规模化猪场粪污处理利用模式分析

近年来, 规模化猪场数量猛增, 猪场规模不断扩大造成粪污排放过度集中, 其排泄量超出局部环境的承受能力, 猪粪污对环境造成的污染问题备受关注。2014年国家颁布实施了《畜禽规模养殖污染防治条例》, 2017年要求各地划定禁养和限养区, 规模场需配套建设粪便污水贮存、处理、利用设施。因此, 高效实用的粪污管理和处理模式已成为规模猪场养殖研究的热点。本文就当前猪场粪污主要利用模式进行分析。

1 粪污处理主要模式分析

1.1 源头减量化排放模式。现代猪场依靠技术革新, 设计安装自动化养殖设备, 如安装干料和湿料自动化饲喂装置, 能一定程度上降低饲料混合过程中发生霉变污染的概率, 采用自动清圈设备、鸭嘴式喂水器, 减少猪场排泄物污染和生产用水量。采用干清粪工艺, 粪便一经产生便分流, 干粪由机械或人工收集、清运, 尿和冲洗水则混合经暗管收集, 粪尿分别处理。干清粪产生的污水量约为水冲粪和水泡粪的1/4~1/2, 且经处理的水质也更优。这些源头减量化排放措施, 减少源头粪污产生量, 降低后期处理难度。源头减量模式虽然前期投资大, 但符合当前环保主导方向, 农业部门大力推荐和支持。

1.2 种养结合模式。将猪场粪污进行堆肥贮存发酵处理后, 形成有机肥施于农田, 生长的作物可用作猪的饲料原料或补充料, 通过种养结合实现生猪粪污资源化。粪便废水还田作肥料是我国许多地方传统的处置方法, 经济有效, 可接近零排放。远离城市并且有足够农田消纳猪场粪污的养殖场适合采用这种模式。其技术要点是为了避免有机物浓度过高出现作物烂根或烧苗, 一般采用厌氧发酵后再还田利用。猪场要自行配套消纳粪污土地或与周围农户签订粪肥供给农田的协议, 实现养殖与种植的直接对接。农田有机肥用量要适度, 承载量一般以3头/亩生猪为宜。

种养结合的优点是能最大限度把粪污进行资源化利用, 有效增加土壤肥力, 减少化肥用量。节省投资, 耗能低。种养结合的缺点是粪便污水需周边有足够的农田来利用, 要考虑在不施肥季节的出路;如果不合理或连续过量使用粪肥会沉积硝酸盐、重金属及磷等, 对地表水和地下水造成污染。

1.3 沼气化利用模式。沼气模式是将粪污通过沼气池或沼气罐发酵处理生产沼气, 沼气可用作燃料, 发电为猪场提供能源, 剩余的沼液和沼渣与一定量的水混合, 经生物净化处理后能供给养殖场周边农田作为有机肥。其技术要点是发酵池要密封需要保持无氧环境, 投料物中要含有充足的有机物，控制适宜的环境温度, 沼气菌生存温度一般为10~70℃, 在35℃时产气量最大。发酵物酸碱度需要进行控制, 一般p H值控制在6~7为宜。沼气利用模式是一种可循环利用的粪污处理技术, 其主要优点是能降低养殖场粪污对周围环境的污染, 可将养殖废弃物转化为能源。目前存在的问题沼气工程前期投资大, 养殖场重建设轻管理和使用, 沼气利用率在30%以下的占到81.49%, 大部分沼气排空, 造成资源浪费, 另一方面, 沼气利用领域窄、工业化利用水平低。

1.4 现代工程处理模式。现代工程处理一般采用工程化的工艺流程, 包括前处理, 好氧处理和厌氧, 后续处理, 沼气净化和污泥处理, 贮存与利用。对于在城市郊区, 土地供应紧张, 无法配套足量农田消纳粪肥的养殖场适合这种模式。该模式主要有物理与化学处理两种方法。物理方法主要是由固液分离器、格删通过一定工艺分离出的固体材料处理粪水, 分离后获得的干粪可以直接出售或进一步加工生产有机肥。化学处理法一般采用沉淀、气浮法混、凝等去除胶体物质和细小悬浮物, 以实现粪污的固液分离纯化。物理和化学方法在猪场粪污处理工艺中一般作为前处理和后续处理部分。作为固体和液体分离处理猪场废水前处理可很大程度降低负荷, 有利于后面的处理[9]。现代工程处理模式的缺点是建设投资大。

1.5 发酵床养殖模式。所谓发酵床养殖采用的方法是在圈舍内铺一定厚度的垫料, 垫料主要使用一些作物秸秆、锯末等, 按比例添加一定量菌种, 构成一个垫料池体系。通过垫料的用量来控制湿度, 并采用机械或人工定期翻垫料。生猪所排出的粪便及尿液通过微生物发酵作用快速降解, 降低臭味和有害气体的产生, 可实现将生猪粪尿处理集中在圈舍完成, 节能环保, 免去冲洗猪舍产生的大量污水。

目前, 将猪粪处理池与发酵床结合形成异位发酵床是一种新型养猪粪尿处理设施技术。该模式的技术要点是所选原料的吸水性和透气性要好, 如谷壳、玉米秸秆粉、木屑等作为载体, 添加麸皮类、粕类、过磷酸钙等辅料, 搅拌混合做成发酵床体。一般床体宽为4m, 高为0.7m, 长为50m, 实际生产所需床体面积根据养殖规模决定。床体水分发酵时需要控制在60%左右。该技术从源头上能根本性地减少污水产生量, 是农业部门推荐的养殖粪污处理模式。但该技术在生产使用也存在一些问题, 主要是发酵床模式垫料原料用量大, 尤其是锯末、木屑, 添加量要30%以上, 据调查了解, 大规模推广中出现原料供应不足, 成本高, 传统猪舍需要投入较多的改造费用等。

1.6 达标排放处理模式。达标排放模式, 技术含量较高, 对出水水质要求较严, 要定期监测。粪污经收集后首先进行固液分离, 固态粪污用于制有机肥, 处理难度主要在污水, 污水需要通过各类复杂的工艺方法深度处理。该模式的优点是占地少, 适用性广, 受季节等外因影响较小。缺点是一次性投入大, 机械设备多, 运行成本较高。

2 结语

绿色、环保理念下, 对于规模化猪场粪污的处理利用给予更多重视。因各规模猪场所处的地域和环境千差万别, 粪污处理需要因地制宜, 建议根据设计的养殖规模、经济实力, 周围环境及土地消纳能力等情况, 有针对性地选择一种或多种处理模式, 对猪场粪污进行减量化、无害化处理。以资源化利用为主导方向, 兼顾效益和成本, 将粪污变为粪肥。