猪场粪污的管理——减量化与储存

猪场粪污的管理
——减量化与储存

魏国生 教授 黑龙江八一农垦大学

历任东北农业大学动物科技学院助教、讲师、副教授、教授（1988.7～2004.10），哈尔滨远大牧业有限公司副总经理、总经理（2004.8～2006.3），哈尔滨青禾科技有限公司副总经理、总经理、谷实农牧集团股份有限公司副总裁（2006.10～2014.3），黑龙江八一农垦大学动物科技学院教授（2014.12～）。现兼任中国畜牧兽医学会养猪学分会常务理事，东北养猪研究会理事长，中国林牧渔业经济学会养猪经济专业委员会副理事长，黑龙江省畜牧业协会副会长、猪业分会理事长。

1　养猪的目的

养猪的目的：①满足消费者的猪肉需求；②为投资者创造利润；③保持农牧业良性生态循环。现在看来，我们在这3个方面都阶段性地出现了问题。

2　养猪业造成的污染屡遭诟病

现在养猪业造成的污染问题屡遭诟病。之所以出现这种问题，我认为原因出于以下几个方面。土地，所以无处消纳粪污。即使现在有些地方采用合作社、种养结合，但是某一个政策因素可能都使粪污环节遇到很大的困难或障碍，比如现在粪污抛撒、施撒通常需要在收割以后和播种之前这段时间，但是有些乡政府、村委会要求农民秋收以后1周或半个月之内将全部秋整地处理完。但是，要把粪污施到田里去，必须在没整地、没翻地之前进行，或者把二者结合在一起，如果已经整地、翻地结束之后，将很难进行。

2.1畜禽粪尿价值认识不足，对它可能造成污染的危害估计不足

现在农民自家饲养少量的畜禽产生的粪便量并不大，但是也没有得到很好地利用。从理论上讲，自家耕种的土地完全可以消纳自养动物产生的粪污，但是并没有很好地利用，原因是农民现在基本上弃用农家肥，只用化肥，这是对畜禽粪尿认识的不足。

2.2源于我国人地矛盾、土地权属、经营体制等国情问题

像美国一样，非常简单、经济的方式对猪粪进行利用，在国内至少在土地资源上受限制。我们知道，中国有7%左右的耕地、22%的世界人口，无论是种植业还是养殖业，从比例上肯定不能与美国比。

另外，在土地的权属问题上，实行联产承包责任制，农田、耕地都分到一家一户去。规模化猪场没有自有

2.3选址不当、规模过大、超环境负荷

2.4环保投资不足、设施设备不完善

在养猪规模化的进程中，学习国外的先进养猪经验，学的最好的是饲喂设备，而在环控设备环节则能省就省，环保设备基本上完全省掉了。

表1　荷兰氨及粪肥处理成本（欧元）

2.5环保成本未纳入养猪经济成本

环保成本未纳入养猪经济成本，即生猪产品的价格竞争机制里不包括环保功能，我们在制定法律法规时，相应的应该考虑这方面问题。美国的养殖环境法规，针对规模化养殖场设施，国家有相应污染物排放清除许可、废物排放限量及标准。

丹麦：①为防止粪便污染，动物粪便要经过发酵处理后按规定的时间（春秋两季）施入农田；严格执行每公顷土地生猪承载量不超过42头，大约合每亩地2～3头。②法律限定农场面积和家畜的数量：每个农场饲养家畜的数量不超过500个动物单位（1个动物单位相当于1头奶牛或3头种猪，或30头生猪，或2,500只肉鸡）。当1个农场在达到250个动物单位时，相关部门或机构就要对其环境效应进行评估。

德国：①80%以上的农场采用种养结合，并尽量使用自家的废弃物。②土地载畜量标准：每公顷土地不超过2个奶牛单位（法定最高2.5个，1个奶牛单位相当于6头猪，或100只家禽）。

荷兰：环保成本占养猪成本的比例大约在14%～21%，养猪的成本大约335.4欧元，猪出售之后大约售价346.5欧元，也就是养1头猪利润大概10欧元，但是在粪污管理、废气管理和粪污处理利用上花费总成本的48～70欧元，占总成本335.4欧元的14%～21%。现在我们考虑猪的价格、成本、盈亏平衡点、猪粮比，是否考虑了环保成本，比如农业部定的1∶6的盈亏平衡点，是否包括环保成本在里面？

