，以達到糞污零排放的目標[2]。微生物發酵床可以高效地將各種糞污處理，避免了水資源的大量利用，有利于減少水資源的浪費。該模式可以有效避免污染，而且節約了人力勞動成本，營造了良好的養殖環境，進而改善了養殖戶經濟效益。其缺點主要是豬的飼養面積大，增加了場區占地面積；菌種、墊料的來源和替代需進一步研究；夏季墊料產熱，溫度較高，不利于豬的健康。

2 新型畜禽舍清糞工藝

2.1 自走式牛場清糞車

本技術可以降低養殖成本，同時進行清理和運輸，有效避免了清糞時對環境的影響，保護了環境，對保證肉牛養殖行業的綠色健康發展具有重要意義，同時也兼顧了經濟效益及環保效益。自走式牛場清糞車創新之處集中在以下幾個方面：①采用無級變速系統，安全性和便捷性較高，設備轉換流暢，操作難度較低；②采取下沉后滑移結構，實現與輸送裝置的獨立運作；③拾取機構中撿拾輥葉片可調，極大提升了清理效率[3]。

2.2 螺旋絞龍式牛場清糞機

螺旋絞龍式牛場清糞機，主要由螺旋絞龍集糞機構、刮板輸送機構、六連桿位置調整機構和車廂組成，實現了牛糞的收集、輸送和運輸聯合作業。螺旋絞龍集糞機構的主要部件為旋向相反的兩段絞龍葉片，其對稱安裝在一根絞龍軸上，清糞機前進時糞污被收集聚攏，聚集的糞污被旋轉的絞龍刮削收集并向中部匯集輸送[4]。

2.3 豬舍糞污智能清掃小車

小車功能包括自動行走、板間清掃、無害驅豬、遠程通訊等，選用FX2N－32MR4AD2DA 型三菱PLC 為主控制器[5]。小車在自動清掃糞污的同時可以對豬舍內的有害氣體進行檢測并實現監控終端對小車的遠程操控，使生豬養殖清潔化、智能化，切實降低勞動力成本，減少人豬接觸，并提升了生豬產品產量和品質，提高了養殖效益，并能滿足環保要求[5]。本技術通過智能程序對清糞系統進行操控，降低管理人員的工作難度，為智能化養殖進入農村中小養殖戶家中打下了堅實基礎。

2.4 豬場自動清糞技術

利用BP 神經網絡構建糞污量預測模型，實時預測當前時刻畜禽舍內糞污量并及時進行清理，可有效降低糞污在畜禽舍內的累積和有害氣體的長時排放；豬場虹吸式清糞及轉運系統可提高規模化豬場的清糞效率、節約養殖場的勞動力成本，并通過結合不同地域氣候條件，優化了虹吸式管道排污系統的設計及安裝工藝；利用臺達DOPSoft2.00.07 和WPLSoft2.48 軟件研發的豬場自動清糞系統信息平臺軟件，提高了清糞效率、設備穩定性和維修維護效率，為降低豬場疫病防控風險提供了數據支撐，可以解決豬場清糞過程中因信息化程度不足而導致的數據獲取少、預警不及時和檢修頻繁進場等問題[6]。

2.5 家禽傳送帶自動清糞系統

近年來，家禽的多層立體疊層飼養在我國得到快速發展，采用各層網下傳送帶清糞不僅解決了禽與糞的及時分離難題，還實現了糞不落地、日產日清，顯著提升了舍內空氣質量。由于水禽糞便的含水量高，如何解決傳送帶清糞的防漏水問題是養殖業關注的焦點，水禽場高效清糞系統創新了對輥驅動，增加了敷膠工藝及自動糾偏機構，實現了聯動和可拆卸功能，大大改善了糞帶性能，延長了糞帶的使用壽命，清糞速度提高了30%～40%，解決了禽糞濕度差異造成的清糞潔凈度難題，有效提高了清糞帶的清潔度，降低了舍內禽糞的滯留時間。家禽場傳送帶自動清糞系統設計了清糞端刮糞板整體調節裝置和可拆卸刮糞板裝置，將多層刮糞板連接形成聯動裝置，確保多層刮糞板整體漲緊，方便清理刮板與糞帶之間的積糞[6]。

3 發展建議

3.1 規范行業標準

黨的十八大報告明確提出，要加快發展現代農業，增強農業綜合生產能力，確保國家糧食安全和重要農產品有效供給。畜牧業要在現代農業建設進程中，率先實現現代化。在圈舍建設、設施配置、標準化建設等方面都提升到了標準化養殖水平。但是，距離達到排污標準，還有很大的距離。畜禽養殖污染問題依然突出，應重視相關法律法規的宣傳，逐步增強養殖戶環保法制意識。其次，做好治污考察，通過環保、土地等的嚴格審查，嚴格進入養殖業門檻。

3.2 大力發展畜牧業機械化

目前我國積極推動農業現代化轉型，而提升機械化水平是其關鍵所在。我國現代科技實現長足發展為農業機械化轉型提供了保障，為傳統畜牧業轉型發展奠定了基礎。就現階段而言，如何控制畜牧業污染、保障相關產品質量成為各方高度關注的問題，而這一問題的解決關鍵在于機械化。要將新農業發展理念以及技術應用到畜牧業發展當中，發揮信息技術、生物技術以及自動控制技術等現代技術優勢，建立農牧循環發展體系，在種養結合的基礎上建立現代化社會服務體系，通過形成良好的物質循環系統，提升各項資源的利用水平[7]。

4 結語

畜禽的清糞工藝是影響畜禽場糞污量、用水量、糞水處理難度及糞便資源化利用程度的重要環節。本文主要對畜禽養殖清糞技術進行介紹，通過對傳統的畜禽舍糞污處理技術的分析，可知幾種處理方式都有其優勢和劣勢，隨著社會科技的不斷發展與進步，對畜禽糞污處理的自動化將是未來規模化養殖的必然趨勢。