规模化猪场粪尿的无害化处理

淡江华，冯燕平，段栋梁，王树华，穆秀梅，程晓亮，师亮

（1.山西省农业科学院畜牧兽医研究所，山西太原030032；2.大同县职业学校，山西大同037300；3.洪洞县畜牧中心，山西洪洞041600）

规模化猪场粪尿的无害化处理

淡江华1，冯燕平2，段栋梁1，王树华1，穆秀梅1，程晓亮1，师亮3

（1.山西省农业科学院畜牧兽医研究所，山西太原030032；2.大同县职业学校，山西大同037300；3.洪洞县畜牧中心，山西洪洞041600）

养猪业是我国畜牧业的支柱产业，在我国农业经济发展中占据重要板块。随着社会的发展和进步，环境问题已经成为人们关注的热点，而猪场废弃物是环境污染的重要来源。随着一系列环保法律法规的陆续颁布，生猪产业面临较大的环保压力，很多达不到环保标准的猪场被迫关闭。面对新的形势，必须加强猪场废弃物无害化处理技术的研究和推广应用，才能实现我国生猪产业的可持续发展。主要从我国养猪业环保问题现状、猪粪尿对环境的污染、规模化猪场粪尿清理工艺和无害化处理方式等方面进行综述，并提出相应的建议。

猪粪；规模化；环保；粪污处理；无害化；工艺

我国是世界上最大的猪肉生产和消费国，养猪业已是我国畜牧业的支柱产业，它对于农业经济发展、农村产业结构调整和农民收入的增加都发挥着巨大作用[1]。然而，随着我国养猪业朝着规模化、集约化发展的不断推进，所面临的资源和环保的压力也越来越大，这种压力不仅仅出现在规模化猪场，同样出现在规模小却相对集中的养殖小区[2]，养猪场所产生的环境污染主要是猪场粪尿的不恰当处理所造成的，不仅影响空气环境质量，也影响猪场周围居民的生活质量，如果不妥善解决，将严重影响养猪场在当地的去留问题。

本研究主要对我国养猪业环保问题的现状和猪粪尿对环境的污染以及我国规模化猪场常用的粪污处理工艺以及粪尿无害化处理方式的优缺点进行了综述，并提出了相应的建议，旨在为规模化猪场粪尿无害化处理、资源化利用提供参考。

1 我国养猪业环保问题的现状

我国畜禽养殖污染防治工作起步较晚，历史欠账比较多，污染防治政策不完善，技术推广不到位，粪污处理基础设施匮乏，造成了部分区域环境安全受到了严重威胁，对我国养殖产业的健康发展产生了一定的负面影响，畜禽养殖污染已经成为制约现代畜牧业发展的瓶颈[3]。近年来，我国政府对养猪业所产生的环境问题越来越重视，养猪业作为畜牧业污染最严重的行业备受关注，国家对养猪环保的要求越来越苛刻，与养猪相关的环保法也频频发布，其中，2015年1月1日发布实施的《中华人民共和国环境保护法》，被称为“史上最严”。法律规定，未达标的猪场被责令限期关闭或强拆，很多养猪户感叹“猪越来越难养了”[4]。在社会、政府及行业越来越严的环保高压下，养猪企业也真正开始注重解决养猪的排污和对环境的污染问题，猪粪尿的无害化处理也成为企业能否健康、可持续发展的重要关注问题之一。

2 猪粪尿对环境的污染

养猪业污染环境的废弃物主要有粪尿、污水及病死猪，其中，粪尿及污水占有绝对比例。一头育肥猪整个生产过程，排粪量为850～1 050 kg，排尿量为1 200～1 300 kg，一个万头猪场每年排放的粪尿大约为3万t，再加上冲洗水，每年可排放的污水及粪尿大约是6万～7万t[5]。据农业部统计数据显示，2015年我国生猪存栏量为3.9亿头，所产生的粪尿污水大约为23.4亿万～27.3亿万t。猪粪中含有大量病原微生物、药物及饲料添加剂的残留物，1 g猪粪尿中含有83万个大肠杆菌、69万个粪链球菌（又叫粪肠球菌）及一定数量的寄生虫卵，很多都是人畜共患病，这些病很有可能会通过猪传染给人类[6]，如此庞大的污染物若不能及时有效地处理，不仅会对水和空气产生污染，而且会严重威胁到人类的健康。所以，不能忽视猪粪尿排泄物给人类的生存环境和健康所带来的危害。

3 规模化猪场粪尿无害化处理工艺

目前我国有90%以上规模化猪场没有废弃物无害化处理措施，有些企业虽然已认识到了粪污处理的重要性，但是处理的方式相对落后，不能安全有效地处理，同样达不到无害化处理的效果，下面简单介绍几种目前我国规模化猪场粪污处理工艺。

