生猪养殖粪污处理技术及应用探讨

莫仕顺

毕节市七星关区田坝镇农业服务中心,贵州 毕节 551715

0 引言

在“十四五”开局之年,农业农村部发布文件指出:应该优化养殖粪污处理模式,加强畜禽粪污资源化利用,着力开创“三农”工作新局面,以此实现农业农村现代化发展。该文件为生猪养殖粪污处理提供了新思路。本文分析了沼气池发酵技术、发酵床技术和生态循环养殖技术,对猪粪进行合理消纳,以此降低过量堆积导致的污染问题。

1 生猪养殖粪污产量以及粪污处理

1.1 粪污产量

以年出栏量20万头猪场实地调查为例,不同猪群粪尿产出量有所差异,通常情况下,每年成年公猪粪尿单产量最低为3.65 t/头,单产量最高为5.475 t/头,其中猪粪1.095 t/头;成年母猪粪尿单产量最低为4.38 t/头,单产量最高为6.57 t/头,猪粪为1.095 t/头;育成猪粪尿单产量最低为0.175 t/头,单产量最高0.245 t/头,猪粪产量为0.035 t/头;育肥猪粪尿单产量最低为0.935 t/头,单产量最高为1.375 t/头,猪粪产量为0.193 t/头。如果按照猪群数量划分,小型规模化养殖场200头猪全年粪尿产量约为913 t,猪粪产量约为219 t,大型养殖场生猪养殖数量超过10 000头,全年粪尿产量约为54 750 t,猪粪产量约为10 950 t。

1.2 传统粪污处理方式

在传统猪粪尿处理工作中,通常存在以下问题:①大量粪污堆积引发土壤、空气污染。猪粪作为可回收利用资源,利用现代微生物发酵工程技术对猪粪污进行堆沤,使粪便快速腐熟升温,最终杀死粪便中寄生的虫卵和病原菌,使粪便达到无害化标准,最终成为农家粪肥进行还田利用。该方法被家庭散养户、中小型养殖户普遍采用。但是在堆沤还田过程中,粪污产生量较大,养殖技术人员和养殖场户堆沤发酵速度远远低于粪尿产出速度,因此导致养殖场周围粪污大量堆积,引发空气和土壤污染问题。②粪污冲洗废水的排放导致水源污染。在废物资源收集之后养殖场内必然存在少量粪液、粪渣,为保证养殖场内清洁卫生,养殖人员须对无法收集的少量粪污进行冲洗,并将冲洗污水就近排放,如果养殖场附近没有河流、深坑,多数养猪户会在养殖场旁边挖排放池,排放池规格约为2 m×2 m×3 m。但经过冲洗的粪液未能经过杀菌处理,因此冲洗粪便排放出的废水中可能含有大量病毒、支原体和虫卵,废水经水循环系统,一旦流入周围河流和排放池将引发水源污染。③发酵罐处理方式利用率不高,资源回收利用率受限[1]。发酵罐处理技术属于粪尿清洁能源和处理模式之一,在收集粪污之后将其放置密闭发酵罐中发酵7 d左右,可以将有机固体废弃物转化为生物有机肥,通过腐熟、除臭、发酵等一系列工序,将废物资源还田使用,这一技术多用于大型规模化养殖场。发酵罐粪污处理技术与以上2种处理方法相比,后期维护困难,且前期建设成本比较高,不适用于小型、中型养殖场使用,因此,在多数农村地区推广和应用率不高。

2 生猪养殖粪污处理新技术及应用

2.1 沼气池发酵技术

在现代化农村发展建设新阶段,相关部门不断加强基础设施建设,强化农村生态农业生产方式,以此进一步实现资源节约与环境改善。沼气池是改变农村环境的一个重要途径,其具体应用要点如下。

2.1.1 选择沼气池建造类型

相关技术人员为家庭养殖户提供沼气池建设服务,3～5口的家庭构建6～10 m3沼气池。家用沼气池主要有罐式池、大揭盖水压式池、固定拱盖水压式池、分离浮罩式池等多种形式。当前多数农村地区更加适用的沼气池类型为水压式沼气池,该类型沼气池池体较圆、体积小、埋深浅,更加便于生猪粪便收集与打扫,可将粪便直接清扫到沼气池中进行发酵,且池体结构受力性能良好,成本低。

