构建环保型猪场与环境污染的综合治理

黄 怀 林 欣

（1.福州大学环境与资源学院 福州 350001；2.福建农林大学动物科学学院 福州 350002）

构建环保型猪场与环境污染的综合治理

黄 怀1 林 欣2

（1.福州大学环境与资源学院 福州 350001；2.福建农林大学动物科学学院 福州 350002）

养猪行业日益壮大，大幅度满足了人们对猪肉的需求，集约化养猪不仅加快了猪的生产养殖速度，更促进了养猪的发展。集约化养猪场的建设是猪场发展的开始和保证，建场的选址、布局和规划，需要经过严密的考察和研究。文中阐述构建环保型猪场与降低环境污染的营养措施，猪场粪污的处理模式。

猪场选址布局 猪舍设计 排水设计 降低污染措施 粪污处理模式

环境问题已成为21世纪最重要的主题之一，对于如何兼顾环境发展畜牧业，这给畜牧业带来巨大的机遇与挑战。猪肉在我国肉类消费中占的比重最大，我国的养猪业正以超过世界平均水平的速度发展，集约化程度越来越高，规模化猪场的建设是目前养猪业必不可少的规划，选址与布局是养猪生产的重要环境条件之一，是规模猪场建设的第一步。以节能减排和生态环保为宗旨，建设现代化、科学化、标准化的猪舍，从调整排水系统、营养调控、污粪处理等角度探索，处理由于养猪业带来越来越严重的环境污染问题。

1 猪场的选址

选址要严格按照GB/T17824.1-2008规模猪场建设这一标准来执行。基于环保角度，场址选址要考虑以下几个条件[1]。

1.1 符合环保要求和生物安全 符合环保要求和生物安全是新办牧场选址的前置条件。符合环保要求就是要考虑猪场对周边环境的影响，在考虑环保要求时，既要考虑新办猪场对周边村镇、河流、农田、大气等的影响，还要考虑当地环境的承载能力和自身的处理能力以及今后周边的发展可能对猪场造成影响[2]。猪场选址要符合国家质量监督检验总局发布的 《农产品安全质量 无公害畜禽肉产地环境要求》的规定。

1.2 地域与地形地势

1.2.1 地域 猪场场地选择较高的地势，有利于厂区污水、雨水的排放，使厂区内湿度相对较低，病原微生物、寄生虫及蚊蝇等有害生物的繁殖和生存受到限制，降低猪舍环境控制的难度[3]。因此，主场建筑的地域应选依山伴水，四周有天然隔离屏障（如河流、湖泊、山川），地势高燥，平坦，背风，向阳、稍有斜坡的无疫区；地下水位低，无洪涝威胁；同时还要考虑通风要好，切忌把大型猪场建在山窝里，以免因污浊空气的积累，导致场区常年空气质量恶劣。

1.2.2 地形地势 地形上要求开阔平整；地势要求较高、干燥、背风向阳、平坦、稍有缓坡。

1.2.3 土质 大多情况下，土质一般不作为主要考虑的内容，但是忽视土质因素可能具有潜在的危险。如场地土壤的膨胀性、承压能力对猪场建筑物利用期限具有很大的影响，进而会影响猪场的经济效益；土壤中存在的恶性传染病病原对猪群的健康则具有致命的危险[4]。因此，在选择场址时，对土壤情况不容忽视。

1.2.4 面积 规模化猪场所需占地面积主要取决于猪舍建筑面积，而猪舍建筑面积主要取决于饲养工艺。即使同样规模的养猪场，由于选用的喂料、饮水及清粪等工艺方法及设备的机械化自动化程度不同，猪舍环境控制水平不同，以及猪场地理位置和自然气候条件不同，都直接影响猪舍的建筑面积[5]。另外，猪场占地面积也与厂区建筑物布局、地形、地势有关，综合猪场与专业猪场、疏松型与密集型场区布局形式，占地面积会大不相同。场地平坦、方整或场地不规则、地势高低不平，占地面积也有较大的差别。同时要综合考虑生产、管理和生活区的实际需要与今后扩建、加工、屠宰、粪便处理、牧草种植与发展的需要，充分留有余地[6]。

1.2.5 建筑朝向 猪场良好的地势地形，可以让猪场建筑物能够处于最佳的建筑朝向，不仅有利于主场小气候的优化和改良，也可以让建筑面积有效利用率大大提高。朝向为南或南偏东、南偏西，在炎热地区为了避免西晒，猪舍朝向偏西不宜超过10°。猪场建筑合理朝向有利于最佳地利用自然通风和达到冬暖夏凉的效果。

