加强规模猪场固体粪污处理设施建设规范助力乡村振兴

□文/张艳玲 李菲 刘晓旺

2020年习近平总书记在第75届联合国大会上和气候雄心峰会上均提出中国CO2排放力争于2030 年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。联合国粮食及农业组织（FAO）估计，全球18%的温室气体排放源于畜禽养殖业。因此，减少碳排放不仅是养殖业可持续发展的基础，也是实现“双碳”目标的关键。加强规模猪场粪污处理设施建设规范是实现降碳减排的重要环节之一。

一、加强粪污处理设施建设的必要性

（一）生态环保要求

传统的养殖业多是养殖户自发的，养殖数量则随市场需求而变化，因此出现养殖业的布局不合理、种养脱节。20世纪90年代以来，养殖业迅猛发展，建设了好多规模不等的猪场，由于没有对粪污处理设施同步设计、同步建设，导致粪污未进行无害化处理和有效治理，就直接排放或作为粪肥直接使用，随着养殖规模的逐渐增加，粪污数量也迅速增加，且表现出粪污集中，无法自然消耗，造成环境污染、增加疫病风险。2013年国务院第643 号令《畜禽规模养殖污染防治条例》提出要推进畜禽养殖废弃物的综合利用和无害化处理。2017年国务院办公厅《关于加快推进畜禽养殖废弃物资源化利用的意见》（国办发［2017］48 号）提出全面推进畜禽养殖废弃物资源化利用的要求。2017年农业部印发了《畜禽粪污资源化利用行动方案（2017-2020）》，行动方案中根据我国畜禽养殖现状和资源环境特点，对一些养殖重点区域提出了畜禽粪污资源化利用的技术模式，提出以种养结合、农牧循环、就近消纳、综合利用等原则。

（二）养分资源利用价值

我国畜禽粪尿产生量很大，虽然不同研究者估算的粪尿产生量各有差异：如石晓晓等估算2015年规模化畜禽养殖粪污产生量为3.834×109吨；侯胜鹏估算结果为31.584 亿吨。但是总的结论就是我国畜禽养殖粪污产生量很大。

畜禽粪尿中含有大量的营养成分，因此畜禽粪尿的养分利用价值较大。畜禽粪尿养分利用价值可以分为直接和间接2 个方面。直接价值：畜禽粪尿中含有丰富的氮、磷、钾，可以还田利用，代替化肥。侯胜鹏得出，2015 年我国畜禽粪污中氮（N）、磷（P2O5）、钾（K2O）养分总资源总量分别达到1478.0 万吨、801.0 万吨和1453.9 万吨。按折纯法计算，2015 年全国化肥消耗量6022.6 万吨，氮肥2361.6 万吨、磷肥843.1 万吨、钾肥642.3万吨、复合肥2175.7万吨。畜禽粪污全量还田理论上可以减少氮、磷、钾肥施用的量分别为37.3%、87.6%和65.9%。但目前我国养分利用比例为化肥占75%，有机肥占25%（其中来源于畜禽养殖的占20%），而欧洲国家目前的养分利用比例为化肥50%，有机肥50%。间接利用价值：畜禽粪污作为有机肥料代替化肥，可以改变土壤中的生物群落，使得土壤中的生物群落更加丰富，有助于改良土壤结构，能使土壤有机质含量提高，提高植物产量。

（三）能源利用价值

能源利用主要指畜禽粪污通过厌氧发酵产生的沼气的利用。养殖的规模化和集约化使得养殖密集的地区粪污产生量，超过了当地的土地承载量，如耿维研究表明：2010 年全国单位面积农地氮磷平均负荷为43.73 千克/公顷（吨N）和9.16千克/公顷（吨P），北京等6省市农地氮磷负荷超标；全国畜禽养殖环境容量为129.56 亿头猪当量（以N 为基准），159.74 亿头猪当量（以P 为基准），全国约有20 个省超过本省50%环境容量。因此在土地承载受限的情况下，通过生产沼气也是畜禽粪污综合利用的一条有效途径。耿维2010年得出，中国畜禽粪便总量达22.35亿吨，可产沼气1072.75亿立方米。

