刘志伟 ，王 群 ，李 东 ，杨永平 ，陈 橙 ，代长云 ，陶利文 ＊

（1.武汉市动物疫病预防控制中心，湖北 武汉 430016；2.武汉市江夏区农业产业化服务中心，湖北 武汉 430200）

前言

随着生猪养殖业规模化、集约化程度的进一步提高，养猪企业生产与规模日益集中，单位面积养殖密度越来越大，猪场产生的大量粪水对环境影响日益严重[1]。某种程度上说，生猪粪水只是放错了地方的资源[2]。如何有效利用猪场粪水，变废为宝，促进生猪养殖业与环境协调发展，是生猪养殖业发展过程中必需面临、解决的新问题[3]。近期，对武汉市畜禽养殖业粪水处理模式进行了总结，主要有7 种，分别是粪水全收集还田利用、固体粪便有机肥利用、异位发酵床、粪便垫料回用、粪水收集+沼气+资源化利用、养殖废弃物深度开发利用等模式。其中粪水全收集还田利用、固体粪便有机肥利用、粪水收集+沼气+资源化利用、养殖废弃物深度开发利用等4 种模式适宜于生猪养殖企业，特别是粪水收集+沼气+资源化利用模式是目前武汉市生猪养殖企业最常用的粪水资源化利用模式。

1 工艺流程介绍

文章主要介绍武汉市当前主推的规模猪场粪水处理典型模式：粪水收集+沼气+资源化利用模式。相关研究表明，猪摄入的氮、磷约60%～80%是通过粪便排出的[4]。因此，生猪养殖场粪水中具有三高特点，即有机物含量高、悬浮物含量高、氨态氮含量高[5]。在实际处理猪场粪水过程中，首先，是通过电泵或管道将集液池和化粪池中的粪水输送至格栅池处理，除去粪水中较大颗粒的杂物，以便提高设施设备利用年限；其次，是通过电泵或管道将格栅池的粪水输送至匀质池，通过匀质池处理，使粪水保持均质均量；再次，是通过电泵或管道将匀质池中的粪水输送至固液分离系统，将粪水中的固体成分与液体成分分离开来，以便减轻后期处理压力，提高设施设备使用寿命；最后，是通过电泵或管道将经过固液分离系统得到的液体输送至厌氧发酵系统。在猪场粪水处理过程中，经过固液分离后的干粪通过堆肥处理可以用来还田或制作有机肥；经过厌氧发酵后的沼渣可以还田，沼液可以用来灌溉林、果、茶地等，沼气可以用于发电供能或中央厨房。流程图详见图1（粪水收集+沼气+资源化利用流程图）。

2 配套设施设备

2.1 雨污分离设施

武汉市目前要求新建的生猪养殖场在设计时要设置雨污分离设施，设置明沟、暗沟，将雨水与污水分开，减少污水产生量。对排污沟建在栏舍外的老旧猪场，通过在栏舍屋檐下安装遮雨棚或者在屋檐末端安装半圆形桶状设施将雨水与污水隔离开，避免雨水混入污水。在建设排污沟时，排污沟要高出地面5 cm 左右并且要加盖，以防止雨水倒灌或雨水直接落入排污沟内。

2.2 固液分离设备

随着生猪养殖场规模化、集约化程度的发展，目前武汉市生猪养殖规模化、集约化水平已达90%以上，猪场粪便清理方式主要有水泡粪、干清粪两种。在生猪养殖场粪水处理过程中，固液分离技术是猪场粪水综合处理的重要环节，通过固液分离系统（如图2）可以将粪水中60%左右的悬浮物分离出来[6]，从而减轻后续处理环节的压力，同时将分离出来的固体成分制作成有机肥或者还田（如图3）。

2.3 厌氧发酵设施

厌氧发酵是该模式中粪水处理的最重要环节，通过厌氧发酵可以有效降低粪水臭味及病原菌含量[7]，同时还可以产生清洁的沼气能源，最终实现沼气功能、沼渣还田、沼液灌溉的种养结合、循环农牧的绿色发展模式。目前武汉市采用厌氧发酵的主要设施是黑膜厌氧发酵池（如图4）、厌氧发酵罐及储气柜（如图5），规模生猪养殖场多采用黑膜厌氧发酵池模式。黑膜厌氧发酵池具有建造成本低、建设周期短、停留时间短、出水效果好、黑膜吸热好、产气量高、储气容量大等优点。由于黑膜厌氧发酵池储气量大，可以实现不间断发电。

图1 粪水收集+沼气+资源化利用流程图

图2 固液分离机

图3 有机肥场

图4 黑膜厌氧发酵池

图5 厌氧发酵罐及储气柜

2.4 资源化利用设施设备

粪水经过厌氧发酵处理产生的沼液通过运输车（如图6）、管道等输送至林、果、茶地或农田进行灌溉，或通过管道、电泵输送至沼液储存池。发酵产生的沼气经提纯后（如图7）用于发电（如图8），或用于厨房、职工生活热水、生产保暖（如图9）等。通过沼气发电机产生的电力用于猪场生产用电或生活用电，降低猪场生产成本。武汉市新建或升级改造后的生猪养殖场严格按照每出栏10 000 头生猪配套66.7 hm2（1 000 亩）的消纳土地用于沼液的处理，配套的消纳土地主要用于有机茶园、果园、鱼池、园艺林木的灌溉。同时，生猪养殖场也可以与猪场周边15 km 范围内的农户、菜农、种植大户签订有机肥、沼液供应协议，将猪场处理好的有机肥、沼液等免费或低价格供给其使用，扩大有机肥、沼液的应用范围，促进区域种养循环、生态农牧的发展。

3 模式成效分析

通过该模式处理后，猪场内部环境得到改善，实现了猪场养殖粪水对周边环境的零排放，深受周边村民及各级监管部门认可与好评，具有良好的社会效益。每年出栏10 000 头肥猪的自繁自养生猪养殖场，通过厌氧发酵，每天可以产生大约150 m3的沼气，每m3沼气可以发电约1.5 kW·h，每天可发电约225 kW·h，每年可发电约82 125 kW·h，按每 kW·h 0.6 元计算，通过沼气发电每年可为猪场节省5 万元。每年可产生沼液约20 000 t，这些沼液可灌溉约66.7 hm2(1 000亩)的茶地、果地、菜地、苗圃、农田等，按每亩节约肥料费用300 元计算，可节省肥料费用约30 万元。通过种植茶叶、果木、蔬菜、苗圃、农田，每年可产生经济效益约300 万元。沼渣、干粪等制作有机肥，每年可生产有机肥约300 t，按每 t 有机肥按500 元计算，每年有机肥可增收约15 万元。该模式可以为自繁自养每年出栏10 000 头的生猪养殖场创收约350 万元。

图6 沼液车浇灌

图8 沼气发电机

4 总结

粪污收集+沼气+资源化利用模式主要环节包括：粪水与雨水不混、固液分离、干粪堆肥、液体厌氧发酵、沼气供能利用、有机肥生产、还田利用等。该模式目前在武汉市已得到广泛应用，可对规模化生猪养殖场生产过程中产生的粪水进行很好的处理、利用，产生良好的经济效益、社会效益、生态效益。同时，还能够解决农村部分剩余劳动力，助力精准扶贫、产业扶贫。该模式对推进畜牧业节能减排、提质增效、农牧循环具有重要借鉴意义。

图7 沼气提纯设施