规模化生猪养殖中粪污生态处理模式研究

时间：2024-05-23

吴燕刘金林顾浩东彭仕林

(江苏农林职业技术学院，江苏句容 211121)

引言

近年来,随着我国经济水平不断地提高,人们的物质生活也在不断提升,人们对肉类食品的需求也越来越大,畜禽养殖业正在蓬勃发展,而养殖模式及养殖技术成了养殖的重中之重。随着猪肉价格的上涨,生猪养殖也成为了很多养殖户的首要之选。而养殖户若要最大化提高经济效益,就需要结合实际情况以及大量数据样本进行分析,制定出最优最好的养殖模式方案。马长华等人[1]从养殖企业的利益最大化角度出发,根据体重数据、采食量数据以及猪仔的成本构建最佳销售实际模型,以期实现销售利益最大化。然而该研究的基本前提是忽略猪仔患病、单价固定以及饲料成本固定不变等。韩战强等人[2]提出种养结合一体化的观点,将生猪养殖和农田灌溉相结合,既解决了生猪养殖的污染问题,也提高了经济效益。但是该养殖模式基于废弃物处理循环灌溉,需要先期投入大量成本建设基础设施,且需要与种植相结合,不适用于纯养殖户,如何降低规模化生猪养殖户的成本,形成综合循环利用的生猪养殖模式已经成为当下生猪养殖研究的热点。

1 国内外生猪养殖主要模式及现状

目前我国生猪养殖主要包括散养和规模养殖,而规模养殖主要有“公司+农户” 和公司自繁自养2 种模式。近年来,国家鼓励农民品种合作的政策形式迅速发展。“公司+养殖户” 模式正在成为我国大型养殖企业的扩张模式。

1.1 原始散养模式

生猪散养模式是生猪养殖产业中不可或缺的部分,是农村家庭养猪的主要模式,主要特征为投资小、规模小。具有生产成本低的优势,使得许多小规模农户都以散养模式为主。但是生猪散养模式也存在着很多问题,基础设施不完善,基础设施建设薄弱,没有完善的养殖设备,技术落后；散养模式下生猪的生存环境较差,猪舍简陋,缺乏消毒设备等。

1.2 公司自繁自养模式

自繁自养模式指的是养殖公司独立完成种猪生产、仔猪繁育、商品猪育肥到出栏等整个过程。该养殖模式资金投入较多[3],在养殖过程中产生的粪污对环境的影响也较大,需要配套建设相应的污粪处理系统。

1.3 “公司+养殖户” 模式

养殖户缴纳一定的合作互助金,公司在一定的区域范围内设定服务区,为养殖户提供全面的技术指导和服务支持,并且最后由公司负责收购。养殖户承担养殖风险,公司承担市场风险。公司与养殖户在资金、劳力、场地以及技术等方面优势互补,抵抗各种风险,有利于组成规模养殖。范文秀[4]等人利用调查问卷以及定性分析的方法研究山东省兔产业的“公司+农户” 模式,该模式是未来的发展大趋势。

2 我国生猪养殖面临的环境问题

在规模化生猪养殖的环境之下难免会出现一系列的环境污染问题。随着规模化生猪养殖的迅速发展,养殖过程中排放的废弃物含量也越来越多,污染也越来越严重。因此,解决环境污染问题尤为重要。而我国生猪养殖面临的环境问题主要有以下几点。

2.1 大气污染

生猪粪便排泄量较大,排泄粪便中含有大量的有机质,粪便排出体外经过发酵后会产生大量的氨气、硫化氢、乙酸、甲烷等有害气体,这些气体会危害猪的健康以及破坏生态影响环境等。在养殖过程中,产生大量的微生物、粉尘等,也会造成大气污染。

2.2 土壤污染

由于生猪排泄的粪便中含有大量的重金属物质,重金属物质进入土壤就会造成土壤自生结构的破坏,打破绿色生态的稳定；猪养殖过程中产生的污水流入土壤,就会造成土壤污染,影响人和其它生物的生存。

2.3 水污染

猪排除的粪尿中含有大量的病原微生物、重金属、有机物、氮磷元素,如果不经过无害化处理直接排放河道中,污水中含有的氮磷和有机物会让水体失去自净的能力,造成水质的恶化,如果人或猪饮用受过污染的水源就易产生疾病,威胁人畜的健康。

