旱區生豬養殖場便攜式太陽能組裝沼氣池糞污處理利用技術研究

摘要：糞污資源化利用是實現畜牧業綠色發展的重要途徑，但是目前糞污資源化利用技術并沒有得到養殖場戶的廣泛認可和采納。本文針對旱區地理位置及氣候特點，采用“能源生態’’模式，應用便攜式太陽能組裝沼氣池，設計研究出一種適宜于北方旱區生豬規模養殖場使用的地上沼氣糞污處理模式，解決生豬規模養殖場在環境治理的問題，改善養殖場環境，提高糞污資源化利用水平，推動生豬生產標準化發展。

關鍵詞：太陽能：地上沼氣：糞污；資源化

1 背景

定西市安定區位于甘肅省中部，海拔1，750～2，580m，年平均降水量380mm左右，蒸發量高達1，526mm，屬典型的干旱半干旱區。近年來，在農村人居環境整治的過程中，安定區以治理畜禽養殖面源污染、促進畜牧業轉型升級、實現農牧良性循環為總目標，以配套建設畜禽糞污貯存處理設施、推廣實用技術模式、完善循環產業鏈條為抓手，推進畜禽糞污資源化利用，取得了顯著的效果。進一步提升了該區畜禽養殖糞污資源化利用能力，有效減少畜禽養殖層面對生態環境的污染，推動畜牧業持續健康發展和農村人居環境治理。針對旱區地理位置及氣候特點，借鑒省外糞污處理先進技術，采用“能源生態”模式，應用便攜式太陽能組裝沼氣池，設計研究出一種適宜于北方旱區生豬規模養殖場使用的便攜式組裝地上沼氣糞污處理模式，利用厭氧消化技術處理養殖場的糞污，解決生豬規模養殖場在環境治理方面因資金短缺無法治理的問題，改善養殖場環境，提高糞污資源化利用水平，實現清潔養殖，推動生豬生產標準化發展，使生豬養殖場達到糞污減量化、資源化、無害化、生態化。

2 糞污資源化利用模式

在逐步推進畜禽糞污資源化利用這項工作的過程中，不斷探索適宜于干旱半干旱區的處理方式，經過多年的實踐，總結出了生產有機肥、固體糞便堆肥、種養循環、糞污能源化利用等四種比較典型的糞污資源化利用模式，并因地制宜推廣應用。

2.1 有機肥生產模式

該模式通過有機肥加工企業收集周邊大型種養殖企業的畜禽糞便、尾菜和秸稈等原料，經有機肥加工車間統一處理，加工成商品有機肥出售。目前區內建成有機肥生產加工企業6家，生產能力8萬t以上，年處理牛羊糞便、稻草秸稈5萬t，解決了大型養殖企業的糞污處理問題。

2.2 糞便堆肥模式

該模式以生豬、肉牛、雞和羊規模養殖場戶產生的固體糞便為主，經堆漚設施設備好氧堆積發酵、腐熟處理后成力農家肥，就地還田利用或銷售給周邊種植戶，解決了小型養殖場戶糞污處理問題。

2.3 種養循環模式

該模式按照“以草帶畜、以畜促草、糞肥還田、循環利用”的發展思路，規模養殖場自己流轉土地種草養畜，產生的畜禽糞便，加工成有機肥或農家肥，大部分施用于自己流轉的土地中，種植飼草料和其他經濟作物，剩余部分出售，形成“資源一產品一再生資源”的綠色循環經濟增長模式。區內建成種養一體化基地50余家，年可收集處理自身或周邊養殖場戶畜禽糞便5，Ooot、農作物秸稈5，000t，年產有機肥1萬t以上，節約種植成本20萬余元。

2.4 能源化利用模式

該模式是養殖場產生的糞便污水進入沼氣池，經厭氧發酵產生沼氣，沼氣可供本場生產生活用電和做飯等；沼液用來浸種、浸根、澆花并對作物、果蔬葉面、根部施肥；沼渣及泥漿與其他肥料混合后，作為有機肥料供周圍農戶使用。區內大型養殖企業配備沼氣站建設、小型規模養殖場配套便攜式太陽能組裝沼氣池建設，區內年產沼氣100萬m3以上，生產沼液沼肥3萬t，產生的沼氣年可節約電費50萬余元，免費為周邊500戶左右農戶提供沼液沼渣。

3 養豬場糞污的傳統處理技術

豬場糞污是豬在生長過程中排泄的糞便和尿液的總稱．含有大量未經消化利用的有機物、無機物，其中包括各種有益或有害的微生物[1]。貯存時沉淀分層明顯，有機物質極易發生分解，可產生大量對人體和動物有害的C02、CH4、H2S等氣體，已經成為農村生態環境污染的重要原因。

3.1 糞污分離技術

養殖業的發展逐步從散養轉變到規模養殖，做好養殖業的污染處理，是協調和處理好生態環境與經濟民生發展的最有效方式。在傳統的技術中，我國養豬場采用的清糞工藝主要有三種：水沖糞、尿泡糞和干清糞工藝[1]。養殖場會綜合考慮經濟、場地及環境污染等方面因素，選擇既環保又經濟實用的方法。

