豬場(chǎng)糞污處理研究進(jìn)展

王開(kāi)云，鄒 平，張榮波

（1.廣東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備研究所，廣州 510630；2.廣東廣興牧業(yè)機(jī)械設(shè)備有限公司，廣州 510520）

豬場(chǎng)糞污處理研究進(jìn)展

王開(kāi)云1，2，鄒 平1，2，張榮波1，2

（1.廣東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備研究所，廣州 510630；2.廣東廣興牧業(yè)機(jī)械設(shè)備有限公司，廣州 510520）

改革開(kāi)放30多年來(lái)，我國(guó)養(yǎng)豬業(yè)得到了持續(xù)快速的發(fā)展，為滿(mǎn)足市場(chǎng)需求和農(nóng)民增收發(fā)揮了重要作用。2014年我國(guó)豬肉產(chǎn)量5 671萬(wàn)t，年末生豬存欄46 583萬(wàn)頭，生豬出欄73 510萬(wàn)頭，創(chuàng)歷史新高。然而，毋庸置疑的是隨之而來(lái)的、日趨嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題。按一頭能繁母豬一天排糞3.29 kg，尿5.48 kg；一頭商品肉豬一天排糞2.17 kg，尿3.50 kg，則一個(gè)自繁自養(yǎng)的萬(wàn)頭豬場(chǎng)一年純糞污的排放量就達(dá)1.2萬(wàn)t左右[1]。如此大量的豬糞污如果未經(jīng)有效處理而直接排放到生態(tài)環(huán)境中，不僅對(duì)水質(zhì)、土壤及空氣造成污染[2]，也給人和動(dòng)物的健康帶來(lái)危害[3]。集約化規(guī)模化豬場(chǎng)應(yīng)按照國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局發(fā)布的GB 18596-2001《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)豬場(chǎng)產(chǎn)生的豬糞便、污水進(jìn)行減量化、無(wú)害化和資源化處理，完全達(dá)標(biāo)后才能排放。

1??減量化處理

1.1?提高飼料利用率，減少浪費(fèi)

合理設(shè)計(jì)飼料配方，根據(jù)不同豬的品種、性別、不同生長(zhǎng)階段提供不同營(yíng)養(yǎng)需要，提高飼料利用率，減少糞便排放。向飼料中添加微生物制劑（如復(fù)合芽孢桿菌），增強(qiáng)飼料在動(dòng)物體內(nèi)的代謝活動(dòng)，減少有害物質(zhì)排泄，加強(qiáng)糞便的分解作用；對(duì)豬飼糧添加一些酶制劑[4-6]（如木聚糖酶、植酸酶），刺激腸道有益菌增殖并抑制有害菌增殖，減少氮排放；改進(jìn)食槽設(shè)計(jì)[7]，減少飼料浪費(fèi)；對(duì)飼料進(jìn)行制粒或者進(jìn)行膨化[8]。

1.2?改進(jìn)養(yǎng)豬生產(chǎn)工藝

采用管道模式設(shè)計(jì)，做到雨污分離。即屋面雨水采用天溝（可用半邊塑料管連接）收集，從明道直接排放。采用漏縫地板設(shè)計(jì)，污水走暗（管）道，接入集污池（沉淀池），從而達(dá)到雨污分離，以降低污水處理成本[9]。江西五豐牧業(yè)對(duì)豬場(chǎng)欄舍采取高床漏縫建筑，欄舍漏縫地板下部集糞池采用橫縱向斜坡設(shè)計(jì)，高度差約為1.4 m，尿液自流進(jìn)入集水溝收集，干糞由于流動(dòng)性差被截留在斜坡上，通過(guò)人工或刮糞板進(jìn)行收集，實(shí)現(xiàn)固液分離；同時(shí)飲水器采用碗式飲水器，飲水器下部設(shè)計(jì)水泥槽將飲用余水通過(guò)專(zhuān)用管道引入清潔水池，避免飲用余水進(jìn)入糞污處理系統(tǒng)，減少?gòu)U水產(chǎn)量。這2項(xiàng)生產(chǎn)工藝改進(jìn)后，每天污水量減少72%[10]。采用碗式飲水器與乳頭飲水器相比，碗式飲水器節(jié)水效果達(dá)37.2%，大大減少了水的浪費(fèi)，做到了節(jié)能減排，減少了污水處理的壓力[11]。

