武漢市規模豬場糞水資源化利用典型模式探析

劉志偉 ，王 群 ，李 東 ，楊永平 ，陳 橙 ，代長云 ，陶利文 ＊

（1.武漢市動物疫病預防控制中心，湖北 武漢 430016；2.武漢市江夏區農業產業化服務中心，湖北 武漢 430200）

前言

隨著生豬養殖業規模化、集約化程度的進一步提高，養豬企業生產與規模日益集中，單位面積養殖密度越來越大，豬場產生的大量糞水對環境影響日益嚴重[1]。某種程度上說，生豬糞水只是放錯了地方的資源[2]。如何有效利用豬場糞水，變廢為寶，促進生豬養殖業與環境協調發展，是生豬養殖業發展過程中必需面臨、解決的新問題[3]。近期，對武漢市畜禽養殖業糞水處理模式進行了總結，主要有7 種，分別是糞水全收集還田利用、固體糞便有機肥利用、異位發酵床、糞便墊料回用、糞水收集+沼氣+資源化利用、養殖廢棄物深度開發利用等模式。其中糞水全收集還田利用、固體糞便有機肥利用、糞水收集+沼氣+資源化利用、養殖廢棄物深度開發利用等4 種模式適宜于生豬養殖企業，特別是糞水收集+沼氣+資源化利用模式是目前武漢市生豬養殖企業最常用的糞水資源化利用模式。

1 工藝流程介紹

文章主要介紹武漢市當前主推的規模豬場糞水處理典型模式：糞水收集+沼氣+資源化利用模式。相關研究表明，豬攝入的氮、磷約60%～80%是通過糞便排出的[4]。因此，生豬養殖場糞水中具有三高特點，即有機物含量高、懸浮物含量高、氨態氮含量高[5]。在實際處理豬場糞水過程中，首先，是通過電泵或管道將集液池和化糞池中的糞水輸送至格柵池處理，除去糞水中較大顆粒的雜物，以便提高設施設備利用年限；其次，是通過電泵或管道將格柵池的糞水輸送至勻質池，通過勻質池處理，使糞水保持均質均量；再次，是通過電泵或管道將勻質池中的糞水輸送至固液分離系統，將糞水中的固體成分與液體成分分離開來，以便減輕后期處理壓力，提高設施設備使用壽命；最后，是通過電泵或管道將經過固液分離系統得到的液體輸送至厭氧發酵系統。在豬場糞水處理過程中，經過固液分離后的干糞通過堆肥處理可以用來還田或制作有機肥；經過厭氧發酵后的沼渣可以還田，沼液可以用來灌溉林、果、茶地等，沼氣可以用于發電供能或中央廚房。流程圖詳見圖1（糞水收集+沼氣+資源化利用流程圖）。

2 配套設施設備

2.1 雨污分離設施

武漢市目前要求新建的生豬養殖場在設計時要設置雨污分離設施，設置明溝、暗溝，將雨水與污水分開，減少污水產生量。對排污溝建在欄舍外的老舊豬場，通過在欄舍屋檐下安裝遮雨棚或者在屋檐末端安裝半圓形桶狀設施將雨水與污水隔離開，避免雨水混入污水。在建設排污溝時，排污溝要高出地面5 cm 左右并且要加蓋，以防止雨水倒灌或雨水直接落入排污溝內。

2.2 固液分離設備

隨著生豬養殖場規模化、集約化程度的發展，目前武漢市生豬養殖規模化、集約化水平已達90%以上，豬場糞便清理方式主要有水泡糞、干清糞兩種。在生豬養殖場糞水處理過程中，固液分離技術是豬場糞水綜合處理的重要環節，通過固液分離系統（如圖2）可以將糞水中60%左右的懸浮物分離出來[6]，從而減輕后續處理環節的壓力，同時將分離出來的固體成分制作成有機肥或者還田（如圖3）。