1.3 水电交通

1.3.1 水资源和水质 不管以何种水源作为猪场的生产水源，都必须满足3个条件：水量充足；水质符合卫生要求；取用方便，便于卫生防护、净化和消毒[7]。规模化养猪场最好自建机井、水塔，以管道直通各栋猪舍，不用场外河流的水或井水，比较理想的水源应该是地下水。

1.3.2 电力资源 现代化程度较高的规模化猪场，机电设备较为完善。因此，在猪场选址时应选择距离电源较近的地方，以确保获得足够而且稳定的电力，并节省输变电费用开支。

1.3.3 交通运输 猪场对运输方面要求较严格，饲料（原料）、产品、粪污、废弃物等运输量很大，选址时除考虑能尽可能有利于饲料的就近供应、产品的就近销售、粪污和废弃物的就地利用和处理的条件外，还必须考虑交通运输，要力求方便，但应避开交通主要干道，防止主要交通干道带来的干扰[8]。大型规模猪场必须设净道和污道，净道主运饲料等投入品，污道主运肉猪和粪便，以避免交叉感染。

2 猪舍建筑设计的规划布局

猪舍设计的主题是：“冬季防寒保温，夏季防暑降温”。修建猪舍时，首先应考虑猪生长发育的要求，同时也应力求做到先进、合理、经济、适用，并能适用不同猪群特点的需求。不同的养殖模式，其设计与建筑必须遵循以下基本原则。

2.1 改善猪舍小气候环境 猪舍的小气候包括猪舍的通风、光照、温度、湿度等方面。但由于这些指标存在一定的矛盾，在实践中又得不到充分的落实，比如说密度，如果降低猪只密度，则意味着单位面积的产出减少；在冬季为了保持舍温，又造成了空气的污浊；夏季向猪体和猪圈冲水可以降温，但增加了舍内的湿度。解决这些矛盾，在设计每一栋猪舍时，要综合考虑所建猪场的规模、当地的地形地势、气候条件等多方面因素，必要时还要安装通风设备。

2.2 便于实行科学的饲养管理 生产管理特点是“全进全出”的流水式作业。所以，在建筑生态环保猪舍时首先应根据生产管理工艺确定各类猪栏数量，然后计算各类猪舍栋数，最后完成各类猪舍的布局，以达到操作方便、降低劳动生产强度、提高管理定额、保证养猪生产的目的。

2.3 封闭式饲养 规模猪场机械化程度较高，设备较先进，而敞开式或半开放式的建筑难以适应配置的需要。因此，在猪舍设计上必须采用封闭式建筑，采用封闭式饲养模式，同时，采用封闭式饲养模式还有利于防疫，有利于实现雨污分离[4]。

3 猪舍形式的设计

3.1 猪舍的基本结构要求 猪舍一般包括墙、屋顶、地面、门、窗、粪尿沟、隔栏等部分构成。墙要求坚固、耐用、保温性好，砖砌墙较为理想，要求离地0.8～1.0 m水泥勾缝抹面，以利于保温、防暑。有条件者可引进一些环保节能型材料，如屋顶采用进口新型材料，做成瓦楞钢房顶板，并夹有玻璃纤维保温棉，保温效果良好。地板要求坚固、耐用、渗水好。开放式猪舍的粪尿沟要求设在前墙外面，全封闭、半封闭猪舍可设在距南墙约40 cm处，并加盖漏缝地板，粪尿沟的宽度应根据舍内面积设计，至少宽30 cm。3.2 公猪舍的设计 公猪舍一般为单列半开放式，舍内温度控制在15～20℃。内设走廊，外有小运动场，以确保种公猪的运动量。公猪舍面积至少要8～9 m2，宽度和长度不应小于2.75 m。

3.3 空怀及妊娠母猪舍 常用的一种饲养方式是分组大栏群饲，圈栏结构有实体式、栏栅式、综合式三种。地面坡降不大于1/45，不要太光滑，以防母猪跌倒；妊娠母猪定位栏饲养，每圈1头，舍温要求15～20℃。圈舍内部结构合理双列分布的限位栏，限位栏大小依妊娠母猪体积设计，一般设定定位栏整体长220 cm、宽61 cm、高90 cm，管间距离20 cm[9]。3.4 分娩哺育猪舍 分娩哺育猪舍内设有分娩栏，布置多为两列式，舍温要求15～20℃。分娩栏采用单体栏，中间部分是母猪限位架，两侧是仔猪采食、饮水、取暖等活动的地方。前门上设有食槽和饮水器，供母猪采食、饮水。限位架后部有后门，供母猪进入及清粪操作[10]。

