规模化养猪场适合国情的猪场建设方案分析

2020-09-21孙有文

中国猪业 2020年4期

孙有文

（哈尔滨赛恩伟盛暖通设备有限公司，黑龙江哈尔滨 150010）

2019年9月份，多个部委发布促进生猪生产的文件。9月9日，国家发改委、农业农村部发布《关于做好稳定生猪生产中央预算内投资安排工作的通知》；9月5日，生态环境部、农业农村部发布《进一步规范畜禽养殖禁养区划定和管理促进生猪产业发展的通知》，要求各地不得扩大禁养区划定范围，不得以改善生态环境为由，违反法律法规规定限制养猪业发展或压减生猪的产能；9月7日，自然资源部办公厅发布《关于保障生猪养殖用地有关问题的通知》；9月9日，中国银保监会办公厅、农业农村部办公厅联合发布《关于支持做好稳定生猪生产保障市场供应有关工作的通知》。国家多部委同时发文补贴或鼓励养猪。在行业人士看来，这种政策密集程度是较为罕见的，加之近年来生猪价格一直较高，每头猪的利润近千元，一些有实力的企业家很有可能投资到养猪产业。

投资兴建养猪场的建设方案很重要，一个适合中国国情的猪场建设方案关系到养猪企业的经济效益和可持续发展。《全国生猪生产发展规划（2016—2020年）》的规划中提出辽宁、吉林、黑龙江和内蒙古等东北4省（区）是适合发展养猪的潜力增长区，该区域发展环境好，增长潜力大，一批实力雄厚的企业很可能将在这里建立生猪饲养和相关的饲料加工基地。规模化猪场的经营者都想实现较高的经济效益，影响规模化养猪经济效益的因素很多。在北方地区投资兴建大型规模化养猪场，就要考虑北方的季节、气候等实际情况。本文通过分析北方地区的冬天气温低、猪舍内易产生冷应激因素等对猪群的影响，提出了能够提高规模化养猪经济效益切实有效的猪场建设方案和处理猪场环境污染的粪污零排放方案，供在我国北方地区兴建猪场的企业参考。

1 北方建规模化猪场的饲养模式

目前国内外养猪企业的生产饲养模式主要有以下3种。

1.1 育肥猪场与生猪繁育场分开的模式

北美地区规模化养猪场大多为育肥猪场与生猪繁育场分开的养殖模式，育肥猪场大多是和农场结合，生猪粪尿和污水囤积在积粪坑，发酵后做为农场土地的肥料，这是因为美国人口密度小，农场土地远离居民区，而我国人多地少，农村没有条件形成远离居民区的大规模农场生产模式。

1.2 猪场分开式大流水的生产模式

欧盟的养猪模式是将母猪生产、仔猪繁育、肉猪育肥等同类型猪划出单独饲养区的分开式大流水生产模式，这种模式的优点是可以提高各类型猪的专业饲养管理和生产水平，缺点是在整个饲养场内需要配置大量运转生猪转舍饲养的车辆。在我国北方冬季室外温度在负20℃以下的情况下，这种饲养模式转运过程中会对猪产生较大的冷应激，使生猪感冒，尤其是仔猪更容易患多种疾病。

1.3 连续式的生产模式

这种模式是从配种、妊娠、分娩、仔猪繁育到育肥都在1个饲养单元中完成。这是传统的饲养模式，这种模式不利于专业饲养水平的提高，却有利于我国北方地区猪场，减少生猪车辆转舍给仔猪带来的冷应激伤害，这是适合我国北方地区养猪场的饲养模式。