3 生态循环智能养殖模式理念

保护环境是我国的基本国策。环保一直以来都是人们比较关注话题,尤其是近年来国家对环保问题越来越重视,相继出台了多个关于保护环境的相关政策。《规模化畜禽养殖污染防治条例》和新修订的《中华人民共和国环境保护法》以及实施这些法律法规的四条细则相继颁布实施。《规模化畜禽养殖污染防治条例》阐明了综合利用是解决畜禽养殖污染问题的根本途径,为规模化畜禽养殖废弃物污染治理指明了一条可持续发展之路。而保护法也明确规定,国家采取有利于资源节约和循环利用、保护和改善环境、促进人与自然和谐相处的经济技术政策和措施,使经济社会发展与环境保护相协调。

在我国,畜牧养殖业正经历一个快速发展的时期,特别是养猪业发展得更为迅速。生猪养殖的方式也逐渐趋于规模化,由此造成的环境污染问题日益严重。随着国家对环保的重视,在规模化养殖方式的趋势下,粪污处理问题自然而然就成为一大挑战。为了实现可持续发展理念,中国生猪产业应当围绕粪污处理这个问题来减少污染。目前,我国的生猪养殖业相对稳定,发展水平较好,但是在规模化养猪的过程中需要面对一系列问题。如,在建造养殖场时所选择的地域。如果选择在有河流、乡村附近,就会对周边的环境造成污染。但是,如果能够通过技术手段,对产生的环境污染问题进行分析,进而采取充分有效的治理措施,就能够较好地处理好环境污染的问题[5]。而在规模化生猪养殖生产过程中,合理运用污染治理技术就能够大大的减少污染程度,不仅如此,还能减少投入成本,增加养殖户收入利润。

随着国家对环保的重视,规模化养殖方式的趋势下,粪污处理自然而然就成为一大挑战。为了实现可持续发展理念,中国生猪产业应该围绕粪污处理这个问题减少污染。生猪养殖粪污产生量参数统计如表1所示。

根据畜禽养殖粪污产生量参数及计算公式表可以看出,在养殖过程中生猪每日产生的粪污量之大,如果能很好地处理粪污问题,对养殖生产过程中产生的粪便污染进行再循环再利用,既绿色环保,又能减少资金投入。

4 生态循环智能养殖模式的设计

在互联网的浪潮之下,许多产业都面临着转型升级,养殖业也不例外。随着互联网技术的发展,催生出了“互联网+” 理念,将人类带入了“互联网+”时代。王跃等人[6]针对“互联网+” 模式进行了探讨研究,指出利用“互联网+” 的理念,与现代农业相结合。而在生猪养殖中也可以利用“互联网+” 的模式,构建“互联网+” 生态循环的发展理念,促进可持续发展。祁麟峰通过介绍牧原股份智能管理体系下的养殖模式[7],借助互联网的技术支持,通过智能设备进行智能管理。智能化数据分析生猪饲料的需求量和智能化传输设备投递至猪舍喂食,这大大节约了人力物力成本,提高养殖效率和利润。祁麟峰还提到了现代化规模养殖的核心理念就是废物的循环再利用,这有利于构建绿色生态循环体系,体现可持续发展理念,最终达到绿色养殖的目的。

华南农业大学动物科学学院王燕副教授在温氏学院培训课程上讲到了畜牧养殖废弃物资源化利用模式,介绍了粪土专业化能源利用、异位发酵床、污水肥料化利用、污水达标排放这4 种主流畜牧养殖废弃物资源化利用模式。因此,可以通过污水肥料利用,设计一种能够将生猪养殖过程中产生的粪污,转化为有机化肥给农田灌溉,也可以通过粪污的能源利用,生产可再生能源。具体构想如图1。

