生猪养殖粪污处理技术及科学应用探讨

黄巧利

DOI： 10.3969/j.issn.1003-1650.2024.06.036

在地方经济发展中，生猪养殖行业发挥着重要的支撑作用，同时也是带动农民群众致富增收的关键途径。当前在可持续化发展理念不断融合背景下，传统的生猪养殖方式已经不能够满足畜牧养殖产业的发展需求，需要转变养殖理念和养殖方法，加快现代生态养殖技术的有效推广和应用，最终实现生猪养殖业的可持续发展。生猪养殖周期较长，在整个生长发育阶段会受到多种因素的影响，其中环境污染因素对生猪造成的危害较为严重。现代生猪养殖管理过程中，应该注重做好养殖粪污的高效处理利用，通过积极应用新技术新理念，实现粪污资源的循环利用保障资源等到高效配置。本文主要结合实际工作经验，探讨了生猪养殖粪污处理技术要点和应用措施，希望通过研究对广大同行有所帮助。

一、生猪养殖粪污处理的重要性

1、生猪养殖粪污污染概述

生猪养殖粪污污染主要来自养殖场内的动物粪便和尿液，以及因饲料、饮水等因素造成的废弃物。首先，来源。生猪粪便和尿液是主要的污染来源，养殖场内的大量生猪集中在一个区域，排泄物积聚导致粪污污染。饲喂过剩的饲料和饮水中的残留物也可能成为粪污污染的重要来源。其次，污染物组成。污染物包括了有机物、多种未消化的养分和病原体。有机物包括蛋白质、脂肪、碳水化合物等，这些有机物会被微生物分解产生氨气、硫化氢等有害气体。养分包括了粪便中含有丰富的氮、磷、钾等营养物质，这些营养物质如果进入水体会导致水体富营养化。病原体主要是生猪粪便中可能存在致病菌、寄生虫卵等病原体，如果不妥善处理，可能会造成传染病的传播风险。最后，危害。生猪养殖中的粪污污染会对环境大气水体造成严重危害，同时还会传染各类疾病。生猪粪污中的有机物和养分排放到土壤和水体中，会导致土壤和水体的污染，破坏生态环境。特别是养殖场周边的地下水和表面水体可能受到严重污染。粪便分解过程中会产生氨气、硫化氢等有害气体，对空气质量造成影响，对周边环境和居民健康带来风险。猪场排放的养分进入水体，导致水体富营养化，可能引发藻类爆发，破坏水生态系统平衡，甚至造成水体缺氧。病原体存在于粪便中，如果不适当处理或传播到饮用水源等环境中，可能引发传染病的传播，对人类和其他动物的健康造成威胁。

2、生猪养殖粪污处理的重要性

首先，环境保护。生猪养殖粪污若未经妥善处理直接排放或堆积，会导致环境污染。粪便中的有机物、养分和病原体会进入土壤和水体，污染地下水和表面水源，影响水质、土壤质量和生态平衡，危害环境健康。其次，水资源保护。生猪粪污中的养分（如氮、磷）如果未被有效处理，可能流入河流、湖泊和水库等水体，促进水体富营养化和藻类爆发，造成水生态系统的破坏，影响水质和饮用水安全。再次，大气环境保护。生猪粪污中生成的氨气、硫化氢等有害气体对空气质量产生负面影响，不仅会造成气味污染，还可能导致空气中的氮氧化物和硫化物等大气污染物超标，影响周边环境和居民的健康。最后，健康风险控制。生猪粪污中携带的病原体，如细菌、寄生虫卵等，如果得不到适当处理，有可能导致传染病的传播和蔓延，威胁人类和动物健康，增加公共卫生风险。