2 养猪场的猪舍冬季传统采暖、通风设施不足

猪舍内的有害气体主要来自生猪的呼吸、粪便及排泄物的分解。主要有：氨气（NH3）、硫化氢（H2S）、二氧化碳（CO2），还有猪舍内，如采用燃油炉或燃气炉取暖设施，因燃料不能完全燃烧便会产生较多的一氧化碳（CO）等。由于猪舍内的有害气体NH3比重为0.6，比空气轻，大部分集中在猪舍顶部，而硫化氢比空气重（比重为1.19），在猪舍地面聚集在一起形成有害气体层，二氧化碳也比空气重（比重为1.53），也会在猪舍地面聚集在一起形成有害气体层。猪舍内的生猪经常躺卧在地面而直接被有害气体伤害。

北方地区猪场冬季的猪舍需要封闭保温，如果猪舍内生猪数量多，产生的NH3、H2S、CO2就多，猪栏内的有害气体超标，氧气相对不足，就会使生猪出现慢性缺氧并受到有害气体的伤害，引起生猪食欲下降，进而体质衰弱，易感染慢性传染病，为此猪舍需要经常通风。传统的通风系统不论是纵向通风、横向通风还是垂直排风的通风方式，在运行时的气流情况如下：当猪舍顶部大口径轴流风机工作时，形成的气流高度也主要集中在猪舍的中上部，虽然集中在猪舍顶部的NH3排放量比较多，但因为在屋顶排风扇的引力作用下，那排风的气流是一条近乎水平的直线方向，通风系统的进气口一般设在猪舍墙体的上部，假设进气窗口设在猪舍两侧墙体的下部，在通风时，那通风的气流也是一条斜线方向。只有长时间打开排风设施，随着大量冷空气逐渐降到猪舍下面的区域，才能将猪舍地面积累的H2S、CO2排除。这种情况就会因为冷空气的大量进入猪舍，而使猪产生很强的冷应激。

北方猪舍采暖的方式基本分为对流式和辐射式。对流式采暖的散热器对附近空气加热，被加热的空气上升，舍内地面的冷空气上来补充，周而复始猪舍内的空气温度逐渐升高，需要较长时间才能达到猪舍要求的温度。然而猪舍的顶部温度一般比较高，目前猪舍内传统的取暖方式有水暖散热器、电加热器、燃油、燃气采暖设施等，一般采暖设施散发的大量热能是集中在猪舍的顶部。通风时大量的热空气被排掉，猪舍内温度显著下降而使猪群产生冷应激，使得猪舍需要相当长的时间才能恢复到通风前的温度。此外，还有传统的养猪场分娩母猪产床上的保温箱或电热板采暖方式也存在冷应激的现象，当仔猪去吃母乳时，就会由保温箱或电热板的高温区到母猪附近的相对低温区，温差的变化就会产生不小的冷应激，尤其是对于抢不到奶头的仔猪，如果不能及时靠近到母猪的体温，时间长了就会病重乃至死亡，这是断奶前仔猪死亡率高的一个重要原因。

3 适合北方地区养猪场的猪舍采暖设施新技术

北方地区养猪场建议采用辐射电采暖器供热，其原理是辐射采暖器通电后，产生波长5～6 μm的辐射热，从上方很快就直接辐射到下面的物体、地面及饲养的生猪身上，在较短的时间就能达到猪体需要的温度。采暖设施散发的热能可以集中在猪舍底部，猪舍顶部的温度低，猪舍通风时损失的热量少。尤其是母猪分娩栏仔猪活动区域，如果安装800 W的辐射电采暖器，在仔猪初生不久，饲养员清除仔猪口腔黏液、擦干仔猪身上黏膜，同时启动辐射电采暖器立即就有34℃左右的温暖舒适环境，这就为提高初生仔猪的成活率创造了有利条件。具体做法是：在母猪双体产床的2个仔猪活动区域的猪栏上，设置高度可调的固定支架，并分别各安装一个800 W的辐射电采暖器，考虑到母猪分娩日期不同，两个仔猪活动区域所需温度不同。两个仔猪活动区域中间要加隔温栏板。