通过猪场内产生的粪污及粪污处理后可利用再循环资源的量进行大数据分析,可以合理安排猪场养殖地密度和最适度规模量。在生猪养殖过程中,猪舍中产生的粪污可以通过集中在粪污处理装置中,粪污处理装置中有智能排污处理系统以及智能化传输系统。将猪粪便转入粪污处理沼气池发酵,粪污经过处理后,会产生沼气、沼渣和沼液。沼气可以用作天然气、燃料等能源使用,也可用于猪场电设备的发电；沼渣可用于肥料,灌溉农田、栽培蘑菇和种植果园等；沼液则可以用作饲料,用来喂养生猪,减少饲料成本。

4.1 沼渣利用

沼渣肥养分含量高,含有丰富的有机物质和腐殖酸,具有改良土壤的作用。施入土壤后,一部分被作物吸收利用,其余的营养仍存在于土壤之中,并随水进入土壤较深层次,改良土壤肥力。沼渣中含有大量的氯、磷、钾等速效养分,还含有丰富的中量元素及微量元素,可促进作物的生长发育；沼渣中还含有大量有机质和腐殖质,能改善土壤结构、理化性质,培肥地力,而且沼渣中不含硝酸盐成分,是优质的无公害、绿色、有机农产品生产的肥料。国内沼渣大多用作基肥,生产蔬菜、水果以及大田农作物,具有很好的经济和生态环境效益。

4.2 沼液利用

沼液中含有丰富的氨基酸、生长素和矿质营养元素,非常适合用作于农作物肥料和禽畜饲料。沼液含有丰富的氮、磷、钾等大量营养元素和锌等微量营养元素,可以用于养猪饲料,用发酵剂后的沼液喂猪具有增重快、来源广、成本低、饲料畜产品转化率高的优势,促进生猪生长、缩短育肥期、提高饲料转换率,还能减少养殖户购买饲料的成本,提高养猪效率,推动养殖业的绿色发展。

4.3 沼气利用

养殖中产生的粪便,通过智能运输设备运输到粪便处理池中进行发酵处理,就能产生沼气。众所周知,沼气属于二次能源,是很好的清洁燃料。产生的沼气可以用于养殖户的日常生活,如煮饭、照明。由于规模化养殖场会有许多的基础设施以及智能设备,可以利用生产出的沼气发电供给养殖场所需要的设备。在冬天寒冷季节,也可以给猪场供暖,为猪场提供暖和舒适的生存环境,提高猪的品质。

5 生态循环生猪养殖模式的优势

在生态循环智能养殖模式下进行生猪养殖不仅能减少生产成本,更能降低环境污染程度,让养殖过程中产生的废物真正变废为宝。将传统的养殖技术和现今信息技术相结合而提出的生态循环智能养殖模式,切实地落实了科学发展观的科学理念,真正达到了可循环再利用的生态体系,为养殖业走可持续发展道路指出了一条新的道路。降低养殖成本。通过对生猪粪便处理后,发酵产生的沼渣、沼气和沼液都能再次利用到养猪上。沼气用作养殖场的发电照明,沼渣用作肥料,也可以给猪作为饲料,也可以种植果蔬,沼液可以作为生猪的饲料。节约资源。在智能设备处理下,经过精细化的分析,合理对生猪饲料的喂养进行分配,做出最适猪食饲料的含量的选择以及通过智能运输的方式输送至养猪场投食,这样能够避免饲料过少或过剩,以及部分生猪的营养不充分、不均衡等问题,提高资源的利用率。不仅如此,还能够节约水电资源。粪污通过处理后产生的沼气可以用作燃料,属于二次可再生资源,可以用于养殖户的发电,节约电资源。而产生的沼液和沼渣也可以用作灌溉果园农田等,沼渣随河流进入土壤,营养物质会积存在土壤内,能够让土壤变得肥沃,提高土壤利用率。绿色环保。生态循环养殖模式最大的优势就是环保。通过传统养殖模式,再结合互联网下的智能养殖模式,在养殖场对粪便开展生态循环利用,对粪污进行厌氧发酵处理或沼气池处理,周边环境的压力得到缓解,在很大程度上减少了环境污染,实现绿色生态发展,让养殖业走上可持续发展的正确道路。实现生猪养殖粪污的减量化、无害化和资源化,降低畜禽养殖废弃物对生态环境带来的污染问题,调节养殖和生态之间的问题。以生态理念推动畜禽养殖业实现绿色发展,从根本上实现经济效益和生态效益的双赢。