生猪粪尿即时分离收集技术与推广

吕江山，闵智宇，魏伏斌，孔雪玉

（1.江苏省南京市六合区雄州街道畜牧兽医站 南京 211500；2.江苏省南京市六合区畜牧兽医站 南京 211500）

近些年，随着我国畜牧业产业化发展，国内养猪业也趋向于大规模化、集约化、产业化方向发展。养猪粪尿的年生产量急剧上升。据统计，我国猪粪尿年均产出量已经超过了6 亿t，而猪粪尿对于环境污染的问题也日益严重。农业农村部明确提出要进一步加强我国生猪养猪粪尿处理量，提高粪尿处理效率及综合利用率，提倡养猪业向绿色化发展方向转型。在这种背景下，发酵床技术因粪尿原料处理后的有机肥含量高、品质优和粪污处理效果好、适应规模化猪场而得到广泛的关注。目前，一些养猪场在推广发酵床技术过程中常面临着“死床”问题，增加了发酵床维护的成本。研究生猪粪尿即时分离收集技术与推广对于降低发酵床技术应用成本和提升资源综合利用率有着重要的意义。

1 原发酵床制作及工艺

1.1 发酵床制作

选择木屑、秸秆、稻壳等垫料与微生物菌种按照50～100 g/m3的量混合制成发酵床原辅料，以原辅料铺床。将含水量45%的猪粪尿采用发酵床专门翻抛喷淋设备喷洒在床面上。发酵床要使用专用翻抛设备每天翻动3～5 次，翻抛深度为25 cm。通过翻抛保证厌氧菌充分发酵。

1.2 粪污系统设计

发酵床技术需要完善的粪污处理系统支持。在粪污系统设计上，还需要增加储粪池的设计，从猪舍粪污排污口及排污通道直接引入储粪池，从储粪池引出通道到发酵床。养猪场无须设置排污口，可通过发酵床自行消纳养猪场的粪污。发酵床经过厌氧、好氧发酵，分解出水和二氧化碳。高温发酵的环境不适合蚊蝇虫卵生存，因此能有效的防治蚊蝇及寄生虫的滋生，防止出现交叉感染[1]。

1.3 发酵床处理工艺

养猪场猪舍的粪尿采用刮粪机械刮送至储粪池通道入口，通过通道输送至储粪池进行搅拌与切割等预处理。储粪池内设置有潜污泵，潜污泵连接喷淋设备，预处理的猪粪尿再通过潜污泵泵送至喷淋机，最终均匀的喷洒在发酵床的垫料上。发酵床上方设置翻堆机或翻耙机，每日定期翻动发酵床，使垫料与发酵床充分混合，使粪污经过集中发酵处理转化为经过高温杀菌的优质有机肥（图1）。该工艺的优点在于实现猪场粪污资源的绿色化、无污染化及资源最大化利用。传统的发酵床工艺粪污处理的有效性与喷淋粪污的含水量、翻动次数等技术工艺有紧密的关系。发酵床管理不当容易造成"死床"问题的发生，需要补充有机酸、新鲜干料、菌种发酵液等进行维护，增加了维护管理的成本，也一定程度上影响着粪污资源化率。

图1 发酵床工艺流程

2 发酵床的改造及工艺实施

2.1 生产设施设备

1）方案一设施设备。发酵床改造需要应用到畜禽粪便无害化处理设备、风机、过筛打包输送系统、运输车辆、智能温湿度传感器设备及其他附属设备。畜禽粪便无害化处理设备的配备数量需要根据养猪场规模而定。养猪场规模大，需要处理的粪污多，畜禽粪便无害化处理设备的数量就要相应的增加。畜禽粪便无害化处理设备也称为发酵塔，由下部基座、中部罐体及附属设备、上部设施设备及其他附属设施设备组成。其中下部基座由风机、大推力液压搅拌轴、液压装置等构成。中部罐体采用了双层隔热设计，附属设备包括单侧基肥导出装置、自控控制系统等。上部设施设备包括检测平台、排风设施、风雨棚等。其他附属设施设备包括废气过滤系统、自动翻斗提升机等。发酵塔采用了立体设计，立式封闭罐体结构占地面积小、管内发酵稳定性好。罐体部分还采取了保温设计，还增加了罐体热交换设计，利用发酵产生的高温气体对吸入罐体的空气进行加热，减少了粪污发酵过程中的能耗，符合养猪场绿色化设计和节能减耗的目的。

