淺談一種豬場有機肥區的設計

張澤禹 楊占國 王永巍

（1、2鄭州中糧科研設計院有限公司，河南 鄭州 450053）

中國養豬歷史悠久，豬種資源豐富，養豬數量、豬肉產量均具世界之首。近年來，規模化養豬產業迅速發展，養豬生產在農業生產中所占的比重逐年增加[1]。隨著整個行業的興旺蓬勃，豬場的設計如何適應科學規律、政策規范以及市場需求已經成為了各設計院的重點關注方向。

由于政府和社會各界對于環境保護的重視程度不斷增加，“金山銀山不如綠水青山”的口號已經深入人心。“綠色豬場”和“全產業鏈可持續發展”等概念必須在設計階段就開始體現，其中關于豬糞的無害化處理尤為重要。

豬的排泄物包括固態糞便和液態尿液，這二者都是豬舍中有害氣體和微生物的主要來源，所以清糞方式對于保證舍內環境是否達標十分重要。目前豬場主流使用的清糞工藝有干清糞（詳見圖1）和水泡糞（詳見圖2）。但是不管是通過刮糞溝達到糞尿分離（干清糞）還是使用污水處理設備進行固液分離（水泡糞），固態的糞便都必須通過科學的方式處理。

圖1 干清糞刮糞機

圖2 水泡糞提塞池剖面圖

在糞便量小的前提下，可以采用“直接埋地法”，將糞便直接施入土壤中作為底肥，通過自然環境中的微生物氧化分解。但是隨著養豬規模化的不斷增長，一座豬場所產生的糞便量已經突破周邊自然環境可以承受的上限，直接傾倒容易造成環境污染和疾病傳播，必須選用有人工干預的“堆肥處理法”。通過大型罐體或深槽，利用好氧微生物（主要是細菌、霉菌、放線菌及原生動物等）分解復雜的有機物，過程中產生50℃-70℃的高溫，可殺死病原微生物、寄生蟲及其蟲卵等。最終的產品是穩定腐殖土，無臭無污染。復雜的有機物被降解為易被植物吸收的簡單化合物，成為高效的有機肥。

本文描述的是一種豬場有機肥區的設計方案。

1 有機肥處理區的組成

我院設計的有機肥處理區包含豬糞好氧發酵設備（以下簡稱發酵罐，詳見圖3）、有機肥成品車間（以下簡稱成品間）、原料暫存間（以下簡稱暫存間）三部分。

圖3 豬糞好氧發酵設備

其工藝流程是采用裝載機將豬糞放入發酵罐提升料斗中，由料斗提升裝置將物料投入發酵室內。發酵罐出料口接出料皮帶機，通過成品間墻上的預留洞口，將成品物料輸送至車間內，再由裝載機將成品物料轉運至包裝設備，打包完成后即可輸送至場外。

暫存間是為了應對當突發事件影響到發酵罐電力供應時，為了不打斷養殖豬舍的正常生產運轉，可將經過固液分離的豬糞暫存至該單體建筑內。待發酵罐可正常運轉后，繼續完成上述工藝流程（詳見圖4）。

圖4 工藝流程圖

有機肥加工區配套有供電（動力和照明）、防雷、供水、排污、通風等系統。施工圖包含建筑總圖、給排水總圖、電氣總圖、建筑單體（主要是成品間和暫存間）、結構單體、電氣單體、暖通單體共七部分圖紙。

2 有機肥處理區的設計要點

2.1 豬糞好氧發酵設備

一個完善的有機肥處理區，最核心的組成部分就是豬糞好氧發酵設備（發酵罐）。罐體數量的計算必須根據豬場的豬只品種、存欄量、清糞方式、發酵罐設備產量等因素綜合確定。

比如豬只品種，一般健康豬的糞尿排泄量可參考下表[2]（詳見表1）。

表1 豬的糞尿排泄量

參考以上數據，結合待設計場區的目標存欄量、飼養期，三者相乘即可得出產生糞便的總量。根據清糞方式的不同，比如干清糞就可以基本做到糞尿分離，而水泡糞通過排污管道輸送至污水處理區后，經固液分離機可較精準的達到最適宜發酵的固液比。不同的清糞方式將影響到有機物的含量，也直接影響發酵處理的最佳含水率，此處不再贅述詳細數據。最終確定待處理糞便量后，根據選取廠家及設備型號的不同，可得出發酵罐的數量。

2.2 有機肥成品車間

隨著市場缺口的持續存在，養殖行業的發展潛力受到了社會各界的認可，越來越多的公司參與到養豬場的建設當中。競爭的加劇，迫使建設單位從設計階段就要求工程師必須在滿足工藝要求的前提下，盡最大努力降本優化。我院目前合作的這家建設單位，就對有機肥區的單體設計提出了相關的要求。

2.2.1 建筑專業設計

我院設計的有機肥成品車間室內標高為±0.000，室外標高為-0.300。單層丁類倉庫，耐火等級為二級，屋面防水等級為二級。屋面板為0.5mm厚的單層壓型鋼板，檐口高度4.50m。單體1.20m以下標高設置矮墻，采用MU10燒結多孔磚（非粘土類），M5.0混合砂漿砌筑。以上為單層彩鋼壓型板。

