张光玺 贺成龙陈 韬 华廷卿 李正会 韩 华 张 丽 杨明军
（遵义市播州区畜牧渔业发展中心，贵州遵义 563100）
随着现代畜牧业的快速发展，生猪养殖规模化程度正在加速推进，生猪规模养殖产生大量的粪污，含有大量的氮、磷、氨等有机物以及高悬浮物质，如果没有建设与之匹配的粪污收集及处理设施设备，直接排放将会成为影响环境的重要污染源之一[1,2]。近年来，贵州省遵义市播州区始终坚持生猪产业发展与环境并重，坚持源头减量、过程控制、末端利用的治理路径，秉持资源禀赋，多措并举**粪污处理难题，实现粪污“变废为宝”，推进畜牧业转型升级。本文以遵义市播州区生猪规模养殖场粪污防治为例，阐述几种操作性强的粪污收集及处理工艺，为生猪规模养殖粪污治理提供参考。
1.1 干清粪工艺
干清粪工艺是将畜禽的新鲜粪污（粪便、尿液）经人工或机械集中收集后，再经过沼气池、沉淀池、异位发酵床等方式分别进行处理。该工艺分为人工清粪和机械清粪2种。人工清粪耗费人力成本较高，且清理难度大，时常因清理不彻底而导致畜禽舍内气味较浓。如播州区鸭溪镇堰坎村某养殖小区为仔猪扩繁场，采用高位产床，全场养殖粪污为人工清粪，耗费大量的人力，工作效率低，且粪污清理不彻底，圈舍内长期有积存的粪污存在，粪污发酵后产生CO2（二氧化碳）、H2S（硫化氢）、NH3（氨气）等有毒有害气体，严重影响生猪生长发育。在实际生产中，为减少人工清粪成本，可根据场地条件对圈舍地面设计一定的倾斜度，粪便和尿液排出后自行分流，干粪通过收集、清扫、运走等流程，尿液则从排尿沟中流出，然后再分别进行处理。如播州区马蹄镇马蹄社区某养殖场，圈舍内漏缝地板距离地面高度约2 m，地面设计为中间高两边低的拱形（斜度约15°左右），粪污经漏缝地板下落至地面后，尿液部分自行流至两边排尿沟收集进入沼气池或沉淀池等，固体部分经人工收集进行快速堆肥发酵处理；
机械清粪则是利用电机带动，通过刮粪板将粪污清离圈舍，较人工清粪而言具有高效快速等优势，但存在一定的机械设备投资及后续运行费用，以建设1栋圈舍（单批存栏1 500头）为例，首次安装机械清粪设备（4条粪道）约0.8万元。
1.2 水冲粪工艺
水冲粪工艺是20世纪80年代我国从国外引进规模化养殖技术和管理方法时采用的主要清粪模式。该工艺的主要目的是能及时、有效地清除圈舍内的粪便和尿液，保持圈舍环境卫生。该工艺在技术上不复杂，不受气候变化影响，但是耗水量较大，产生的粪污量较大，粪污处理的成本较高；
冲洗后的粪污经固液分离后，大部分可溶性有机质及微量元素等留在污水中，污水中的污染物浓度仍然很高，而分离出的固体物养分含量低，肥料价值低。为进一步减少养殖粪污产生量，按照“源头控制”的原则，鼓励水冲粪工艺改造为干清粪或水泡粪工艺。
1.3 水泡粪工艺
该工艺是在水冲粪工艺的基础上通过改造设计，要求在建设养殖场时同步设计和施工，圈舍内建设容积与之匹配的排粪沟，并向排粪沟中注入一定量的水，粪便和尿液通过漏缝地板进入排粪沟中，经储存一定时间后（一般为5～6个月），待粪沟装满后将沟中粪水排出，后续可采取干湿分离、六级沉淀、沼气池等工艺分别进行处理并用于种植业。该工艺投资小，易于操作，节约人工，但清理难度大，不彻底，且粪便长时间在圈舍内停留，易厌氧发酵产生大量的有害气体，如H2S（硫化氢）、CH4（甲烷）等，不利于生猪健康养殖，并危及饲养人员的健康。如遵义市播州区三合镇长丰村某养殖场，该场专门从事生猪育肥，设计单批存栏生猪3 000头，圈舍内部按照0.6 m3/头标准建设排粪沟1 800 m3，同步在圈舍外按照0.6 m3/头标准建设六级沉淀池1 800 m3。在做好粪污分离、雨污分离等情况下，经养殖场数据统计，一头猪约产生0.6 m3的粪便（饲养周期6个月）。该场一般待一批次猪出栏时才进行一次彻底的粪污清理。