我们国内现在面临的污染问题比较严重，所以2014年1月1日开始实施的《畜禽规模养殖污染防治条例》将畜禽养殖业造成的环境污染问题上升到国家层面。这个污染条例规定了规模养猪污染条例，农户不受限制，因此养猪业如何与环保和谐相处的转型升级迫在眉睫。

3　猪场粪污的源头减量

以前，再我们面临的问题没有这么严重，法律法规并没有这么严格时，猪场粪污的源头减量问题没有人考虑或少有考虑，现在我们必须考虑，也是不得不考虑的问题。

3.1粪污处理的原则

减量化、无害化、资源化，所谓的三化原则。①减量化是降低粪污的处理负荷。②无害化、资源化。我认为猪场污水或粪污无害化处理不是不可能，但是确实是很难的事情，理想的做法是在不污染环境的前提下，实现粪污的资源化经济利用。

3.2猪场粪污的构成

猪场粪污的构成：猪粪、猪尿、猪饮水时撒落水、猪玩水、冲洗饮水（作业用水之一）、降温饮水、雨水（未实行雨污分流）。猪的粪尿产量从理论上基本上是固定的，当然季节、饲料结构、管理方式不一样，会有一定的变化，但是基本上可以使用一个参数。我们关键是控制猪饮水时洒落的水、玩水、作业用水。

3.3源头减量

3.3.1清粪工艺的选择 在整个猪场粪污管理的一系列问题中，首先涉及粪、尿、污水的收集问题，因此需要重视清粪工艺的选择。清粪工艺的选择：①涉及整个猪场设计、规划的核心问题。因为清粪工艺涉及地板、通风系统选择，地板是整个设备中的关键设备，猪是近地面生活或者在地面生活的。②涉及整个舍内环境、防疫（关乎猪）。不同的清粪工艺，舍内的环境是不一样的，传统的实体地面，舍内、栏内未干湿分离，饲养员清鲜粪，造成整个场内所有的点都连在一起，以舍为单位、以单元为单位的全进全出都做不到。③涉及人的作业环境、作业效率（关乎人）。④涉及粪污的后续处理（关乎粪污处理）。

图1　液泡粪沟示意图

图2　机械刮粪机示意图

表2　饮水器安装高度与流量推荐值

人工清粪是一种最落后的清粪方式，但是现在一些小规模猪场、农户还在采用，建议不要采用这种方式。20世纪80～90年代国内从国外引进了水冲清粪之后试用了一段时间，现在被养猪场弃用，被有关法律、法规禁用。现在比较好的清粪方式有：液泡粪（水泡粪、尿泡粪）、机械刮粪。机械刮粪又进一步分为粪尿污水一体式、粪尿污水分离式（国内在一体式基础上改进的）。

目前针对液泡粪、机械刮粪，我个人倾向于液泡粪，因为液泡粪系统可以使猪舍成为一个封闭的系统，便于环境控制。而机械刮粪法无论一体式还是分离式，先要纵向刮到猪舍一侧，然后横向刮到积粪池，最后可能通过翻斗或其他设备才能运出，导致整个猪舍系统是开放的，与外边是联通的，这样猪舍的环境控制不好做。

采用液泡粪必须采用全漏缝地板，必须配备相应的通风系统，如果仅仅采用了液泡粪系统，如果环控系统不配套，会导致舍内环境更加恶劣，因为在整个粪沟内产生的有害气体、湿空气都聚集在舍内，所以必须配套通风系统。

