山東省萊陽市豬場糞污處理與資源化利用典型案例分析

衣恒磊 ，劉迎春 ，于樹濤 ，邵 坤 ，王述柏

（1.萊陽市動物疫病預防控制中心，山東 萊陽 265200；2.青島農業大學動物科技學院，山東 青島 266109；3.青島市畜牧工作站，山東 青島 266109）

多年來，我國畜禽養殖業規模巨大，在提高農民收入、保障畜禽產品供應等方面發揮了重要作用，但隨之而來的糞污環境污染成為農業污染的主要來源之一。我國是養豬大國，2021年全國生豬出欄6.7億頭，糞污產生量巨大，按每頭出欄豬平均排泄糞尿量1.71 t計算，糞尿年產生量達11.457億t，因養殖規模大小不一，導致糞污處理模式難以統一，因此，發展適宜于不同養殖規模、不同地域環境特點的種養結合養豬模式，是實現養豬業可持續發展的必由之路。在現代畜牧業綠色環保發展要求的大背景下，推進畜禽糞污高效處理及資源化利用不僅可以實現新舊動能轉換，有效減少環境污染，助力我國“2030年碳達峰、2060年碳中和”目標，還可給企業帶來可觀的經濟收益，產生良好的社會生態效益。山東省萊陽市是全國首批實施畜禽糞污資源化利用整縣推進項目的縣市，萊陽市豬場以中小規模居多，自2017年項目實施以來，萊陽市鼓勵養殖場（戶）因地制宜，大膽創新，在生產實踐中探索出了針對不同規模畜禽場的切實可行的多種技術模式。文章調研并介紹了山東省萊陽市豬場糞污處理及種養結合資源化利用創新模式的一個典型案例，旨在為探討畜禽糞污處理及資源化利用高效模式提供借鑒和參考。

該案例是一個中等規模豬場糞污資源化利用實例。豬場位于萊陽市河洛鎮，是專業生豬育肥場，占地0.804 hm2，建有3棟豬舍，共2 400 m2，每批育肥生豬1 400頭，年出欄2 800頭。采用自動飲水、人工喂料飼養方式，豬舍溫度控制夏季采用濕簾+噴霧降溫方式，冬季采用地暖+暖氣片、沼氣爐供熱的保溫方式。

1 糞污處理及利用工藝流程

豬的糞尿及沖刷污水通過漏縫地板落入糞溝，采用刮糞板將其清理出舍外，收集貯存于舍外的地下集污池。對集污池的糞污先進行固液分離，固體部分采用堆積發酵方式生產有機肥，液體部分返回集污池，用排污泵經地下管道輸送至沼氣池生產沼氣，沼氣供豬場和農戶作能源使用，沼渣、沼液采用罐車運送到周圍菜園、果園或農田施用。

沼氣池由進料池、發酵池、沼液池組成，全部設置于地下，池上覆土，所占地域的上方建蔬菜大棚種植蔬菜，對沼氣池溫度進行調控，冬季在大棚內點燃沼氣燈提供二氧化碳和照明，采用沼液滴管對蔬菜施肥。具體工藝流程見圖1。

圖1 糞污收集及處理利用工藝流程

2 糞污處理關鍵技術單元及特點

2.1 糞污收集

豬舍內地面采用漏縫地板+水泥地面模式，豬糞尿全部落入地板下方的糞溝內，用刮糞板定時將糞溝內的糞污收集到豬舍外的集污池，集污池（120 m3）位于地下，上面封蓋以遮擋雨水。為減少舍內污水產生，豬場采用水盆+自動水位限位器（圖2）的新型飲水裝置。此單元的技術特點是采用機械清糞，減輕了勞動強度，提高了效率，避免了水沖糞、尿泡糞除糞法的糞污量大問題；舍內糞溝集糞、舍外糞池封蓋，完全實現雨污分流，干凈衛生，減少臭氣外排；采用節水飲水裝置，可減少飲用水浪費和污水產生量。豬舍立面結構圖見圖3。