二、规模猪场固体粪污处理设施建设规范

固体粪污处理设施规范性建设模式有以下四种。

（一）堆沤肥模式

堆沤肥技术是指利用自然堆存、被动通风的方式，土著微生物对有机固体粪污进行生物降解的过程，又称堆沤、自然堆沤、静态堆沤（肥）、兼性堆沤（肥）。堆沤肥一般可以分为纯猪粪堆沤、猪粪+秸秆堆沤、猪粪+秸秆+翻堆堆沤。

堆沤肥技术要点：堆沤肥在还田利用前，要充分腐熟，杀灭病原菌、虫卵和杂草种子；堆沤肥过程中应采用适当方式（如喷洒菌剂、覆盖土层、锯末、秸秆等物料）进行除臭处理；堆肥场周围设置排水沟，确保雨污分流，堆肥场地要做防渗处理。

堆沤肥技术固体粪污处理设施包括粪污暂存池（场）、粪污发酵池（场）。

（二）条垛堆肥模式（覆膜）

条垛（覆膜）堆肥技术是将物料堆置成长条形堆垛，并在堆体表面覆盖一层专用分子膜，通过专用翻堆机或翻斗车进行机械翻堆供养的好氧发酵过程。

技术原理：覆膜由外到内由外层布料、ePTFE 膜和内层布料三层组成。中间层是由特定的100%ePTFE（膨体聚四氟乙烯）组成，是一种高分子选择性透气膜，膜上的小孔不允许大分子通过，有防水、透湿、隔菌、除臭等功能。这种膜内部的病菌、粉尘、臭气出不去，水蒸气和二氧化碳能出去；外面雨水进不去，空气可以进去。

技术要点：（1）前处理：为了达到较好的发酵效果，可将粪便和粉碎的秸秆等辅料进行混合，调节水分（纯粪便发酵，堆体温度较低，发酵时间较长）；（2）地面要预留通风管路；（3）堆体制作：将处理好的物料堆置成长条形，切面可以是三角形或梯形，高度1～1.5米，宽2～4 米，长度不超过30 米；条垛间预留0.5～1米宽距离，发酵区周围预留3～6 米宽铲车等运输通道；（4）记录：每天要测堆体温度，并做好记录，发酵时间要大于15天；（5）覆膜的选择：覆膜为堆肥发酵专用膜—聚四氟乙烯膜，膜孔径0.1～1 微米，膜内固定测定氧气含量、温度和压力传感器，并设置通风管连接外部供风装置，通过自动化控制系统进行控制。

（三）槽式堆肥模式

技术原理：槽式堆肥是将物料置于发酵长槽中，通过可控通风与定期翻堆相结合进行的好氧发酵。翻堆机架设在发酵槽两端的墙体上，墙体上有轨道；翻堆机在轨道上移动、搅拌，物料也随着从槽的一端移动到另一端，当物料腐熟时，刚好移出槽外，完成发酵。

技术要点：每隔1～2 天翻堆一次；物料入槽后3 天即可达到45℃，当槽内温度到达55℃以上持续7 天以上；槽内总发酵周期为13～15 天，挥发性有机物降解50%以上；槽内发酵结束后物料运到腐熟区进行二次发酵，剩余有机物进一步分解、后熟、稳定。

（四）反应器堆肥模式

技术原理：将堆肥过程的热量释放与烟囱效应相结合，持续上行的热能迅速带走高湿物料水分，使其转化为适宜好氧堆肥的状态（水分＜60%），形成好氧发酵-释放热量-水分蒸发-好氧发酵的内循环。同时反应器有内针对快速发酵、除臭、有机污染物如抗生素和激素等降解的复合菌剂，复合菌剂和高热协同作用，实现了物料的快速腐熟。反应器堆肥的类型有立式、滚筒式、箱式等。

技术要点：将粪便与除杂、粉碎后的农作物秸秆混合，调节含水率至55%～65%；将上一步处理好的高水分低温物料置于反应器中，首先通过超高温（70～80℃）的生物干化过程；然后到了反应器底部（50～65℃）进行高温腐熟，腐熟完成后即为低水分的腐熟物料。

三、经济效益和社会效益预测

提高猪场养殖废弃物资源化利用水平，对生猪养殖粪污处理起到示范带头作用。推进养殖污染治理，实现节能减排，改善环境，为畜禽养殖业持续健康发展提供动力和保障。畜禽粪污经过处理后还田利用，变废为宝，从整体上降低了生产成本，提升了养殖效益，从而实现畜禽养殖者节本增收，获得良好的经济效益，同时实现了降碳减排，助力乡村振兴。