业内有句话说得好，“谁把握了猪舍的温度，谁就拥有了猪场”。仔猪初生期间生理机能发育不健全，对饲养环境温度变化极其敏感，一旦仔猪所处环境的温差超过2℃以上，仔猪的免疫力就会明显下降，进而还会引发呼吸道和消化道疾病。分娩母猪栏仔猪采暖的800 W辐射电采暖器的散热面积为1 625 cm2（散热面长65 cm、宽25 cm），以145°角向下散热，可使取暖面积增加约30%～40%（2 112～2 275 cm2）。温度可调辐射电采暖器距离母猪产床仔猪区域地板的高度在0.7～1.2 m之间调整，既能达到母猪产床上的仔猪在不同的日龄情况下需要的适宜温度，同时还会使分娩母猪栏仔猪活动区域的温度均衡、稳定，操作方便、安全可靠。

舒服、适宜、均衡、稳定的仔猪生长环境温度，为仔猪健康发育、成长创造了有利条件。而有的猪场分娩母猪栏仔猪采用保温箱，加上仔猪吃奶时，辅助吊挂300 W红外线灯泡采暖。300 W的红外线灯的散热面积为113 cm2左右，散热面积较小。仔猪活动的环境温度不均衡、不稳定，仔猪就容易生病。从猪舍防疫的角度看，仔猪活动区域采用的保温箱内外均存在细菌繁殖的死角，而设置辐射电采暖的分娩母猪栏仔猪活动区域，仔猪栏环境简洁、没有细菌繁殖死角，可以减少仔猪发生疾病的诱因。

4 规模化养猪场通风设施新技术的应用

规模化养猪场的通风系统建议采用多点式小口径轴流风机的排风设施（图1）。它在工作时相对其他通风方式分散了进气流，猪舍内相应产生的冷应激要小一些。小管径多点式布置的管道排风系统还可采用猪舍有害气体管道式排风装置，能有效排出猪舍内的有害气体。具体有2种结构方式：一是有混凝土立柱的猪舍，利用猪舍中部适当位置的混凝土立柱固定管道，并向上引到猪舍屋面或架空引到猪舍墙体上的管道轴流风机。二是屋架结构的猪舍，则是采用小管径的塑料通风管道沿地面引到墙体上的管道轴流风机。

小管径塑料通风系统的排风装置安装在猪舍横向两侧墙体的上部（但要远离猪舍的进气窗口），具体位置和数量应依据猪舍的实际情况而定。排风设施的管道直经设置为250 mm、采用风叶直径200 mm的外转子轴流风机，风机管道外径280mm配用变径为250mm×100 mm的变径管件，再配用管径为100 mm的管材引至猪舍屋面混凝土结构的立柱附近，利用管径100 mm的弯头管件引向下，再利用混凝土立柱固定管道，管道的吸气端口向下引至距离猪舍地面10 cm的位置。这是有立柱猪舍的管道式有害气体排风系统的设置方法。

无混凝土立柱的猪舍，设置猪舍有害气体管道式排风装置的安装方法为管道轴流风机安装在猪舍横向两侧墙体的上部。风机管道外径为280 mm，配用变径250 mm×100 mm的变径塑料管件，再配用管径80 mm的弯头管件引向下，利用变径塑料管件和公称管径为40 mm的管材引到猪舍地面，最后配用40 mm的弯头管件、40 mm的管材、40 mm的弯头和四通塑料管件，将排风系统的吸气端口固定在高出猪舍地面10 cm的位置。排风系统的通风吸气端口设置的数量和具体位置应依据猪舍内猪栏的实际情况而定。新建的猪舍管道地面部分可以预埋，改造的猪舍可在地面开槽埋管。

当猪舍内有害气体达到一定数值时，可通过“有害气体管道式排风装置控制器”自动启动猪舍有害气体管道式排风系统或利用手动控制器启动排风系统。采用上述排风装置，只需要1～2 min即可排除猪舍内底部的有害气体。北方冬季的猪舍排风时间越短，猪舍内产生的冷应激就越小，对生猪的危害也就越小。