圖2 水盆+自動水位限位器原理圖

圖3 豬舍立面結構圖（中間通道）

2.2 固液分離，雙渠道處理糞污

在集污池蓋板上安裝固液分離機，先對進入集糞池中的糞污進行固液分離，分離后的固體部分在堆糞棚內堆積、高溫好氧發酵生產有機肥，用于果樹施肥；分離后的污水排入集污池，然后輸送到沼氣池生產沼氣。此單元的技術特點是通過固液分離，可多渠道處理糞污，提高了糞污處理效率。

2.3 沼氣生產

固液分離的液體部分，采用排污泵通過地下管道自集污池輸送到沼氣池，在沼氣池厭氧發酵生產沼氣。沼氣池由進料池（200 m3）、發酵池（720 m3）、沼液池（200 m3）組成，三部分串聯相通，液態糞污依次進入進料池、發酵池厭氧發酵，產生的沼氣經過脫硫、脫水等凈化處理后使用，剩余的沼渣和沼液排入沼液池貯存待用。此單元的技術特點：糞便輸送方式效率高，實現徹底雨污分流；沼氣池分三部分，既相互聯通形成一個整體，又各自發揮不同功能，有利于沼氣收集、沼渣和沼液的排出，提高了沼氣生產效率。

3 糞污資源化利用關鍵技術單元及特點

3.1 沼氣利用

通過管道將生產的沼氣輸送到本場和周圍村莊農戶（共46戶）用作能源使用，管道長約1 300 m。沼氣的利用途徑主要有：本場生產生活使用；周圍村莊農戶做飯用；本場冬季豬舍供暖用；冬季蔬菜大棚沼氣燈用。此技術單元的特點是：1）多途徑利用沼氣；2）采用管道輸送沼氣，安全性高；3）使用地點以就近為原則，高效便捷。

3.2 沼渣、沼液利用

運用排污泵將沼液池內的沼渣和沼液混合物泵入罐車，用于豬場周圍農戶的果樹、蔬菜施肥。每年肥料化利用量達2 500 t。沼渣、沼液的具體使用方法：采用直接灌溉方式施肥，10 t沼渣、沼液混合物一次施肥0.033 5 hm2（果園）或0.067 hm2（作物），一年施肥1次。此技術單元的特點是利用豬糞便厭氧發酵生產沼氣后沼渣較少的優點，不對沼渣和沼液混合物進行固液分離，而是直接利用，可節省投資、便捷高效；用沼渣和沼液施肥，改善了土壤地力，減少了化肥的使用量，改善了水果、蔬菜的品質。

3.3 豬舍、沼氣池、蔬菜大棚的空間布局特點

豬舍依山而建，處于向陽坡；沼氣池建在豬舍南部，距離豬舍10～60 m；沼氣池設置于地下，池上覆土（土厚40 cm），所占地域的上方建蔬菜大棚（見圖4、圖5）。豬舍、沼氣池、蔬菜大棚在平面布局上距離緊湊、聯系緊密；在立體空間上，沼氣池與蔬菜大棚立體疊配，屬立體生態種養模式，溫度互補，符合各自生產要求。

圖4 沼氣池與蔬菜大棚疊配剖面圖

圖5 豬場平面布局圖

此技術單元具有多方面優點：豬舍位置向陽背風，有利于生豬飼養環境控制；沼氣池的地下設置有利于冬季保溫，糞污輸送距離短；沼氣池與蔬菜大棚立體疊配，冬季有利于保持池內溫度不過低（18℃以上），夏季由于有蔬菜遮擋陽光和土壤水分蒸發散熱，可有效減低地表溫度，使沼氣池內溫度不過高（30℃以下），從而使一年四季沼氣產量相對穩定（冬季產氣量占夏季產氣量的70%左右），蔬菜大棚與沼氣池的溫度互補效果見表1。沼氣池與蔬菜大棚建于同一地域，節約了土地。