2.1 同位发酵床处理模式
同位发酵床处理粪污是采取圈舍内全量收集粪尿，并向舍内添加锯末屑、稻谷壳粉等发酵垫料，按配比添加发酵床专用发酵菌种，利用微生物学、生态学、发酵工程学原理，快速降解粪便、尿液等养殖废弃物，消除恶臭，抑制害虫和病菌，待腐熟后用于制作有机肥或直接还田利用。该模式主要用于牛、羊养殖场（户）或养殖密度较小的中小生猪养殖场（户）收集处理粪污。因养殖规模较大的生猪养殖场粪污产生量较大，加之南方地区的季风性湿润气候，并不适用于同位发酵床处理模式。
2.2 异位发酵床全量化处理模式
异位发酵床处理粪污是相对于原位发酵床微生物发酵而言的，是指粪污通过漏缝地板后将新鲜猪粪转移到舍外暂存池，并在圈舍外另行修建与养殖量匹配的发酵床（发酵床体积最低建设要求0.25 m3/头猪），利用垫料和微生物菌进行发酵分解[3]。西南地区因常年气温较低，以季风性湿润气候为主，所使用的异位发酵床墙体高度较北方地区增高并设置曝气系统、回流沟等以保证发酵温度。发酵床内铺入以谷壳、秸秆、木屑为主的垫料，加入微生物发酵菌剂，将新鲜粪浆喷洒到发酵床上，在适宜温度条件下经翻耙机翻动，通过人工构建的高效发酵系统将粪污集中收集、异地处理后的粪污变成有机肥，使养殖与粪污处理分开，实现猪场粪污“零排放”。异位发酵床处理粪污具有成本低、操作简单、无污染、无排放、无臭气、土地利用率高等优点。既可充分利用玉米、大豆、辣椒等的秸秆，通过微生物有氧发酵处理，有效抑制害虫和病菌的繁殖，又能将粪污中的粗蛋白、粗脂肪、残余淀粉、尿素等有机物质进行降解或分解成氧气、二氧化碳等，残渣变成有机肥便于运输使用。该模式现为遵义市播州区生猪规模养殖场粪污处理主要推广模式之一，清洁高效，较适用于贵州喀斯特地貌条件下的粪污处理模式。如播州区泮水镇遵金村某生猪养殖场设计存栏8 280头，粪污处理方式采取异位发酵床和六级沉淀池方式处理粪污。建设粪污收集暂存池3 338 m3，异位发酵床3 096 m3，安装翻耙机4台（宽8 m、翻耙深度1.8 m），通过异位发酵床可处理粪污约40吨/d。
2.3 快速堆肥发酵处理模式
快速堆肥发酵主要对养殖场产生的固体粪污部分进行发酵处理。堆肥发酵分好氧堆肥和厌氧堆肥，生猪规模养殖场因粪污产生量较大，多选择分解速度快、发酵周期短、产生异味少的好氧堆肥模式，利用专性和兼性好氧微生物的作用，在人工控制水分、碳氮比和通风条件下，对固体粪便中的有机物进行降解，使之矿质化、腐殖化和无害化。好氧堆肥过程中的高温不仅能杀灭粪便中各种病原微生物，使粪便无害化，还能吸收植物可以利用的有效养分，具有土壤改良和调节作用。养殖场堆肥发酵可根据场地情况采取积粪棚收集发酵，也可采用地上带雨棚的“n”型槽式堆粪池，地面坡度为1°，坡底设排污沟等设施。积粪棚（池）地面应进行防水防渗处理，能满足承受粪便运输车及所存放粪便荷载的要求；
墙体高度不宜超1.5 m；
设施容积不小于0.002 m3×发酵周期（发酵周期一般为60 d）×设计存栏猪当量（头）。对于生猪养殖规模较大，粪污产生量较大的规模养殖场多采用“n”型槽式堆粪池便于将粪污分期堆肥发酵处理。如播州区西坪镇、尚稽镇等辖区内的仔猪扩繁场，因饲养能繁母猪数量较多（设计存栏基础母猪均达1万头），粪污产生量较大，全场固体粪污采用“n”型槽式堆粪池进行堆肥发酵；