2.1.2 建造原则

在建造水压式沼气池时,为保证建池质量和使用寿命,应合理考虑土质选择池基。由于沼气池是埋在地下的建筑物,土质不同,疏松度也不同,密度和坚实度也具有较大差异,如果池基承载力不足,必然导致池体不均匀沉降问题,在后续使用中将可能引发漏水漏气现象。故在建造过程中,应合理考虑池子荷载,按照混凝土量计算,自身池重为2.5 t/m3左右,池内可容纳发酵原料约为1.2 t,拱顶覆土量约为2 t/m3,地基和承载力总和不能低于8 t/m3[2]。

2.1.3 工艺流程

①连续发酵工艺流程。该发酵方法更适用于大中型生猪养殖场,工艺流程基本控制参数有发酵温度、集料浓度、水力滞留期,发酵效果主要依靠调节以上几种参数来控制,整个发酵工艺流程可概括为“粪污收集→集水除渣→沼气池→沼气+沼液+沼渣”。在这一发酵工作中,由于前期水力滞留期和料液浓度不同,发酵装置中的有效容积也多有差距,通常情况下,我国南方地区根据沼气池全年水力滞留期试验数据,多将进料总固体浓度控制在6%左右,水力滞留期在45～60 d。②半连续发酵工艺流程[3]。该发酵工艺除了运用到猪粪便、粪水,还需要加入部分秸秆,整个处理工艺流程为“备料→配料→拌料接种→入池→加水封池→发酵产气→定期出料”,启动浓度一般不高于6%,且接种物一般占总量液的10%以上,发酵周期根据农业用肥情况而定,该方法与连续发酵工艺有所不同的是更加适合小型养殖场使用,对秸秆原料的需求量不多,预处理方法较为简单,进出料较为方便。

2.1.4 使用效果

改变农户传统的生猪养殖习惯,将沼液和沼渣通过微生物厌氧发酵,不断降解粪污资源,产生的沼气可用于并网发电与照明,沼液可制作为液肥喷施到林地与农田,沼渣可作为农家饲料和农药添加剂还田利用,可避免过度堆积与排放造成的土壤富营养化问题,真正实现猪粪的有效充分利用。

2.2 发酵床技术

2.2.1 制作发酵床

通常情况下,发酵床有地下式发酵床、半地下式发酵床和地下式发酵床3种模式[4]。其中,地上式发酵床在地面上砌成,只需要填入有机垫料即可,同时建有导流水槽,只需在饮水时不要将水流沾染到发酵床即可,同时保持圈舍通风良好,地窗离发酵床距离约为20 cm。半地下式发酵床向地面以下挖30 cm左右即可,地下式发酵床挖取深度更深,约为60 cm,之后铺好稻壳、锯木与菌剂,保持圈舍通风良好,地窗离发酵床表面40 cm以上。

2.2.2 垫料原料选择及配比

垫料选择材料由稻谷壳粉、桔杆树叶、杂草锯末、发酵床菌种或生物发酵床专用菌粉等组成。其中,稻谷壳粉主要起疏松透气作用,秸秆和树叶杂草可以使得垫料中有充足的氧气与空间,锯末屑主要功能是提高垫料保水性,并为生物发酵床专用菌粉提供微生物营养源。树叶杂草须切成3～5 cm长小段,垫料配比为水40%、发酵床专用菌粉3%、稻谷壳粉40%、锯末屑15%,必要时可添加2%米糠或酒糟,垫料用量按照170 kg/m2的猪体质量计算。

2.2.3 发酵

将发酵床专用菌粉倒入锯末屑、稻谷壳粉中浸泡,浸泡时间约为12 h,以此增强菌种活性,浸泡后放置24 h备用,之后倒入菌种稀释剂搅拌,搅拌时间不得低于3 min。在整个发酵期间,发酵物总水分不得低于10%,不得高于70%,以避免水分过高造成发酵失败产生臭气,等发酵物不滴水、落地即散时,即可视为发酵成功,之后将发酵物填充至发酵床中。

2.2.4 饲养密度

单位面积内饲养密度不能过大,否则将导致发酵物供给不足、发酵状态降低、粪污难以充分降解等问题,使得猪群摄食未经过微生物发酵的垫料,容易导致疫病发生,因此要想使得发酵垫料充分降解并消化粪污资源,应将密度控制在1.2～1.5 m2/头。