5 采用上述暖通方案的经济效益分析

每头繁殖母猪每年产仔猪数大约28头，北方大型规模化养猪场因仔猪舍内的有害气体超标和猪舍内冷应激、饲养环境温度等不足，造成仔猪死亡数约4头/栋。大型规模化养猪场都有配套的饲料加工、屠宰、销售商品猪的渠道，加之近年来猪肉价格上涨，每头生猪的利润大约在1 000元，如果避免因猪舍内冷应激影响有可能损失的4头仔猪健康成长、育肥出栏，养猪场的经济效益就会增加4 000元左右。

2013年1月，国务院办公厅印发了《降低流通费用提高流通效率综合工作方案》（国办发〔2013〕5号），涉及畜牧业的政策主要有：规模化生猪、蔬菜等生产用水、用电与农业同价。农业用电价格1～10 KW为0.389元 /（KW·h），35 KW 及以上为 0.379 元 /（KW·h），800 W辐射电采暖器每天的电费是7.46元，仔猪在产床的日期大约28 d，需要交付电费200元左右。用电量虽然比电热板或保温箱多一些，如果有600头繁殖母猪的养猪场，采用温度可调式辐射电采暖装置和猪舍有害气体管道式排风设施，就可能多出栏2 400头生猪，养猪企业的经济效益就会增加240万元左右。

6 仔猪采暖、通风新设施推广应用的有关事宜

目前，猪舍温度可调式辐射电采暖装置和猪舍有害气体管道式排风装置已经在国家知识产权局审定为实用新型专利，专利名称分别为“辐射电采暖温度可调式母猪产床”“猪舍有害气体管道式排风装置”。

有能力的养猪场可按上述方法，制作高度可调式固定支架。在母猪产床仔猪活动区域的上方设置800 W辐射电采暖器。需注意，因为母猪分娩时间不同，需要1个辐射电采暖器就接通1个电源，仔猪转群后应及时断开电源。因此，应该在辐射电采暖电气控制箱与辐射采暖器之间，设置电路控制装置，就是配套安装几个控制辐射电采暖器电源的电气接线盒，接线盒内设置9个2 P功率10 A的小型断路器开关，每个辐射电采暖器的电路中安装1个小型断路器开关接通或断开电源。

有条件的养猪企业可根据上述方法，制作简易的猪舍有害气体管道式排风装置。需要注意的是猪舍有害气体管道式排风装置的风机设备，一定要选择外转子轴流风机。外转子轴流风机具有结构紧凑、安装方便、运行可靠、起动性能好、运行平稳、噪音低、单位能耗低、节能高效等特点。还需注意通风管道塑料管材互相连接的管口，一定要采取密封处理。

猪舍有害气体管道式排风装置的电气控制电路（国外企业的猪舍通风系统控制电路采用微电脑控制装置，价格近万元，不适合我国国情）建议采用2种：一是简易的通风控制装置电路，由2个时间控制电路组成，1个时间控制电路控制通风系统开机时间、1个时间控制电路控制通风系统停机时间，适当调整开机、停机时间就能自动控制猪舍通风系统的工作程序。二是通风控制装置电路，由有害气体传感器和1个时间控制电路组成，当猪舍内有害气体达到一定浓度，有害气体传感器自动控制猪舍通风装置启动工作。通风系统工作1～2 min，时间控制电路自动断开通风系统的工作电源。适当调整时间控制电路的数值，就能自动控制猪舍通风系统的工作程序。

7 适合我国国情的规模化猪场粪污处理方案

规模化猪场粪污产生量很大，不做适当处理，势必对周围的环境造成污染。猪场的恶臭气味，特别是在夏天，对区域环境的影响较大。2019年9月7日，国家发展改革委办公厅、农业农村部办公厅发布的《关于做好稳定生猪生产中央预算内投资安排工作的通知》中提出在畜牧养殖大县畜禽粪污资源化利用整县推进基础上，2020年以生猪规模化养殖场为重点，择优选择100个生猪存栏量10万头以上的非畜牧大县开展畜禽粪污资源化利用整县推进，重点支持粪污收集、贮存、处理、利用设施建设（对符合条件的项目县，中央投资补助比例不超过项目总投资的50%，最多不超过3 000万元）。国家支持粪污收集、贮存、处理、利用设施建设有利于养猪业的可持续发展。