2.3 厭氧發酵設施

厭氧發酵是該模式中糞水處理的最重要環節，通過厭氧發酵可以有效降低糞水臭味及病原菌含量[7]，同時還可以產生清潔的沼氣能源，最終實現沼氣功能、沼渣還田、沼液灌溉的種養結合、循環農牧的綠色發展模式。目前武漢市采用厭氧發酵的主要設施是黑膜厭氧發酵池（如圖4）、厭氧發酵罐及儲氣柜（如圖5），規模生豬養殖場多采用黑膜厭氧發酵池模式。黑膜厭氧發酵池具有建造成本低、建設周期短、停留時間短、出水效果好、黑膜吸熱好、產氣量高、儲氣容量大等優點。由于黑膜厭氧發酵池儲氣量大，可以實現不間斷發電。

圖1 糞水收集+沼氣+資源化利用流程圖

圖2 固液分離機

圖3 有機肥場

圖4 黑膜厭氧發酵池

圖5 厭氧發酵罐及儲氣柜

2.4 資源化利用設施設備

糞水經過厭氧發酵處理產生的沼液通過運輸車（如圖6）、管道等輸送至林、果、茶地或農田進行灌溉，或通過管道、電泵輸送至沼液儲存池。發酵產生的沼氣經提純后（如圖7）用于發電（如圖8），或用于廚房、職工生活熱水、生產保暖（如圖9）等。通過沼氣發電機產生的電力用于豬場生產用電或生活用電，降低豬場生產成本。武漢市新建或升級改造后的生豬養殖場嚴格按照每出欄10 000 頭生豬配套66.7 hm2（1 000 畝）的消納土地用于沼液的處理，配套的消納土地主要用于有機茶園、果園、魚池、園藝林木的灌溉。同時，生豬養殖場也可以與豬場周邊15 km 范圍內的農戶、菜農、種植大戶簽訂有機肥、沼液供應協議，將豬場處理好的有機肥、沼液等免費或低價格供給其使用，擴大有機肥、沼液的應用范圍，促進區域種養循環、生態農牧的發展。

3 模式成效分析

通過該模式處理后，豬場內部環境得到改善，實現了豬場養殖糞水對周邊環境的零排放，深受周邊村民及各級監管部門認可與好評，具有良好的社會效益。每年出欄10 000 頭肥豬的自繁自養生豬養殖場，通過厭氧發酵，每天可以產生大約150 m3的沼氣，每m3沼氣可以發電約1.5 kW·h，每天可發電約225 kW·h，每年可發電約82 125 kW·h，按每 kW·h 0.6 元計算，通過沼氣發電每年可為豬場節省5 萬元。每年可產生沼液約20 000 t，這些沼液可灌溉約66.7 hm2(1 000畝)的茶地、果地、菜地、苗圃、農田等，按每畝節約肥料費用300 元計算，可節省肥料費用約30 萬元。通過種植茶葉、果木、蔬菜、苗圃、農田，每年可產生經濟效益約300 萬元。沼渣、干糞等制作有機肥，每年可生產有機肥約300 t，按每 t 有機肥按500 元計算，每年有機肥可增收約15 萬元。該模式可以為自繁自養每年出欄10 000 頭的生豬養殖場創收約350 萬元。

圖6 沼液車澆灌

圖8 沼氣發電機

4 總結

糞污收集+沼氣+資源化利用模式主要環節包括：糞水與雨水不混、固液分離、干糞堆肥、液體厭氧發酵、沼氣供能利用、有機肥生產、還田利用等。該模式目前在武漢市已得到廣泛應用，可對規模化生豬養殖場生產過程中產生的糞水進行很好的處理、利用，產生良好的經濟效益、社會效益、生態效益。同時，還能夠解決農村部分剩余勞動力，助力精準扶貧、產業扶貧。該模式對推進畜牧業節能減排、提質增效、農牧循環具有重要借鑒意義。

圖7 沼氣提純設施