2.2.5 使用效果

该发酵方法主要采用微生物发酵处理技术,集土壤肥料学、环境卫生学、营养学、生物学等多种学科于一体,建立起一套良性循环的生态养殖体系,将猪粪尿废弃物转化为物质能量,从源头减少污染问题,是当前规模化养猪中一大亮点。

应用发酵床技术可以从源头解决畜禽废物污染问题,真正实现省料、省工、省水养殖目的,同时在整个生猪生长全周期实现粪尿零排放,且养殖全程无臭味,不会有蝇蛆出现,猪粪尿全部在垫料中充分降解,不需要向外排放粪便与污水,有助于维护养殖场周围环境质量。

2.3 生态循环养殖技术

2.3.1 构建有机生态循环链条

养殖技术人员还可以利用生态循环养殖方法,将生猪养殖、蚯蚓养殖、鱼类养殖相结合,其中猪粪收集经过腐熟发酵之后,杀除粪便中寄生虫与虫卵,可将发酵物喂蚯蚓,蚯蚓摄食猪粪之后喂鱼(蚯蚓含有丰富营养成分,其蛋白质含量与玉米秸秆等青贮饲料相比约高出6倍,是鳗鱼、泥鳅、黄鳝的最佳饲料),鱼池内池底物经过微生物处理,可添加到猪饲料中,以此在猪、蚯蚓、鱼之间构建有机生态循环链条。

2.3.2 养殖方法

1)猪粪收集发酵方法。猪粪收集发酵时可以通过堆肥发酵法,每2.5 t新鲜湿猪粪加入1 kg发酵剂,将发酵物按照5：1比例加入米糠或秸秆,调节碳氮比,发酵时启动温度在15 ℃以上,发酵物料水分控制65%以下,供氧与翻堆温度控制在75 ℃左右,发酵时间约为1周。

2)蚯蚓养殖方法。蚯蚓养殖方法有盆养法、池养法和土沟饲养法。本文主要以池养法为例,在室内外构建养殖池,池体用红砖砌成,规格约15 cm×50 cm×50 cm,为保持池内通气,外壁不抹石灰和水泥,池底可用水泥底板搭建,保证地面平实,洞口用铁丝网或塑料网遮盖,防止蚯蚓外逃或其他鼠类入侵,时刻保持室内潮湿阴暗。饲喂量为800 kg猪饲喂3 500条蚯蚓,以此确保蚯蚓生长繁殖[5]。

3)鱼类饲喂方法。每4.5 kg新鲜蚯蚓可磨出1 kg干粉,将干粉掺入鱼食中,掺入比例约为1：2.5,如果饲喂的是杂食鱼,还可能会吞噬蚯蚓粪,因此也可在鱼饲料中掺入蚯蚓粪,按照鱼食：蚯蚓：蚯蚓粪=4：2.5：1的比例饲喂,通过该方法可以拓宽饲料来源。

2.3.3 养殖效果与相关启示

该方法可有效节约养殖成本,可节省饲料3 000 kg左右,并提高猪粪消纳能力,降低粪污排放量,避免粪污大量堆积而导致环境污染问题。同时也应该注意,还可以利用鸡、猪、蚯蚓、沼气循环饲养新模式,饲养鸡只,鸡粪经处理喂猪(鸡粪处理方式与上文中猪粪堆肥发酵模式类似),猪饲养数量约为20头,同时建立面积约为鸡舍面积1/7的沼气池,池中投入料25～50 d更换1次,最长不能超过60 d,之后将猪粪腐熟发酵后喂蚯蚓,蚯蚓饲养量约为1 000 kg,之后将蚯蚓制作为药材销售,或者直接制作为蚯蚓粉(5 kg鲜蚯蚓约磨出1 kg蚯蚓粉)喂鸡,也可起到粪污资源合理利用的效果。

3 结束语

通过沼气池发酵技术、发酵床技术和生态循环养殖技术可以实现生猪养殖粪污的有效处理,提高对猪粪、猪尿的消纳能力,避免大量粪污堆积而导致的土壤污染、空气污染和水源污染问题。但是同时不能忽视养殖场所的消毒消杀,必须及时清扫养殖区域,才能最大化地避免由粪污处理不及时而引发的疫病问题,降低猪群疫病感染的概率。