2??無(wú)害化處理

2.1?堆肥發(fā)酵處理

由于新鮮豬糞作為有機(jī)肥直接施用于農(nóng)作物，不僅會(huì)帶來(lái)病蟲(chóng)害和雜草，而且其在土壤中快速分解也會(huì)產(chǎn)生一些有害物質(zhì)和大量的熱，對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)發(fā)育帶來(lái)不利影響。通過(guò)堆肥后，可以消除這些不利影響，并提高有效養(yǎng)分含量。厭氧堆肥耗時(shí)長(zhǎng)，一般采用好氧堆肥將豬糞轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定化、無(wú)害化腐殖質(zhì)有機(jī)肥。為了提高堆肥效果，可以添加木炭促進(jìn)堆肥有機(jī)物料的降解，減少有害氣體氨氣的揮發(fā)，加快堆肥腐熟脫毒，同時(shí)增加堆肥產(chǎn)品總氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，提高產(chǎn)品質(zhì)量[12]。生物除臭菌的添加可以減少堆肥過(guò)程中臭氣的產(chǎn)生，同時(shí)對(duì)堆肥腐熟過(guò)程具有促進(jìn)作用，可在生產(chǎn)中應(yīng)用[13]。為了促進(jìn)豬只生長(zhǎng)，飼料中常添加過(guò)量的重金屬添加劑（銅、鋅等），導(dǎo)致糞便中也有殘留，長(zhǎng)期積累會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，因此堆肥過(guò)程中可以添加一些物理或化學(xué)的鈍化劑進(jìn)行處理，以達(dá)到堆肥無(wú)害化標(biāo)準(zhǔn)[14]。

2.2?沼液廢水處理

豬場(chǎng)污水沼氣發(fā)酵后，沼液中一些有害指標(biāo)明顯降低了，但仍不能直接排放，還需進(jìn)一步處理。后續(xù)處理工藝包括SBR工藝、組合工藝、膜生物反應(yīng)器、浮游植物處理系統(tǒng)等，利用 SBR 法來(lái)去除集約化豬場(chǎng)廢水高濃度的氨氮和磷時(shí)，廢水初始氨氮1 680 mg/L，磷酸根離子185 mg/L，氨氮的去除率達(dá)到了 94.3%，P的去除率達(dá)到96.5%。普通小球藻Chlorella vugaris C9-JN2010在谷氨酸脫鹽廢液中生長(zhǎng)，對(duì)總氮、總磷的消耗率分別為96%和97%，程露萍利用普通小球藻Chlorella vugaris C9-JN2010處理藍(lán)藻-豬糞沼液廢水，以實(shí)現(xiàn)廢水無(wú)害化利用，廢水中總氮、總磷、氨氮的去除率分別為84.6%、95.9%和90.5%，達(dá)到污水處理效果[15]。

3??資源化處理

3.1?豬糞有機(jī)肥利用

豬糞含有大量未利用的有機(jī)質(zhì)及氮、磷、鉀等營(yíng)養(yǎng)元素，經(jīng)適當(dāng)?shù)奶幚恚粌H可消除對(duì)環(huán)境的影響，還能變廢為寶。李海華等[16]在豬糞中接種NT 酵素菌三代菌，添加秸稈稻殼等有機(jī)物進(jìn)行調(diào)節(jié)，使其堆肥原料的含水率、有機(jī)質(zhì)含量、顆粒度、碳氮比等達(dá)到最優(yōu)，采用好氧方式進(jìn)行生物堆肥，最終將豬糞轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C(jī)肥，實(shí)現(xiàn)廢物的資源化，并為養(yǎng)殖場(chǎng)帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

3.2?廢水資源化利用

豬場(chǎng)廢水一項(xiàng)資源化處理的措施就是進(jìn)行厭氧發(fā)酵產(chǎn)生沼氣能源。由于豬場(chǎng)廢水中含碳量低，含氮高，進(jìn)行厭氧消化存在碳氮營(yíng)養(yǎng)不平衡的問(wèn)題，成喜雨等[17]通過(guò)秸稈豬糞共消化，使碳氮比為20～25：1時(shí)，產(chǎn)氣速率和沼氣產(chǎn)率都得到了顯著提高。在厭氧消化過(guò)程中，沼氣產(chǎn)量與各種水解酶活性呈正比關(guān)系。楊自光等[18]利用混合菌種制備沼氣發(fā)酵活性添加劑，對(duì)混合菌種進(jìn)行篩選和馴化，制備出酶活性較高的沼氣發(fā)酵活性添加劑，與不加添加劑對(duì)照相比，產(chǎn)氣量最高增加17.81%，說(shuō)明沼氣發(fā)酵活性添加劑對(duì)提高沼氣產(chǎn)量有促進(jìn)作用。小球藻可以利用初級(jí)豬糞廢水實(shí)現(xiàn)藻細(xì)胞的生長(zhǎng)和油脂的累積，為生物油脂的生產(chǎn)提供一種途徑，朱靜靜等[19]利用初級(jí)豬糞廢水培養(yǎng)小球藻不需要添加微量金屬元素，生物量最大可達(dá)0.414 g/L，為在Bristol培養(yǎng)基培養(yǎng)的生物量的3.14倍。小球藻生物量隨初始化學(xué)需氧量（COD）的升高而升高，豬糞水中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被高效地去除，其中豬糞水中的總氮、總磷和氨氮的去除率分別達(dá)到了50%，60%和90%以上。小球藻的油脂含量達(dá)到22.28%，實(shí)現(xiàn)了初級(jí)豬糞廢水中微藻的生物量轉(zhuǎn)化和資源化處理。