在我国，养猪场粪污处理的方法多种多样，有的把大中型沼气工程技术用于处理养猪场粪便，治理环境污染；有的利用沼气发电。但在实际生产运用中，由于投料浓度低、发酵温度不高、产气量低、利用率不高，有的根本无法正常连续运行。尤其是北方地区存在冬季气温低，有的地方2～3个月气温在负20℃以下，这就影响了沼气发酵的效率、产生沼气量下降、粪污发酵周期增加、猪场粪污沼气处理成本加大。

中国农业科学院农业部沼气科学研究所邓良伟研究员指出：“发展沼气要以德国为标杆”。德国国际合作公司（GIZ）中国中心负责人赖宁格（Bernhard Raninger）称：中国利用牲畜粪便发电潜力巨大。每年中国农村将产生2 900亿cm3的沼气，如果这些沼气被用于发电，将满足中国电力需求的7%。德国目前有近7 000家沼气发电厂，其沼气发电技术居世界领先水平。德国的农场沼气工程采用“沼气发电、余热升温、中温发酵、免贮气柜、自动控制、加氧脱硫、沼液施肥”的模式。发电机组所产生的余热通过热交换管技术对沼气发酵池进行升温，一般在40℃左右。即使在冬季负30℃的情况下，发酵料液也能达到35℃以上。由于发酵温度较高，因而产气速度快、料液基本不结壳。

德国的沼气工程所产生的沼气主要用来发电（发电机组效率约为38%～41%），沼气发电的方式主要是利用双燃料内燃机带动发电机进行发电。产生的沼气经过严格控制的加氧脱硫，沼气脱硫处理效果较好，直接提高了发电机组的工作效率。由于采用高效率的沼气发电技术和先进的相关配套工艺，没有专门修建的贮气柜，因而大大减少了投资，减少的投资基本可以解决自动控制系统和发电装置所需的资金，其工程总造价，并不比我国同等规模带储气柜而无自动控制的沼气工程造价高。德国沼气发电和余热联产成套设备及所有沼气工程无论规模大小，全部只需1个人管理即可稳定运行，节省人力资源，降低运行成本。

采用沼气发电技术产生的电可用于冬季猪舍采用辐射电采暖设施供热，这样可节省猪场冬季采暖电费支出，还可使养猪企业冬季猪舍辐射电采暖设施实现“双电源供电”，进而避免冬季因农村电网停电事故，造成分娩猪栏仔猪生病、死亡的情况。

大型养猪场如能采取“养猪场＋粪便沼气处理系统＋废水净化处理系统”的粪污处理方案，利用粪便发酵处理产生的沼气发电，发电机组所产生的余热通过热交换管技术对沼气发酵池进行升温，用产生沼气过程中的沼渣生产有机肥，沼液用于种植园区的施肥。经过固液分离装置的污水，通过沉淀式污水净化和用聚氯化铝作沉淀剂的过滤工艺处理，将养猪场的污水变成清水，还要采用氯化法消毒或使用漂白粉Ca(OCl)2消毒，水质经有关防疫部门检验，含菌量低于冲洗用水的标准后，再利用装配式BDF不锈钢自动清洗消毒水箱及智能型箱泵一体化泵站加压用于冲洗猪舍粪污。进而可形成除生猪饮用供水系统以外的猪舍粪污冲洗用水系统。冲洗粪污用水循环利用，这样就可以达到规模化养猪场粪便、污水零排放。既做到养猪生产的经济效益增值，又实现了养猪场环境无污染、无公害。