二、生猪养殖粪污处理技术的应用

1、沼气发酵技术

①技术原理

生猪养殖粪污处理中的沼气发酵技术是一种利用微生物作用将有机粪污转化为沼气的过程。在沼气发酵过程中，有机粪污首先经过好氧分解阶段。在这个阶段中，粪污中的可溶性有机物会被需氧微生物（如细菌和真菌）分解为较小的有机物分子，如脂肪酸、糖类和氨基酸等。分解后的有机物进入厌氧发酵阶段。这个阶段是通过厌氧微生物，如产甲烷菌和乙酸菌等，将有机物进一步分解并产生沼气。厌氧环境下，产甲烷菌将有机物转化为甲烷（CH4），而乙酸菌则将乙酸分解为乙醇和二氧化碳（CO2），同时产生一些其他的代谢产物。随着有机物的降解，产甲烷菌所产生的甲烷逐渐积累并在发酵系统内聚集，形成沼气。沼气主要由甲烷（CH4）和一小部分的二氧化碳（CO2）组成，同时还含有少量的氮气（N2）、氢气（H2）和硫化氢（H2S）等气体。除了沼气外，沼气发酵过程还会产生沼渣。沼渣是指发酵过程中未能被微生物利用或转化的不可降解物质，如纤维素和半纤维素等。沼渣可以用作有机肥料或再生资源。沼气发酵技术的核心是通过微生物的作用，将有机粪污中的有机物分解为甲烷等沼气成分。这种技术不仅帮助减少有机粪污的排放，还能够回收能源（沼气），降低温室气体排放，并生产有机肥料（沼渣）。在生猪养殖粪污处理中，采用沼气发酵技术可以有效地处理粪污，节约资源，实现粪污的减量化、资源化和环境友好化。

②沼气池的建造类型与科学规划

沼气发酵处理生猪养殖场粪污所使用的沼气池可以选择不同的建造类型，常见的有固定顶式沼气池和可调式沼气池。固定顶式沼气池通常采用半球形或圆柱形设计，其顶部封闭且固定，底部与生物发酵底层相连。沼气产生后积聚在沼气池中，通过出气管线供给使用。在建设过程中确定沼气池的尺寸和容量，需根据农场规模、养殖密度和产生的粪污量进行合理设计。挖掘沼气池坑，根据设计尺寸和容量进行土方工程。在沼气池坑内设置防水层，如聚乙烯薄膜或砼浇筑等，以防止沼气泄漏和渗漏。搭建沼气池的支撑结构和固定顶部，采用适当的材料，如钢筋混凝土或钢结构。安装进气管和出气管，确保沼气的收集和利用。连接沼气池与生猪养殖场的粪污收集系统，将粪污导入沼气池进行发酵。可调式沼气池具有较大的灵活性，主要由活动式顶部和土方体组成。通过上下调整顶部来适应沼氣池的容量变化，并提供良好的沼气密封性。根据农场规模和需要，选择适当的可调式沼气池型号和尺寸。挖掘沼气池坑，需要考虑沼气池的容量和调整范围。构建沼气池的土方体，可以选择耐腐蚀的材料，如厚度足够的橡胶布或高密度聚乙烯薄膜。安装可调式顶部，通常由金属或塑料制成，可根据需求上下调整。设置进气管和出气管，保证沼气的收集和利用。连接沼气池与生猪养殖场的粪污收集系统，确保粪污顺利进入沼气池发酵。

③工艺流程

将猪粪污进行固液分离，将固体部分进行干燥处理，提高沼气池的发酵效率，将预处理后的猪粪污加入沼气池中，同时加入适量的水和发酵菌种。沼气池中的粪污在发酵菌种的作用下进行发酵，产生沼气。在发酵过程中，需要控制温度、pH值、有机物含量等参数，以保证沼气池的正常运行。发酵后的粪污达到一定的水分和有机物含量后，进行出料处理。出料后的沼渣可以作为有机肥料进行利用。通过沼气收集系统，将沼气收集起来，用于照明、取暖等用途。发酵温度一般控制在35℃-45℃，最适宜的发酵温度为38℃。沼气池发酵过程中的pH值一般控制在6.5-7.5，最适宜的pH值为7.0。沼气池发酵过程中，有机物含量应控制在5%-10%。沼气池的沼气产量一般为每立方米每天1-2立方米。沼渣产量一般为每立方米沼气池每天0.1-0.2kg。