洪关乡联心组、马蹄镇马蹄社区等部分生猪育肥场养殖规模较小，则采用积粪棚收集发酵。
2.4 沼气池发酵处理模式
将液体粪污或全量粪污采用完全混合式厌氧反应器（CSTR）沼气工程建设、上流式厌氧污泥床反应器（UASB）等进行处理，将能量转化成可以燃烧的气体，满足日常取暖、保暖、淋浴等生活需求[4]。残留下来的废渣保留原有的养分，经过处理后可作为提高农作物产量的化肥。这种能源之间的相互转换、循环利用，具有显著的社会经济效益和环境效益。沼气池发酵工艺需配套建设调节池、厌氧发酵罐、固液分离机、贮气设施、沼渣沼液储存池等设施设备[5]，且发酵池容积不小于0.3 m3/头猪，沼液贮存池不小于0.3 m3/头猪。如播州区西坪镇民主社区某养殖场，设计存栏生猪780头，粪污处理采取干清粪工艺，配套建设CSTR沼气工程建设，修建300 m3沼气池，通过在沼气池厌氧环境中发酵产生的沼气用于场内人员日常生活所需，沼液通过管道输送配套用于种植业。
2.5 沉淀池处理模式
将粪污液体部分或全量粪污采用多级沉淀池厌氧发酵，对其进行腐熟发酵并还田应用于农业生产。规模养殖场（户）沉淀池建议为六级沉淀池，顶部密封，留设排气孔，且必须满足防渗、防漏、防雨、防溢流等要求，且各级沉淀池之间应在池子顶部对角位置设置通道（建议采用管道连接并沿池壁向下约80 cm）。沉淀池容积一般不小于单位畜禽日粪污产生量（m3）×贮存周期（d）×设计存栏猪当量（头）。如播州区团溪镇两路口村某生猪养殖场设计存栏2 280头，粪污处理采用干清粪处理工艺，配套建设异位发酵床570 m3、六级沉淀池1 010 m3。
2.6 UASB+AO工艺处理模式
养猪废水中含有大量的猪粪渣、尿水等污染物，主要体现在COD、BOD、SS、氨氮等污染指标，属高浓度有机废水[6,7]。目前无论物理、物化、化学、生化、生态等处理方法中，不可能仅用1种或2种处理方法来实现达标，因此需采取UASB＋AO多方法组合工艺，甚至由于养殖产生的粪污中COD与氨氮都很高，经过一次硝化与反硝化的过程很难达到标准，需采取UASB＋二级AO工艺，从而达到消除废水排放对水域环境造成的污染，改善、保护水体的环境质量。该模式因基础设施投资较大，适用于全封闭管理的种猪场等。如播州区泮水镇某某原种猪场占地面积340亩，设计存栏种猪1 500头，全场采用现代高效化养殖模式（含全自动饲喂系统、全密闭猪舍自动温控系统等），粪污处理部分总投资约600万元，采用UASB＋二级AO工艺，工艺流程为：格栅→集水池→固液分离机→粪污固液分离机（固体部分进行堆肥发酵）→调节池→混凝池1/絮凝池1→初沉池→中转池→UASB→一级兼氧池→一级好氧池→二级兼氧池→二级好氧池→二沉池→反应池1/2→延时反应池→混凝池2/絮凝池2→终沉池→消毒池→清水池（可重复利用于场内圈舍冲洗等）。
我国西南地区多为典型的喀斯特地形地貌，常年雨季较长，湿度较大，畜禽粪污治理任务艰巨。因此，生猪规模养殖场进行粪污收集、处理要遵循因地制宜原则，结合养殖场地势条件等采用与之适配的经济适用的粪污收集及处理模式。要做好源头减量，强化养殖用水管控及饮污分离、雨污分离等；
要做好养殖过程控制，采用节水性能较好的饮水器，用火焰消毒替换原有水冲式消毒等；
要做好末端利用，充分利用沼气池、六级沉淀池、发酵床等工艺处理养殖粪污，最终实现变废为宝，切实提高养殖经济效益。