浅谈一种猪场有机肥区的设计

张泽禹 杨占国 王永巍

（1、2郑州中粮科研设计院有限公司，河南 郑州 450053）

中国养猪历史悠久，猪种资源丰富，养猪数量、猪肉产量均具世界之首。近年来，规模化养猪产业迅速发展，养猪生产在农业生产中所占的比重逐年增加[1]。随着整个行业的兴旺蓬勃，猪场的设计如何适应科学规律、政策规范以及市场需求已经成为了各设计院的重点关注方向。

由于政府和社会各界对于环境保护的重视程度不断增加，“金山银山不如绿水青山”的口号已经深入人心。“绿色猪场”和“全产业链可持续发展”等概念必须在设计阶段就开始体现，其中关于猪粪的无害化处理尤为重要。

猪的排泄物包括固态粪便和液态尿液，这二者都是猪舍中有害气体和微生物的主要来源，所以清粪方式对于保证舍内环境是否达标十分重要。目前猪场主流使用的清粪工艺有干清粪（详见图1）和水泡粪（详见图2）。但是不管是通过刮粪沟达到粪尿分离（干清粪）还是使用污水处理设备进行固液分离（水泡粪），固态的粪便都必须通过科学的方式处理。

图1 干清粪刮粪机

图2 水泡粪提塞池剖面图

在粪便量小的前提下，可以采用“直接埋地法”，将粪便直接施入土壤中作为底肥，通过自然环境中的微生物氧化分解。但是随着养猪规模化的不断增长，一座猪场所产生的粪便量已经突破周边自然环境可以承受的上限，直接倾倒容易造成环境污染和疾病传播，必须选用有人工干预的“堆肥处理法”。通过大型罐体或深槽，利用好氧微生物（主要是细菌、霉菌、放线菌及原生动物等）分解复杂的有机物，过程中产生50℃-70℃的高温，可杀死病原微生物、寄生虫及其虫卵等。最终的产品是稳定腐殖土，无臭无污染。复杂的有机物被降解为易被植物吸收的简单化合物，成为高效的有机肥。

本文描述的是一种猪场有机肥区的设计方案。

1 有机肥处理区的组成

我院设计的有机肥处理区包含猪粪好氧发酵设备（以下简称发酵罐，详见图3）、有机肥成品车间（以下简称成品间）、原料暂存间（以下简称暂存间）三部分。

图3 猪粪好氧发酵设备

其工艺流程是采用装载机将猪粪放入发酵罐提升料斗中，由料斗提升装置将物料投入发酵室内。发酵罐出料口接出料皮带机，通过成品间墙上的预留洞口，将成品物料输送至车间内，再由装载机将成品物料转运至包装设备，打包完成后即可输送至场外。

暂存间是为了应对当突发事件影响到发酵罐电力供应时，为了不打断养殖猪舍的正常生产运转，可将经过固液分离的猪粪暂存至该单体建筑内。待发酵罐可正常运转后，继续完成上述工艺流程（详见图4）。

图4 工艺流程图

有机肥加工区配套有供电（动力和照明）、防雷、供水、排污、通风等系统。施工图包含建筑总图、给排水总图、电气总图、建筑单体（主要是成品间和暂存间）、结构单体、电气单体、暖通单体共七部分图纸。

2 有机肥处理区的设计要点

2.1 猪粪好氧发酵设备

一个完善的有机肥处理区，最核心的组成部分就是猪粪好氧发酵设备（发酵罐）。罐体数量的计算必须根据猪场的猪只品种、存栏量、清粪方式、发酵罐设备产量等因素综合确定。

比如猪只品种，一般健康猪的粪尿排泄量可参考下表[2]（详见表1）。

表1 猪的粪尿排泄量

参考以上数据，结合待设计场区的目标存栏量、饲养期，三者相乘即可得出产生粪便的总量。根据清粪方式的不同，比如干清粪就可以基本做到粪尿分离，而水泡粪通过排污管道输送至污水处理区后，经固液分离机可较精准的达到最适宜发酵的固液比。不同的清粪方式将影响到有机物的含量，也直接影响发酵处理的最佳含水率，此处不再赘述详细数据。最终确定待处理粪便量后，根据选取厂家及设备型号的不同，可得出发酵罐的数量。

2.2 有机肥成品车间

随着市场缺口的持续存在，养殖行业的发展潜力受到了社会各界的认可，越来越多的公司参与到养猪场的建设当中。竞争的加剧，迫使建设单位从设计阶段就要求工程师必须在满足工艺要求的前提下，尽最大努力降本优化。我院目前合作的这家建设单位，就对有机肥区的单体设计提出了相关的要求。

2.2.1 建筑专业设计

我院设计的有机肥成品车间室内标高为±0.000，室外标高为-0.300。单层丁类仓库，耐火等级为二级，屋面防水等级为二级。屋面板为0.5mm厚的单层压型钢板，檐口高度4.50m。单体1.20m以下标高设置矮墙，采用MU10烧结多孔砖（非粘土类），M5.0混合砂浆砌筑。以上为单层彩钢压型板。