3.2 糞污處理模式

生豬養殖糞污處理模式主要有還田、肥料化利用、能源化利用、飼料化利用、糞污回收集中處理等多種利用模式[2]。其中能源化利用模式在養豬業中被廣泛應用，由于豬糞污有大量能量，在酸堿環境或合適的溫濕度條件下會發生明顯的發酵反應，可以促進能量與物質的互相轉，能夠提供可用性能源，糞便在被處理后還可以轉化成優質肥料，促進各項物質的互相轉化，降低成本，生態效益和經濟效益顯著。

4 地上太陽能沼氣處理工藝

根據不同規模、不同飼養方法，因地制宜，綜合治理，采取厭氧處理、堆肥發酵、多級凈化等多種治污技術模式。按照生豬存欄規模設計出地上沼氣池的規模，主要包括沼氣池總規模與場地面積、建設要求、預處理系統、厭氧發酵系統、后期處理凈化系統等。

4.1 糞污處理量計算

根據養殖場的養殖規模計算糞污產生量。參照《畜禽規模養殖場糞污資源化利用設施建設規范》中的標準，能繁母豬糞尿排泄量8kg/d，育肥豬5.8kg/d。

4.2 沼氣池總規模與場地面積確定

場地面積根據生豬養殖產生的糞污量及貯存時間，參照農業部《畜禽規模養殖場糞污處理資源化利用建設規范（試行）》農辦牧[2018]2號文件，進而設計集污池（酸化池）、發酵池和沼液存儲池的容積。

4.3 預處理

預處理包含干物質的調節及酸化，通過測算將干物質的濃度在酸化池調節到利于厭氧環境的8%左右，再通過酸化池的攪拌器將加入的糞污進一步酸化，之后通過泵將其抽入加料斗進而進入下一階段的厭氧發酵。

1）酸化池池體上方設置防護蓋板，之后鋪設不低于5cm厚的水泥水平地面，酸化周期7d以上。

2）進料系統池體內設置污泥切割提升泵1臺，用于向太陽能便攜式組裝沼氣池進料，池體分為10組進料系統，各系統之間互相獨立并連通，采用PVC管道作為進料管道。

4.4 厭氧發酵

厭氧發酵池是整個沼氣工程的核心工序，必須控制好厭氧環境，才能保證氧氣穩定產生。

1）進料方式發酵物料由提升泵向發酵池分批進料，進料方式可有多種選擇，可以采取連續進料，也可采取間歇進料方式。

2）厭氧發酵池新型便攜式組裝發酵池采用塞流式發酵工藝，產氣存氣一體化，池內內部設置保溫系統。

4.5 后續處理

主要包括沼氣與沼渣沼液的收集利用。沼氣產生以后通過沼氣凈化器，清除沼氣中的硫化氫二氧化硫等一些有毒有害氣體，再通過增壓泵保證沼氣的穩定供給，進而可用于居民燃氣做飯或者發電等。沼渣沼液通過沼液收集池進一步處理后，可作為優質的有機肥料進行利用。沼液經過沉淀后，可以做二次沖圈利用或直接排入消納基地。

1）沼渣沼液利用發酵物料經過一定周期（3～5d）厭氧發酵后的產物即為沼渣與沼液，沼渣與沼液是良好的有機肥，可就近用于園林綠化，種植瓜果蔬菜和養魚等。在工藝設計工程中增加沼液回流設計，其沼液可作為糞污稀釋用水，既減少了用水量又可以調節原料的酸堿度并實現甲烷菌接種。

2）沼液存儲池根據養殖規模和現場實際建設，其容積能夠滿足存儲2個月以上的需求。

3）沼氣的凈化厭氧發酵池剛產出的沼氣是含飽和水蒸氣的混合氣體，除含有氣體燃料CH4和C02外，還含有H2S和懸浮的顆粒狀雜質，因此需進行脫硫、汽水分離等凈化處理。

4）沼氣收集與存儲發酵池是集發酵與存儲一體化裝置，產生的沼氣存在內囊軟體池容器上方，通過管道及增壓風機進行收集與輸送。

5 地上太陽能沼氣處理優勢

5.1 投資規模小

占地面積小、投資小，養殖戶易接受，地下、地上雙級發酵，處理糞便能夠達標，全密封設計不會漏液漏氣，有問題一了然，隨時處理，操作使用簡單，無需專職技術人員，系統自動排料不需要壯勞力干預。

5.2 使用時間長

安裝后期幾乎無投資，真正做到一次投資、終生產出，冬天能用，模塊化設計，可根據豬場規模任意擴大容量，安全有保障，經濟價值高，環保生態回報高。

6 推廣應用

圍繞“減量化、無害化、資源化、生態化”的原則，加強基礎設施配套、飼養管理、資源化高效利用等技術的研究與示范推廣，建立適合旱區特點的地上沼氣池糞污處理利用技術體系，全面推動生豬標準化生產。通過推廣建設沼氣池、沉淀池等糞污處理設施，實現生豬糞污專業化能源利用模式。以點帶面引領旱區畜禽養殖場（戶）發展清潔養殖、生態養殖，實現畜禽養殖糞污的資源化利用。

參考文獻：

[1]董楊，胡曉楠微生物發酵床養豬技術的應用[J]山東畜牧獸醫，2016，37（5）：16-17

[2] GBl8596-2001，畜禽養殖業污染物排放標準[s]

[3]劉亞東，劉定友，王育偉，等生豬糞污處理與資源化利用技術進展[J]中國畜禽種業，2021，17（11）：28-29