3.5 保育舍 关键是保温和通风，北方保温推荐用水暖地热，可以保证舍内恒温，比热风炉省煤、效率高。地面采用平地热+漏缝板。也可采取中间火炕的取暖方式，经济适用[11]。

3.6 生长育肥舍 育肥猪饲养密度大、生长发育较快、新陈代谢旺盛，所以舍内要保持良好的环境才能满足其生长。人工调控通风方式与猪舍本身建筑结构相比，对肥育猪场环境状况的影响更为显著。在夏季外界气温较高的情况下，人工调控环境的主要目的是降温。因此，最好采用通风方式：（1）即全天24 h打开风机和窗户进行通风。当外界气温不太高时，如天阴下雨等的情况下，还可以采用自然通风方式。（2）即夜间关闭风机但打开窗户[12]。

4 舍内排水设计

在冬季，因为天气的原因，猪舍保温与去湿通风是一对矛盾，为解决这个问题，首先要降低舍内的湿度，处理好粪便、尿液和污水的排放问题。

4.1 舍内粪便处理方式 舍内的地面设计，主要取决于粪尿处理方式。机械化清粪设备投资大，运行不太可靠，维修、更换配件费用高，生产经营成本较高。水冲式主要有3个缺点：一是冬季舍内湿度太大；二是浪费水；三是污水量大，不易处理[13]。与之相对，结台劳动力充足且相对低廉的特点，认为人工清粪方式是最佳途径。在每一列猪床的地面设计3%的坡度，倾向一侧的集尿排水沟，粪便主要在地面随时清除，残留粪渣实行3级截留，即集尿排水沟、沉淀池和化粪池集中清除。

4.2 集尿排水沟的设计 集尿排水沟的设计 （沟深、沟宽）应根据舍内猪群的规模来确定，沉淀池的大小和位置可依据舍的纵向长度布置在舍的中间或一端[14]。

4.3 沉淀池及舍外排水设施 沉淀池应按一次最大排水量来设计容积，同时应考虑工人清理沉淀物的方便。沉淀池用砖砌或砼筑均可，用水泥砂浆抹面，上盖铁篦子[15]。尿液与污水由沉淀池二级截留粪渣后经舍内排水暗管排出至舍外化粪池，进行粪渣的第三级截留[16]。舍内排水暗管坡度为1%，管径为Φ250的砼管或陶瓷管均可。舍外化粪池可选用标准化粪池的型号和做法，容积依据猪群的大小、化粪池抽排时间及次数来确定。

5 降低环境污染的营养措施

5.1 提高饲料转化率 通过提高饲料中营养物质（特别是氮和磷）的消化率和降低新陈代谢，减少营养物质的排泄。

5.1.1 原料的合理选择 首先要保证原料尽可能源于已认定的绿色食品、产品及其副产品；其次，要选购消化率高、营养变异小的原料；再次是要注意选择有毒有害成分低、安全性高的饲料，以减少有毒有害成分在猪体内累积和排出后污染环境。

5.1.2 加工制粒 试验证明，合理制粒可以改进饲料转化率，减少养分排泄。使用制粒日粮，氮的排泄量减少了5%。采用膨化和颗粒化加工技术，可以破坏和抑制饲料中的有毒、有害物质和微生物，提高养分的消化率，使粪便排出的干物质减少l/3。

5.1.3 添加酶制剂 饲用酶制剂能补充动物内源酶的不足，消除饲料中的抗营养因子，提高饲料的利用率和转化率。在猪的日粮中添加含β-葡聚糖酶的制剂，可显著提高日粮干物质、能量和粗蛋白的利用率。日粮中添加适当植酸酶，还可以提高猪对植酸磷和矿物元素的利用率[17]，同时可促进蛋白质和氨基酸的利用，降低粪便中N和P的含量，是减少环境污染有效途径之一。

5.1.4 添加合成氨基酸 猪日粮中广泛应用合成赖氨酸，其它合成的氨基酸也将逐步得到应用，从而减少氨的排泄量及氨的散发量，降低了堆放粪尿中其它臭味化合物的浓度。

5.1.5 添加酸化剂 酸化剂主要用于仔猪，通过降低消化道pH来影响仔猪对营养物质的消化作用和对蛋白质的消化和吸收，提高氮在机体内的存留，减少腹泻率及由腹泻带来的恶臭。