4??總結(jié)

規(guī)模化豬場(chǎng)每天都有大量的糞污產(chǎn)生，如果未經(jīng)處理而直接排放，必定造成環(huán)境污染。豬場(chǎng)糞污處理應(yīng)以減量化、無(wú)害化和資源化為原則，以資源最大化利用為目標(biāo)，將豬場(chǎng)糞污變廢為寶，以促進(jìn)畜牧業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

[1] 李培培，王建華，張寶珣，等.青島市豬場(chǎng)糞污排放量估算研究及污染綜合解決方案[J].豬業(yè)科學(xué)，2014，31（03）：85-87.

[2] Ria?o B， García-González M C. On-farm treatment of swine manure based on solid liquid separation and biological nitrification denitrification of the liquid fraction[J]. Journal of environmental management，2014，132：87-93.

[3] 邱治， 李斯麗， 曾丹. 動(dòng)物生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的影響及生豬無(wú)公害養(yǎng)殖技術(shù)[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技， 2014(15)：292.

[4] 胡向東， 焦樂(lè)飛，李旭彬，等.小麥替代玉米飼糧添加木聚糖酶對(duì)生長(zhǎng)豬生長(zhǎng)性能、結(jié)腸菌群和氮排放的影響[J]. 動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)報(bào)，2014，26(9)： 2805-2813.

[5] J O C， O M A P， P S等. 蛋白酶和木聚糖酶對(duì)育肥豬的生長(zhǎng)性能、營(yíng)養(yǎng)消化率以及糞便氣味的影響[J]. 飼料博覽， 2014(10)：22.

[6] 朱蓮英，賈久滿(mǎn)，李成會(huì).植酸酶對(duì)豬糞便中氮、磷及植酸磷排放量影響的研究[J].黑龍江畜牧獸醫(yī)，2007(3)：33-34.

[7] 張明海.不同喂料設(shè)備對(duì)生長(zhǎng)育肥豬的使用效果[J].豬業(yè)科學(xué)， 2012，29(2)：78.

[8] 唐仁勇. 飼料不同形態(tài)、狀態(tài)對(duì)早期斷奶仔豬生產(chǎn)性能及消化生理的影響[D].雅安：四川農(nóng)業(yè)大學(xué)， 2004.

[9] 歐陽(yáng)順根， 宋澤文， 羅文光. 豬場(chǎng)排污管道設(shè)計(jì)及糞便污水無(wú)害化處理[J].中國(guó)豬業(yè)， 2009， 4(10)： 58-59.

[10] 張磊， 徐曉云， 邱俊，等. 江西五豐牧業(yè)糞污處理減量化欄舍設(shè)計(jì)[J].江西畜牧獸醫(yī)雜志， 2013(4)：22-23.

[11] 李閩. 豬場(chǎng)水碗節(jié)水效果試驗(yàn)[J]. 今日養(yǎng)豬業(yè)，2014（02）：37-38.

[12] 李榮華， 張廣杰，張?jiān)鰪?qiáng)，等.添加木炭改善豬糞稻殼好氧堆肥工藝及質(zhì)量[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2014，30(16)：230-238.

[13] 劉勝洪，周玲艷，劉文，等.生物除臭菌對(duì)豬糞堆肥腐熟效果的影響[J].南方農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)， 2014， 45(3)： 425-428.

[14] 劉浩榮.豬糞堆肥化過(guò)程中重金屬鈍化技術(shù)研究[D].長(zhǎng)沙：湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)， 2008.

[15] 程露萍，李昌靈，張夢(mèng)，等.利用Chlorella vulgaris C9-JN2010 去除藍(lán)藻-豬糞沼液廢水中氮磷的研究[J].工業(yè)微生物，2014，44(1)：55-59.

[16] 李海華，邢靜，孟瑞靜，等.規(guī)模化豬場(chǎng)糞污處理及資源化利用工程應(yīng)用[J].環(huán)境工程， 2013， 31(6)： 49-52.

[17] 成喜雨，李強(qiáng)，王靜，等.典型秸稈廢棄物與豬糞共發(fā)酵過(guò)程碳氮比的影響研究[J].可再生能源，2014，32(6)：848-853.

[18] 楊自光，蘇有勇，楊麗坤，等.活性添加劑對(duì)沼氣發(fā)酵產(chǎn)氣率的影響[J]. 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2012(20)：197.

[19] 朱靜靜，楊巍，紀(jì)九軍，等.初級(jí)豬糞廢水混合培養(yǎng)普通小球藻的研究[J]. 可再生能源， 2014(4)：499-504.

2015-03-18）

2012年度廣東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技提升專(zhuān)項(xiàng)粵財(cái)農(nóng)［2012］626號(hào)