3.1 水冲粪

主要是粪尿污水混合物进入漏粪地板下的粪沟，每天不断从粪沟端的喷头放水冲洗，冲洗的粪水顺着粪沟流入粪便主干道，再进入储粪池或者用泵抽吸到地面储粪池里进行处理。这种方式可以及时有效地清除猪舍内粪尿，保持环境卫生，减少粪污清理的劳动力投入，可以提高自动化管理水平，该工艺技术上不复杂，不受气候变化影响，但后期污水处理部分基建投资及动力消耗很高，耗水量大，固液分离后干物质肥料价值大大降低[7]。目前我国北方地区规模化猪场多采用这种清粪工艺。

3.2 水泡粪

是目前规模化养猪场采用最多的一种新型粪污处理工艺，主要是采用全漏缝地板，整个饲养过程中不用冲洗圈舍，粪水主要来源于猪喝的水和最终冲洗猪圈的水。此工艺可以定时、有效地清除猪舍内粪尿，产水量少，生产效率高，便于机械化操作。一个人便可以饲养育肥猪1万头，而且整个饲养过程中人一般不接触猪，减少了疾病的传播，利于环境控制。虽然粪尿在猪舍内停留时间较长，形成厌氧发酵，会产生一些有害气体，但是不得不说这种工艺是目前解决规模化猪场粪尿排放的比较好的方式。

3.3 干清粪

采用架空式的半漏缝和全漏缝的水泥板条地面，粪便由地板落入底下斜坡，每隔3～5 d对猪粪利用刮粪板或人工收集，运送到储粪池集中堆放处理[8]。这种方式可以及时有效地清除粪尿，保持猪舍环境卫生、无臭味，清理出的固态粪污含水量低，营养成分损失小，肥料价值高，便于高温堆肥或其他方式的处理利用，产生的污水量少，且其中的污染物含量低，易于净化处理[9]，这种清粪工艺达到了环保要求，也是我国政府提倡规模化养殖场采用的一种清粪工艺。

4 规模化猪场粪尿无害化处理方式

猪粪中含有丰富的氮、磷、钾和有机质，是一种良好的有机肥源，腐熟的猪粪不仅可以提高作物的产量和品质，而且可以增加土壤的有机质含量[10]。但猪粪中同时含有很多挥发性物质、病原微生物、寄生虫卵及重金属等，要作为真正的有机肥施于农田，必须进行发酵处理[11]，充分腐熟后，才可以安全的作为肥料使用。

4.1 堆肥发酵处理

堆肥发酵处理是将人工或机械收集的粪便与其他有机物如秸秆、杂草混合堆积，在好氧、嗜热性微生物的作用下使有机物发生生物降解，形成一种类似腐殖质土壤的物质的过程[12]。堆肥发酵属于好氧发酵，能有效杀灭病原菌和除臭，改善畜禽废物不良的物理性状，是当前畜禽废弃物无害化、减量化、资源化处理经济有效的重要途径之一，适用于各种规模的养猪场。猪粪堆肥发酵可以采用自然堆肥和发酵塔来堆肥。

4.1.1 自然堆肥这种方法适合小型养猪场。猪粪含水量高、碳氮含量低，不适宜单独堆肥，在粪便发酵前，可添加其他有机物如秸秆、杂草、木屑、树叶等混合堆积，调节猪粪中C，N比例及含水量。目前市场上有很多肥料发酵剂，在堆肥时加入发酵剂，缩短发酵时间，降低堆肥成本，一般堆肥发酵7 d左右，即可发酵完成，改善了传统的发酵方法启动慢、发酵不完全、易产生二次发酵的缺点。

4.1.2 发酵塔发酵这种方法适合中大型养猪场。使用固液分离机对收集到的猪粪尿进行固液分离，分离后的固体粪添加其他营养成分输送到发酵塔中，利用发酵塔密封隔热保温的塔体，为微生物提供必要的条件，通过好氧高温发酵,能够快速将湿的畜禽粪便除臭、杀虫、灭菌、蒸发水分等[13]，然后采取烘干、烘炒等方式进行处理，制成有机复合肥，液体也可掺入其他化肥制成液体肥料后直接为农田施肥，效率是自然堆肥的10倍以上。近年来，浙江农业科学院、上海农业科学院和华东师范大学等单位的科研人员在筛选快速腐熟微生物方面取得了较大成就，使猪粪腐熟时间大为缩短[14]。猪粪在发酵塔堆肥过程中进行无害化处理，达到有机肥料的相关标准，实现变废为宝，为养殖场增加一笔经济收入[15]，而且该过程不会产生废水、废气等对环境造成二次污染，具有占地少、发酵时间段、生产效率高等优点。堆肥发酵资源化利用工艺流程如下。

4.2 沼气发酵技术

沼气发酵属于厌氧发酵。主要是将猪粪污、垫料等有机物质放入发酵池或发酵罐里，在适宜的温度、湿度、酸碱度、碳氮比等条件下，通过厌氧微生物发酵作用产生一种可燃气体CH4（也就是常说的沼气），可满足猪场能源的需求，沼渣沼液符合GB 5084—2005《农田灌溉水质标准》要求的，可直接返田，不符合要进行二次发酵再返田，不仅可以促进植物生长，还可增强农作物的抗逆性，在提高农产品的品质方面具有很大的作用。