5.1.6 中草药添加剂 中草药添加剂含有多种营养成分和生物活性物质，兼具营养和药物2种功能。如在猪饲料中添加含5%精油的薄荷，日增重和饲料转化率分别提高6.5%～10.0%和12%～17%，并且还可降低粪便中氮的排出量。

5.1.7 微生态制剂 在猪日粮中添加微生态制剂，可增加营养、提高饲料利用率；同时在环保方面，微生态制剂可以清除粪尿恶臭，净化生态环境。微生态制剂中的有益菌通过对有机固体物质分解过程中产生的有害物质及分解产物进行发酵分解和合成，有效降低有毒有害物质的含量。

5.2 阶段饲养 阶段性饲养即根据猪的生长阶段提供适宜营养组成的日粮，是降低氮排泄量更经济的方法。近年的许多研究报道表明，根据畜禽不同年龄、不同生理机能变化及环境的改变配制日粮，可以有效减少氮磷的排放量[18]。

5.3 配制氨基酸平衡日粮 按照可消化氨基酸含量理想蛋白质模式，配合平衡日粮，降低粗蛋白含量，既节约了蛋白质资源又降低了氮的排泄，减轻对环境的污染[19]。

5.4 公母分饲 不同性别猪的营养需要是不同的，将公猪、阉公猪、母猪分开饲养可以针对它们不同的营养需要进行日粮配制，可以减少饲料浪费和污染，大大提高饲料营养的利用率。

5.5 减少铜、锌、砷的排泄量 目前，畜禽日粮中铜和锌的添加量绝大多数均超出其适宜需要量，原因主要是较大剂量的铜和锌可以起到降低腹泻、促进生长的作用。砷类化合物对动物有抗菌促生长作用，但砷的毒害作用和对生态环境的污染却不容忽视，如果大剂量长期使用砷类化合物作为饲料添加剂，将砷额外地导入生态循环系统，将直接影响人体健康和生命安全[20]。

6 猪场粪污的处理模式

6.1 沼气-还田模式 猪粪还田作肥料是一种传统的、经济有效的粪污处置方法，可以使猪粪尿不排向外界环境，见图1。猪粪尿、冲洗水施于土壤中，通过土壤微生物和植物的作用，将粪尿中有机物质分解转化成稳定的腐殖质以及植物生长因子，有机氮磷转化成无机氮磷，供植物生长利用，从而可以减少化肥的使用[21]。适用于远离城市、经济比较落后、土地宽广的规模化猪场。要求猪场养殖规模不大，必须要有足够的农田消纳沼液[22]。

图1 沼气-还田模式的工艺流程

沼气-还田模式的主要优势在于：（1）污染物零排放，最大限度实现资源化；（2）可以减少化肥施用，降低化肥污染；（3）能耗和运转费低，无需专人管理。但也存在以下问题：（1）需要有大量土地利用沼渣、沼液，因此，受条件限制，适应性不强；（2）雨季以及非用肥季节还必须考虑沼渣、沼液的出路；（3）存在传播畜禽疾病和人畜共患病的危险；（4）不合理的施用或连续过量施用会导致硝酸盐、磷及重金属的沉积，从而对地表水和地下水造成污染；（5）恶臭以及降解过程产生的氨、硫化氢等有害气体会对大气构成威胁[23]。

6.2 沼气-好氧处理模式 沼气-好氧处理模式（工业化处理模式）的畜禽养殖粪污处理系统由预处理、厌氧处理（沼气发酵）、好氧处理、后处理、污泥处理及沼气净化、贮存与利用等部分组成，见图2。需要较为复杂的机械设备和要求较高的构筑物，其设计、运转均需要具有较高知识水平的技术人员来执行[24]。适用于地处大城市近郊、经济发达、土地紧张、没有足够农田消纳粪污的地区。采用该模式的猪场主要使用水冲清粪，冲洗水量大。

图2 沼气-好氧处理模式工艺流程

沼气-好氧处理模式的主要优势在于：（1）占地少；（2）适应性广，不受地理位置限制；（3）季节温度变化的影响比较小。

沼气-好氧处理模式的缺点主要表现在：（1）投资大；（2）能耗高；（3）运转费用高；(4）机械设备多，维护管理量大；（5）需要专门的技术人员进行运行管理[25]。

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