2、发酵床技术

①技术原理

发酵床处理生猪养殖粪污是一种利用微生物在固体发酵床中分解有机物的技术。选择适宜的底材作为发酵床的基质。常用的底材包括秸秆、木屑、稻壳等，它们能够提供良好的通气性和水分调节性，同时还能提供碳源和吸附性。将生猪养殖粪污和其他有机废弃物均匀分布在发酵床上。粪污的堆积有助于提供适宜的微生物生长环境，使有机物更易于微生物降解。保证发酵床内部的适宜氧气供应与控制是发酵床处理的关键。通风设计和管理可以维持床层内的合适氧气浓度，并促进微生物的活性和有机物的降解。发酵床中存在着丰富的微生物群落，包括厌氧和好氧微生物。这些微生物通过合作作用和竞争作用，将有机粪污分解为较小的有机物分子，如脂肪酸、糖类和氨基酸等。控制发酵床内的温度和湿度是促进微生物降解活动的关键因素。适宜的温度和湿度可以提供理想的微生物生长环境，加速有机物的分解过程。

②发酵床的制作

发酵床的主要材料为锯末、稻壳、秸秆等有机物，以及益生菌发酵剂，有机物材料的配比应根据实际情况进行调整，一般而言，锯末、稻壳、秸秆的比例为5∶3∶2。同时，根据发酵床的厚度，确定每立方米发酵床所需材料的重量。首先将有机物材料进行混合，然后鋪设到养殖舍的地面上，厚度一般为50-80厘米。铺设过程中，可适当加入益生菌发酵剂，以加速粪污的发酵过程。发酵床制作完成后，应保持适当的湿度，以利于微生物的繁殖。同时，要注意定期翻动发酵床，以保证粪污的均匀发酵。发酵操作过程中发酵床的发酵温度一般控制在35℃-45℃，最适宜的发酵温度为38℃。发酵床的pH值一般控制在6.5-7.5，最适宜的pH值为7.0。发酵床中的有机物含量应控制在5%-10%。发酵床处理后的粪污，其水分含量应降低至50%左右，有机物含量减少50%以上，达到无害化处理的要求。

③养殖密度的确定

发酵床处理生猪养殖粪污的发酵床养殖密度对于发酵床的处理效果和猪的生长状况有很大影响。过高的养殖密度会导致发酵床通气性差，发酵效果降低，同时还会影响猪的生长和健康。过低的养殖密度则会造成资源浪费，增加养殖成本。因此，确定合适的养殖密度非常重要。发酵床处理生猪养殖粪污的发酵床养殖密度的确定应考虑根据猪舍的面积和设计，确定发酵床的面积。不同品种和年龄的猪对生活空间的需求不同，应根据猪的品种和年龄合理确定养殖密度。发酵床的厚度会影响其通气性和保温效果，应根据实际情况合理确定。良好的通风和排水条件有利于发酵床的运行，应在设计和建造发酵床时充分考虑。一般来说，发酵床处理生猪养殖粪污的发酵床养殖密度应控制在每平方米2-3头猪的范围内。具体数值应根据实际情况进行调整，以保证发酵床的处理效果和猪的生长状况。

3、生态循环养殖技术

①技术原理

生态循环养殖在生猪养殖场粪污处理中的应用主要依赖于粪污资源化和生态系统的循环利用。通过合理设计养殖场的布局和设施，将粪便与尿液进行分离。这可以通过使用分污板、下脚料等设备来实现，有助于粪尿的分开处理。将分离后的粪便进行处理。常见的技术包括发酵处理、沼气发酵、厌氧发酵等。这些技术利用微生物的作用，将有机粪污转化为沼气、有机肥料或其他能源产品，实现粪污资源化利用。尿液是富含氮、磷等营养元素的液体粪污。收集尿液，并采取合适的处理方法，如生物反应器、沉淀池等，以回收其中的营养物质，制成液体肥料。将粪污处理后的有机肥料和液体肥料重新用于生猪养殖过程的肥料供应。通过调节施肥量和施肥时机，确保养殖土壤中的养分供给平衡，减少化学肥料的使用。通过良好的养殖管理，提高养殖场的生态系统稳定性和健康度。例如，种植适宜植被，加强粪污处理系统和水资源管理，保持养殖场周边环境的协调。生态循环养殖技术的核心思想是最大限度地减少养殖粪污的排放，将粪污资源化利用，并实现循环利用。通过有效的处理和管理，生态循环养殖可以减少环境污染、提高养殖效益，并改善养殖场的可持续发展。