我国大部分县市都设有沼气推广部门，推进规模化猪场沼气工程迅速发展，沼气工程的应用不仅能改善猪场及周边环境卫生，减少疾病的产生，还能满足猪场能源利用。目前这项技术已经比较成熟，但是猪粪尿沼气发酵主要是依靠厌氧菌的繁衍和活动，受到环境条件的制约，推广起来受到很大的限制，比如在北方，冬天不产气，夏天产气比较多，有些猪场用不了，只能排放到空气中，发酵后沼渣、沼液的收集和运输不便，沼气池只进行沼气发酵一级处理，有机物降解不完等，造成了环境二次污染，而且建造沼气池需要占用较多土地，所以，猪粪尿厌氧发酵不能作为改善环境的唯一措施[16]。

4.3 发酵床养猪技术

严格来说，生物发酵床是一种养猪模式，是利用微生物处理猪排泄物的环保养猪技术，高效粪污降解菌以发酵垫料和猪粪尿为基质，实现对猪粪尿的降解转化[17]，其基本理念是实现畜禽废弃物“零排放”。最早起源于日本，我国从20世纪90年代开始不断做试验示范，朱洪等[18]研究结果表明，发酵床养殖发病率较常规养殖平均下降22.4%，减少了50%以上用工量，节约了82.1%用水量，猪日增质量率增加了7.23%，按万头规模养殖场推算，采用发酵床技术可向环境减排10.8万m3养殖废水，能减排粪尿21 600 t，节约成本10万元以上，实现了养殖效益与生态环境之间的协调发展。

虽然发酵床养殖模式解决了猪场粪污排放问题，明显减少恶臭，节约用水，减少肢蹄疾病、冬季保暖等优点，但在实际应用中，它的缺点不容忽视，比如不能很好的进行消毒，不能使用抗生素类药物，垫料来源不足、疾病难以控制等[19]，而且发酵床养猪对猪舍的环境温度、湿度及管理人员的技术水平要求非常高，所以，不能盲目地引进这项技术，要根据当地的猪舍建设、猪舍管理、垫料来源等因地制宜，设计适合的养殖模式[20]。

养猪业最理想的环境保护方式是养殖业、种植业、水产业的紧密联系，共同发展，在这种生态系统中，养猪实现了生态养殖，能源得到了充分利用，环境也能得到很好的保护，同时也会取得经济效益和生态效益双丰收，这种方式适合新建的大型养猪企业，当然更需要政府的大力支持。

5 小结

养猪行业所遇到的环保问题已是世界养猪业共同面对的难题，近些年环境保护、福利养猪、健康养猪的呼声越来越高，养猪企业所面临的压力是前所未有的，那种先污染后治理的时代已经一去不复返了，如果环评达不到法律标准，不用说养好猪，猪场存在与否都是问题，这也是养猪场必须面对的现实。任何一种清粪工艺和猪粪处理方法都有其缺点和局限性，不同地区、不同规模的养殖场要灵活选择清粪工艺和粪污处理方式，不可盲目照搬，新建养殖场建设初期要充分考虑粪尿污水的后处理问题，从保护生态环境的原则出发，运用生物工程技术对猪粪尿进行综合处理与利用，将种养合理地结合，形成物质的良性循环模式，促进农牧业全面发展，实现养猪业可持续发展[21]。

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Harmless Treatment on Scale Pig Farm Fecaluria

DANJianghua1，FENGYanping2，DUANDongliang1，WANGShuhua1，MUXiumei1，CHENGXiaoliang1，SHI Liang3
（1.Institute ofAnimal Husbandryand VeterinaryMedicine，Shanxi AcademyofAgricultural Sciences，Taiyuan 030032，China；2.Vocational School，DatongCounty，Datong037300，China；3.Animal HusbandryCenter，HongtongCounty，Hongtong041600，China）

The amount ofpigbreedingin China ranked first in the world.The pigindustryis the pillar industryofanimal husbandry in China,it is one of the main industries indispensable agricultural economic development in China.But in recent years,with global warming,environmental problems caused by the pig industry is paid more and more attention,and the pig related environmental protection law,world countries frequently publish,pig people face a hitherto unknown difficulties,if don′t deal with the sewage problem, many pigs can not meet the environmental standards are forced to close.Facing the new situation,it is necessary to strengthen the research and application of pig farm waste harmless treatment technology,so as to realize the sustainable development of pig industry in our country.This paper mainlysummarized fromthe pigindustryin our countryenvironmental protection situation,pigmanure pollution, large-scale pigmanure cleaningprocess and harmless treatment methods,and puts forward the correspondingsuggestions.

pigmanure;scale;environmental protection;sewage disposal;harmless;technology

10.3969/j.issn.1002-2481.2017.05.40

S828.4＋6

：A

：1002-2481（2017）05-0835-04

2016-11-01

淡江华（1980-），女，山西运城人，助理研究员，主要从事畜禽健康养殖及环境控制研究工作。冯燕平为通信作者。