屋面防水做法采用咬口式，壓型鋼板的橫向搭接方向宜與主導風向一致，搭接不小于一個波。

建筑外門窗氣密性能為7級，建筑外門窗抗風壓性能分級為3級，水密性能分級為3級，保溫性能分級為6級。

為應對大規模集中建設，設計階段必須采用標準化的設計模式。成品車間軸線尺寸采用標準形式，山墻長度根據設備需求和結構受力建模計算，確定15.00m為最合適的長度。檐墻長度根據罐體數量的不同而變化，柱距統一為6.00m。一般一臺發酵罐對應一個開間，也可根據當地有機肥市場需求量的不同，適當增加一個開間以便提升成品有機肥的暫存量。

成品車間根據生產經驗一律不設窗戶，門選用M3636成品鋼制推拉門，另設M1024成品鋼制平開門以滿足消防需求。屋頂每兩個開間設2個4000mm×1000mm透光板分列屋脊兩側以滿足光照需求和1個直徑500mm的無動力螺旋通風器位于屋脊正中。

成品車間皮帶機穿墻預留洞口尺寸原則上選用1200mm×1200mm，洞底標高為1.20m，實際情況應根據不同廠家的設備工藝需求確定。安裝設備完成后，洞口一般不做封堵，也可根據建設地點當地的氣候條件，尤其是強風和暴雨情況，對洞口最適當遮蔽處理，以避免雨水進入成品間內，影響有機肥的品質。

2.2.2 結構專業設計

成品間單體結構形式采用單層門式剛架結構，基礎形式采用獨立基礎結合地梁的形式，基礎埋深-1.20m。結構安全等級為三級，結構設計使用年限為25年，建筑抗震設防類別為丁類。成品間采用柱下獨基，地基基礎設計等級為丙級。基礎、基礎梁、短柱等位置混凝土強度等級為C30，基礎墊層選用C15素混凝土。

因微生物好氧發酵過程所產生的有機肥呈微堿性，成品間的單層彩鋼壓型板圍墻和型鋼梁柱為滿足設計年限，必須考慮鋼結構防腐要求。涂裝工藝如下：

1）鋼柱應進行熱浸鍍鋅防腐處理，無特別說明時鋼柱鍍鋅量不應小于440g/m2雙面）。

2）除鋼柱外的其余構件應涂刷環氧富鋅底漆2遍，涂層厚度為60μm；環氧云鐵中間漆1遍，涂層厚度40μm；環氧面漆2遍，涂層厚度50μm。涂層總厚度共150μm（涂層厚度為干膜厚度）。

防腐加工方法和技術要求應符合國家現行有關規范與標準的要求。

2.3 原料暫存間

根據豬場建設地點的用地紅線面積和電力供應穩定情況，可選擇單獨建設一個暫存間單體或將暫存間和成品間合二為一。如果選擇將二者功能合并到一個單體內，中間需設置隔墻一道。

因暫存間內所放物料的性質，決定了單體內氣味會比較刺鼻。根據豬場所處的環境，盡量不采用直接機械通風的方式其余設計細節同成品間。可設置除臭系統。建設單位可根據實際需求，在暫存間內設置除臭系統。

2.4 好氧發酵設備

好氧發酵設備需根據設備廠家提資資料，確定尺寸、荷載等參數。不同廠家根據各自工藝不同，參數一般都不同。設計階段一般只考慮發酵罐混凝土基礎的設計。

基礎處不設排污溝，僅卸料坑位置設置地埋管道，采用直徑160mm的UPVC排污管就近引至污水管網。好氧發酵設備給水點位置、管徑應根據廠家提資設置，管材同廠區其他場舍給水管材。

基礎前硬化地面做法可以同養殖場道路做法，部分廠家還要求發酵罐和成品間之間也設置硬化地面。

基礎鋼筋砼頂板120厚，周邊外圈設圈梁，梁板上平齊，板頂標高+0.300m；板下設C15素砼墊層。磚擋墻內素土夯實，夯實系數≥0.94。沿周邊磚擋墻四角或沿長度≤@6m設構造柱，下錨入條基，上錨入圈梁內,以加強設備基礎整體性。沿平臺外圈砌磚擋墻（MU15普磚+M5水泥砂漿），不設內隔墻。基礎采用砼條基，沿外周邊擋墻設置，基底為室外下500mm。

3 有機肥處理未來的發展方向

隨著養殖行業的快速發展以及社會對于環保要求的不斷提高，養豬場的“零排”放已經成為各大養殖企業的目標，科學合理的將豬糞轉化為有機肥現已是農業可持續發展的必然選擇。

目前已經出現了通過改變有機肥內有益菌占比來適應特殊經濟作物的靶向型有機肥；也有通過將無機肥（化肥）和有機肥相結合，進一步提高肥力的復合肥。但是不管未來如何發展，對于一家養殖企業，將豬糞變廢為寶都是切實擺在面前的現實問題。建設有機肥處理區必將為養豬場帶來巨大的經濟效益、生態效益和社會效益。