2）方案二设施设备。钢架结构发酵车间、粪污搅拌机、专用潜污泵、自动喷雾设备、专用翻抛机设备、集污池、均质池、排污管道等。其中专用翻抛机由翻抛机主机、翻抛机行走电机、翻抛机移位电机组成。发酵车间的建设面积根据养猪场规模而定，专用潜污泵、自动喷雾设备的数量，需根据养猪场猪粪尿产出量而定[2]。

2.2 原辅材料

原材料主要指从猪舍刮出的猪粪尿及清洗猪舍符合发酵浓度的粪尿污水，年消耗量7 500～8 000 t/年，辅料包括有机肥年产量为3 708 t。

2.3 异位发酵床改造

在原发酵床的基础上进行发酵车间的改造，或新建发酵车间，将储粪池改建或新建为集污池，扩大集污池的面积，新增均质池。对猪舍排污管道进行改建，设计雨污分离系统，实现猪粪尿与雨水、污水即时分离收集。将猪粪尿通道与集污池连接，集污池的粪尿预处理后用于发酵床喷淋。将雨污水通道与均质池连接，对雨污水进行调节处理，雨污水调节处理后用于养猪场生产循环用。一般情况下，存栏一头猪需要0.33 m3垫料消耗猪粪尿，养猪场根据养猪存栏数计算出发酵床面积，根据发酵床面积建设钢构架发酵床车间。按存栏1 000 头猪的养猪场来算，发酵床车间需要垫料330 m3，发酵床深度设计为0.8～1.6 m。按照1.6 m 深度计算，存栏1 000 头猪的养猪场异位发酵床面积需要206 m2。

异位发酵床改造多采用地下槽式床面设计。在地面下挖0.8～1.6 m 的坑，池四周以水泥固化，设置三种规格地下槽翻抛宽度，分别是4、8、12 m。地下槽的宽度应该与翻抛机相同，由多个地下槽组合为发酵床。发酵床车间的中部、上部应采用塑料膜搭设阳光棚，利用温室大棚原理提高发酵床车间内的温度，以促进发酵床的好氧系统的充分转行[3]。

2.4 异位发酵床工艺原理

发酵床利用微生物菌在适宜的温度、湿度及氧气条件下快速繁殖增生，再利用微生物分解作用使猪粪尿快速分解、高温腐熟杀菌，从而使粪污资源转化为优质有机肥。微生物繁殖的过程中需要消耗大量的有机质和氧气，微生物代谢则产生二氧化碳、水、氨气等，增加腐熟肥中的有机质含量及其他养分。这种经过高温发酵处理的猪粪尿有机质含量高，营养丰富，且富含有益微生物，施用于土壤中具有改善土壤结构和理化特性的作用。此外，发酵床高温杀菌的过程不仅杀死了寄生虫、蚊蝇等，还形成了不适合蚊蝇及寄生虫生存的环境，防止了粪尿吸引外源性蚊蝇、寄生虫在猪场的繁殖扩散，净化了养猪场的空气环境。发酵床无害化处理还实现了猪场粪尿零排放，减少了养猪造成的水源、土壤等环境污染[4]。

2.5 异位发酵床方案实施及推广成效

2019 年扬州市宝应县安宜镇中港北闸村规模化养猪场新建异位床车间、污水管道、均质池、集污池，实现了养猪场粪尿、雨污分离管理。钢架构发酵车间面积1 932 m2，配置一台粪污搅拌机、2 台潜污泵、2 套自动喷雾设备和一套专用翻抛机，均质池和集污池各700 m3，排粪尿系统和雨污系统管道总长100 m。新建的污水管道直接连通均质池。该项目总投资概算130 万元。该项目的运行实现了该养殖场粪尿和污水的即时分离收集处理。该项目在现有的异位床基础上，还集成了节能高效罐式发酵、沼液发酵等处理猪场粪污的技术，实现了猪场水资源源头节能减排、粪尿即时分离收集、猪舍清洁水和雨水处理后循环再利用等功能，取得了猪场粪污高效化处理、资源化综合化利用成果转化高的瞩目成效，实现了养猪业生产与生态环境保护的和谐发展。

3 结语

生猪粪尿即时分离收集是建立在对异位发酵床的改造上需求上实施的粪尿收集处理技术，即建立粪尿分离式独立排污系统，从猪舍内实现对粪尿和雨污、冲洗圈舍浓度不足污水的分类排放和处理。从异位发酵床改造视角而言，需要在传统的发酵床基础上为猪舍新增一套排污系统，包括污水处理设施设备。猪粪尿即时分离收集技术的应用一方面保证了发酵床粪尿预处理液的浓度，另一方面实现了猪场雨污水经过处理后用于猪场再生产用水的循环利用，极大的提高了资源综合回收利用率。