屋面防水做法采用咬口式，压型钢板的横向搭接方向宜与主导风向一致，搭接不小于一个波。

建筑外门窗气密性能为7级，建筑外门窗抗风压性能分级为3级，水密性能分级为3级，保温性能分级为6级。

为应对大规模集中建设，设计阶段必须采用标准化的设计模式。成品车间轴线尺寸采用标准形式，山墙长度根据设备需求和结构受力建模计算，确定15.00m为最合适的长度。檐墙长度根据罐体数量的不同而变化，柱距统一为6.00m。一般一台发酵罐对应一个开间，也可根据当地有机肥市场需求量的不同，适当增加一个开间以便提升成品有机肥的暂存量。

成品车间根据生产经验一律不设窗户，门选用M3636成品钢制推拉门，另设M1024成品钢制平开门以满足消防需求。屋顶每两个开间设2个4000mm×1000mm透光板分列屋脊两侧以满足光照需求和1个直径500mm的无动力螺旋通风器位于屋脊正中。

成品车间皮带机穿墙预留洞口尺寸原则上选用1200mm×1200mm，洞底标高为1.20m，实际情况应根据不同厂家的设备工艺需求确定。安装设备完成后，洞口一般不做封堵，也可根据建设地点当地的气候条件，尤其是强风和暴雨情况，对洞口最适当遮蔽处理，以避免雨水进入成品间内，影响有机肥的品质。

2.2.2 结构专业设计

成品间单体结构形式采用单层门式刚架结构，基础形式采用独立基础结合地梁的形式，基础埋深-1.20m。结构安全等级为三级，结构设计使用年限为25年，建筑抗震设防类别为丁类。成品间采用柱下独基，地基基础设计等级为丙级。基础、基础梁、短柱等位置混凝土强度等级为C30，基础垫层选用C15素混凝土。

因微生物好氧发酵过程所产生的有机肥呈微碱性，成品间的单层彩钢压型板围墙和型钢梁柱为满足设计年限，必须考虑钢结构防腐要求。涂装工艺如下：

1）钢柱应进行热浸镀锌防腐处理，无特别说明时钢柱镀锌量不应小于440g/m2双面）。

2）除钢柱外的其余构件应涂刷环氧富锌底漆2遍，涂层厚度为60μm；环氧云铁中间漆1遍，涂层厚度40μm；环氧面漆2遍，涂层厚度50μm。涂层总厚度共150μm（涂层厚度为干膜厚度）。

防腐加工方法和技术要求应符合国家现行有关规范与标准的要求。

2.3 原料暂存间

根据猪场建设地点的用地红线面积和电力供应稳定情况，可选择单独建设一个暂存间单体或将暂存间和成品间合二为一。如果选择将二者功能合并到一个单体内，中间需设置隔墙一道。

因暂存间内所放物料的性质，决定了单体内气味会比较刺鼻。根据猪场所处的环境，尽量不采用直接机械通风的方式其余设计细节同成品间。可设置除臭系统。建设单位可根据实际需求，在暂存间内设置除臭系统。

2.4 好氧发酵设备

好氧发酵设备需根据设备厂家提资资料，确定尺寸、荷载等参数。不同厂家根据各自工艺不同，参数一般都不同。设计阶段一般只考虑发酵罐混凝土基础的设计。

基础处不设排污沟，仅卸料坑位置设置地埋管道，采用直径160mm的UPVC排污管就近引至污水管网。好氧发酵设备给水点位置、管径应根据厂家提资设置，管材同厂区其他场舍给水管材。

基础前硬化地面做法可以同养殖场道路做法，部分厂家还要求发酵罐和成品间之间也设置硬化地面。

基础钢筋砼顶板120厚，周边外圈设圈梁，梁板上平齐，板顶标高+0.300m；板下设C15素砼垫层。砖挡墙内素土夯实，夯实系数≥0.94。沿周边砖挡墙四角或沿长度≤@6m设构造柱，下锚入条基，上锚入圈梁内,以加强设备基础整体性。沿平台外圈砌砖挡墙（MU15普砖+M5水泥砂浆），不设内隔墙。基础采用砼条基，沿外周边挡墙设置，基底为室外下500mm。

3 有机肥处理未来的发展方向

随着养殖行业的快速发展以及社会对于环保要求的不断提高，养猪场的“零排”放已经成为各大养殖企业的目标，科学合理的将猪粪转化为有机肥现已是农业可持续发展的必然选择。

目前已经出现了通过改变有机肥内有益菌占比来适应特殊经济作物的靶向型有机肥；也有通过将无机肥（化肥）和有机肥相结合，进一步提高肥力的复合肥。但是不管未来如何发展，对于一家养殖企业，将猪粪变废为宝都是切实摆在面前的现实问题。建设有机肥处理区必将为养猪场带来巨大的经济效益、生态效益和社会效益。