表1 蔬菜大棚與沼氣池的溫度互補效果 ℃

4 效益分析

4.1 經濟效益

本案例的糞污收集及處理設施包括刮糞機、集污池、固液分離機、堆糞棚、糞污泵、輸污管、沼氣池、蔬菜大棚、沼氣凈化罐、沼氣管、沼液罐車等，共投資51.5萬元。每年糞污資源化利用的收益，包括有機肥、沼氣、沼渣沼液及蔬菜大棚的收益，可達8.78萬元，其中有機肥生產120 t，按每t 200元計，共2.4萬元；沼氣產6 500 m3，按天然氣價格2.9元/m3，共1.88萬元；沼渣沼液產2 500 t，按每噸10元計，共2.5萬元；蔬菜大棚種菜年收入按2萬元計。綜上，6年糞污資源化利用的收益，可收回全部糞污收集及處理設施的投資。

4.2 生態效益

本案例豬場產生的沼氣全部作能源使用，減少用煤2.4 t；有機肥、沼渣沼液還田，節約化肥使用費用約4.9萬元，改善了土質，提高了土壤肥力，提升了農作物品質；糞污實現全量收集、全量利用，達到了零排放、零污染，徹底解決了養殖污染問題；設施布局合理，節約土地0.040 2 hm2。

4.3 社會效益

本案例豬場生產的沼氣免費供本村農戶使用，不僅充分利用了資源，而且減少了村民對畜禽養殖的排斥，構建了和諧的睦鄰關系。

5 討論

目前，大型養豬企業基本實現了糞便的集中處理和資源化利用，但中小規模養殖場的糞污處理因運輸成本和生物安全防范等因素限制，無法實現集中處理，綜合利用率普遍較低，因此，發揮“產消同位”優勢、就地還田、發展生態養殖及實現農牧結合是降低其糞肥使用成本及提高利用效率的有效途徑。據報道，南安市建立了豬場糞污就地處理、就近資源化利用模式，在實施種養結合養殖模式時，構建了一套完善的豬場糞污閉環利用技術，如徹底分離雨水、污水，使用配套節水設備，實行全場干清糞等，較傳統清糞方式具有更好的經濟、社會和生態效益。劉福元等構建了豬場果畜一體化糞污資源化利用模式，對糞污進行固液分離，對固體和液體部分分別進行好氧和厭氧發酵，實現對豬場糞污的全程收集、無害化處理及循環利用，但存在前期投入成本較高及要求外界環境干旱、光熱充足等問題。黃麗君報道，豬場糞污使用的沼氣工程與異位發酵床技術處理在進行資源化利用中各具特點，前者利用沼氣發電能夠并網，彌補豬場自身電力損耗，發酵剩余的沼渣、沼液可以用作基肥和噴灑的有機液肥；后者可以實現糞污“零排放”，可生產優質有機肥，實現全部資源化利用。但前者存在設備投入高、技術難度大及后期運行成本高等缺點；后者存在因極端天氣、保溫不足等導致的“死床”、成本高和重金屬殘留等問題。

本案例對傳統的豬場糞污收集、處理以及沼氣生產程序進行了創新，采用水盆+自動水位限位器與豬舍漏縫地板配合使用模式，有效減少了飲用水浪費和污水產生量；糞污進行固液分離、發酵等處理后進行多渠道利用模式，提高了糞污利用效率和經濟效益，創新性地在沼氣池上方建造蔬菜大棚，建立了在空間上立體疊配的高效種養結合新模式，具有節省土地資源、節省熱能、高效種植等突出優勢，是適合中小規模豬場應用的成功模式，是綠色循環種養結合模式的應用典范，該案例為糞污處理及資源化利用模式在生產實踐中的應用提供了較好的借鑒價值。

6 結論

本案例是萊陽市一個中等規模豬場糞污高效處理及多渠道利用的典型案例，豬場采用水盆+自動水位限位器的新型飲水裝置，減少了飲用水浪費和污水產生量。對傳統糞污處理技術進行了創新：首先對糞污進行固液分離，采用高溫好氧使固態物發酵生產有機肥，用于果樹施肥；液體部分用于沼氣生產，沼氣池上方建造蔬菜大棚，在空間上立體疊配，沼液和沼渣用于蔬菜種植，沼氣用于豬場和周圍農戶能源，打造了科學的生態、立體種養模式，可實現糞污的多渠道資源化利用；實現了糞污全利用、零排放目標，做到了變廢為寶、物盡其用。