图3　悬吊安装的乳头饮水器

图4　饮水器安装位置

3.3.2猪饮水的管理 猪场粪污构成除了粪尿以外，另外一大项就是饮水，猪饮水时的撒落水或猪玩水，洒落到粪污中造成的。在整个饮水管理中涉及饮水器的类型，饮水器的安装位置、角度、高度，水的流速、压力，饮水器的安装方式，水位控制阀。S. Torrey（2008）做了试验，比较了压杆式、浮球式（这两种都可以理解成杯式饮水器）、乳头式饮水器对猪饮水撒落水的影响。这3种饮水器最后所有消耗水产生污水的比例分别是38.8%、56.1%、19.3%。J. M. R. Tavares（2014）用滚珠式、乳头式和杯式饮水器试验，无论是寒冷季节、温暖季节还是全期，3种类型的饮水器最后浪费的水差异非常显著，乳头式饮水器浪费的水最少，滚珠式饮水器浪费的水最多。Y. Z. Li（2005）使用乳头式饮水器，采用不同水的流速，监测产生粪污的比例，在生长猪和育肥猪上都显示，水的高流速产生的粪污比例高。使用乳头式饮水器，随时调整饮水器的高度，调整的依据是高于这栏猪最小的猪肩胛50mm，随时调整饮水器的高度较固定饮水器的高度，水的损失量要小；低流速的比高流速的损失量要小。所以最标准的是饮水器的高度要高于猪肩胛上高度的50mm，这样保证猪正好仰头喝水，导致饮水时洒落的水是最少的。

悬吊安装的乳头饮水器高度调整方便、可减少猪玩水的机会（图5）。

饮水器安装的位置（图4）：饮水器安装到某一位置时，可利用的角度。一些猪场把饮水器安到整个猪圈栏的角落，这样减少了有效的利用角度。水位控制阀可以用于单槽饲养的猪，比如妊娠母猪、哺乳母猪，也可以用在通常水槽或者食槽的生长育肥猪，可以做到饮水卫生同时，减少水的浪费。

3.3.3雨污分流 在猪场建设时，考虑生产区排水时通常仿造城市排水方式，通过边井加盖，然后经管道排走，最后统一汇到污水池。

整个猪场粪污、粪尿基本上是固定值，可以用一个参数估计，猪饮水时撒落水不可能杜绝，但是要是通过饮水器类型的选择和安装方式的选择、水流速度的控制等减量。冲洗用水采用液泡粪、全漏缝地板时只是在猪全部出栏时做一次清洗，这样产生的量非常少。降温用水方面，如果采用温控猪舍，这方面用水为0。采用雨污分流，雨水为0。所以说不同的处理方式导致年出栏万头的猪场每天产生的污水量低至50t左右，高达100t以上，不同的量对后期粪污的管理和储存，或后期的处理利用影响非常大。

4　猪场粪污的储存

4.1为什么要储存粪便？

第一，在气候条件适宜时发酵处理。生猪粪是不能直接施到农田的，必须进行发酵处理。第二，在土壤和气候条件都适宜时进行施肥。

4.2储存的方式

4.2.1户外储粪罐 通常是水泥结构或是内衬玻璃的钢板结构；粪便可用泵抽吸入罐或者靠重力流入罐内；在储存过程中需要进行定期搅动；可将罐盖上，以防臭气四散。

4.2.2土质储粪池（堤坝式池塘） 这种方式明显的优势是建造成本低于储粪罐，但是为了防止储粪过程中污染水源和土壤，需要调查土层情况并建造密封层，一种方式是在土质储粪池内衬水泥。现在国内用得比较多的是土质储粪池覆膜。安全膜和底膜防止雨水的渗漏，上面浮动膜的目的是防止雨水或天然降水降到储粪池，加大粪水的容积。整个粪水在底膜和浮动膜之间。这种方式是粪肥熟化、存储的首选。其原因是土建费用低、设备投资低、管理要求低。

4.2.3储存前的固液分离问题 固液分离可以从粪浆中分离5%～10%的固形物出来，固液分离可减轻污水后期处理负荷。但是任何问题都有两面性，如果用之生产沼气等会影响后期厌氧发酵时的产气量。另外，固液分离使得粪水处理环节增加。所以是否进行固液分离，是储存前分离还是储存后分离，与后续处理工艺有关系。如果是用于还田处理、种养结合，我建议不用分离，可以直接进行发酵。即使进行沼气生产，后面同样面临沼渣和沼液的处理和利用问题，所以一次直接进行粪浆的储存和发酵，然后配备相应的器具，比如运输的、施用的车辆和工具直接还田，这样才能实现简单和经济地利用。■

（编辑杨营整理）

图5　土质储粪池覆膜