②养殖方法

首先，猪粪的收集发酵。在生态循环养殖模式下，猪粪的收集、发酵和处置是关键环节。在生猪养殖场设立专门的猪粪收集设施，如收集池、管道等，以便于收集猪粪。猪粪的收集应遵循“及时、定量、分散”的原则，避免猪粪长时间暴露在空气中，产生异味和污染。将收集的猪粪进行发酵处理，发酵过程中会产生热量，杀死病菌和虫卵，减少环境污染。将筛选后的猪粪进行发酵处理。发酵过程中会产生热量，杀死病菌和虫卵，减少环境污染。发酵可以使用专业的发酵设备，也可以使用传统的堆肥发酵方法。推荐使用EM菌发酵剂，每公斤猪粪添加100克EM菌发酵剂，将猪粪与EM菌发酵剂拌匀，控制湿度在60%左右，然后进行发酵。其次，蚯蚓养殖。发酵猪粪养殖蚯蚓是一种有效的生态养殖方式，可以实现猪粪的资源化利用，减少环境污染，同时提高养殖效益。选择有机物丰富、排水良好的地方建设蚯蚓养殖床。将发酵好的猪粪与蚓床混合，保持蚓床的湿度，以利于蚯蚓的生长和繁殖。养殖蚯蚓过程中要注意观察蚯蚓的生长状况，及时补充水分和有机物。蚯蚓生长过程中产生的蚓粪是一种优质的有机肥，可以用于农田、果园等，提高土壤肥力。将蚓粪与发酵猪粪分开，蚓粪可用于农业生产，发酵猪粪可作为蚯蚓养殖的补充饲料。定期清理生猪养殖舍的粪污，将其输送至蚯蚓养殖床，保持蚯蚓养殖床的湿度。定期检查蚯蚓养殖床的水质，确保水质良好，防止病害发生。最后，蚯蚓养殖淡水鱼。按照每4.5kg新鲜蚯蚓磨出1kg干粉的比例，将干粉插入到鱼的饲料当中，插入比例控制在1∶2.5，如果饲喂的是杂食鱼，鱼群能够吞食蚯蚓，繁殖生长过程中所产生的粪便，因此也可以在鱼饲料当中插入蚯蚓的粪便，按照鱼食蚯蚓蚯蚓4∶2.5∶1的比例进行4倍，该种方法能够拓宽饲料的来源渠道。在该种养殖模式之下，能够更好的节约饲料成本，一般在一个养殖周期内，每公顷水面可以节省饲料3000kg左右，同时也能够提高生猪养殖场粪污的消纳力，降低污染物的排放量，避免大面积的堆积，造成生态环境污染。该种模式之下也可以进一步得到拓展，利用鸡、猪、蚯蚓、沼气循环养殖形成新的养殖体系。

综上所述，生猪养殖产业是带动基层农民群众致富增收的重要途径，在可持续化发展背景之下，生猪养殖污染问题引起了社会各界的高度关注。作为饲养管理人员和基层地区的畜牧兽医管理人员应该充分认识到生猪现代化养殖的重要性，在养殖场规划建设过程中，应该引导养殖户构建完善的粪污处理系统，掌握生态猪养殖处理技术要点，减轻污染物的排放量，切实提升粪污资源的利用效率，在保障猪肉产品品质的同时，减轻生猪养殖环境污染，最终推动生猪养殖业的现代化可持续化发展，保障畜牧经济的稳步增长。

（作者单位：471600 河南省宜阳县农业综合行政执法大队）