“豬一沼一葡”生態模式的構建探索與實踐

中圖分類號 F323.22;S828 文獻標識碼A 文章編號1007-7731（2025）15-0025-05

DOI號 10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2025.15.007

Exploration and practice of“pig-biogas-grapes\" ecological model

EN Jiajia' YOU Binqian2 XU Chenyu CAO Dunqi4 SHEN Yan5 CAI Zhulin3 CHENG Qinhai ²

（ ¹ Jiaxing Soil and Fertilizer PlantProtection and Rural Energy Station，Jiaxing 314OOo，China; （2 ² Haining Soil and Fertilizer Plant Protection Energy Technology Service Station，Haining 31440o， China; 3Agricultural and Rural Office of Xieqiao Town，Haining 3144Oo， China; 4Zhejiang Jianong Agricultural Development Co.，Ltd.， Jiaxing 3140o1， China; 5Haining Rural Digital and Information Center， Haining 314400， China）

AbstractTaking the renovation and upgrading of biogas engineering facilities as a link，and building a new type of effcient ecological circular model that combines planting and breeding based onlocal conditions is oneof theefective ways toachieve high quality agricultural development.Thecomprehensiveutilization projectof three biogas（marsh liquid，marsh gas，marsh residue）of a certain agricultural company in Jiaxing City，Zhejiang Province was taken asan example，the problems and causes of thecompany’s engineering facilities were analyzed， therenovation process of the“pig-biogas-grape”ecological circular model was discussed，and its benefits were analyzed.Through field visitsand investigations，it was found that duetothe long operation time and inadequate management and maintenanceof thecompany’scomprehensiveutilization project of three biogas，therewere problemssuchastheneedtoimprove theeficiencyofanaerobic fermentation，theneed toimprovethefacilities for theutilizationof biogas fertilizer，the need to strengthen theresourceutilizationof biogas，the need to improve the storage facilities and utilization channels of pig manure and biogas residue，and the need to further standardize the application of biogas fertilizer.Specificrenovation measuresincluded through theexpansionand optimizationof anaerobic fermentation，theeficiency of anaerobicfermentation was improved;by combining multi-stage sedimentationand filtration，oxidation pond aeration，grape planting absorption，and pressure regulation andgas supply，thefacilitiesforbiogas liquid post-treatment，biogasliquidtransportation，and biogas distributionwere improved; by using mixed anaerobic and other fermentation technologies，the process of manure and sewage treatment wasoptimized;andthe application technology of biogas fertilizer was standardized fromseed soaking，base fertilizer，and top dressng.Through the above renovations，the“pig-biogas-grape”ecological circular model was successfullyconstructed.This model hasachievedgood economic，social andecological benefits，including increasig the yield and qualityof agricultural products; integrating green production technologies and promoting the integration of agricultural machineryand agricultural techniques; efectivelysolving the utilizationproblemof manure and sewage from large scale pig farms and protecting the ecological environment.

Keywordsbiogas engineering; transformation and upgrading; ecological cycle; comprehensive utilization

沼氣工程作為一種處理農業廢棄物，回收能源的技術，在畜禽養殖環境治理方面應用廣泛。近年來，隨著養殖業結構的持續調整優化，以畜禽糞便為原料的傳統沼氣工程面臨厭氧發酵不充分、資源化利用受限、無害化處理成本高等問題。隨著人們對農產品口感、營養等品質要求的日益提升，亟須優化沼肥等新型有機肥料的科學施用技術，不斷提升配套的工程技術及管理水平。其中，“豬一沼一果\"生態循環模式是典型的生態模式之一。張建平研究表明，“豬一沼一果\"循環農業生產模式對提高農民經濟收益具有重要意義。李鐘等對“豬一沼一葡\"生態模式的構建進行探索實踐，建立了以沼液為中心，上聯生豬養殖、下促葡萄種植的循環經濟模式。

浙江嘉興地區在沼氣工程改造過程中，結合種養業發展特色，積極探索“豬一沼一桑”“豬—沼一檇季”“豬一沼一稻”等特色的生態循環模式，促進了農業發展方式的轉變。依托特色優勢產業“陽光玫瑰”葡萄栽培由量向質的轉型，完善構建了“豬一沼一葡\"生態模式，有效改善了養殖污染，提高了農產品質量安全水平，促進了綠色有機農產品生產。本文以研究區某農業公司為例，通過走訪調查其常規沼氣工程存在的問題，并對其進行改造升級，探討“豬一沼一葡”生態循環模式的構建，為相關模式構建提供參考。

1常規沼氣工程有待提升環節

以研究區某農業公司為例，該公司生豬養殖場占地面積 2.5hm² ，2008年啟動畜禽養殖污染集中治理，其間建造了常溫厭氧發酵沼氣池、沼液貯存池、固液分離、沼液沼渣綜合利用及沼液生化處理等養殖糞污治理設施3；將沼液進行深度凈化，使其達標后排入污水管網[4。通過實地勘察養殖場糞污處理工程及三沼綜合利用設施，并走訪葡萄種植基地，分析認為，糞污處理和三沼綜合利用工程的設施與工藝主要存在以下幾個方面的問題。

1.1 厭氧發酵

糞污處理工程長期運行后，厭氧池內積累了大量難降解物質和沉積物，有效容積明顯縮減，導致厭氧發酵有機負荷能力下降，糞污的降解效率、沼氣產率降低，整個糞污厭氧發酵反應異常。同時，由于養殖場飼養量的增加，沼氣設施處于超負荷運行狀態。生豬養殖糞污經發酵處理后所產生的沼液，其化學需氧量（COD）濃度超過正常水平，如直接施用于農田，容易引起農作物燒根、燒苗[5]。

1.2 沼肥利用設施

盡管養殖場配套建設了沼液貯存池，但僅依靠污水泵和水帶將沼肥輸送至周邊種植基地，其作業效率低下，單次輸送量有限且耗時較長，嚴重影響周邊種植基地的農事作業進度；輸送過程可控性差，管道連接處易發生滲漏，存在偷排漏排現象。

1.3沼氣資源化利用

糞污處理工程建造時，僅考慮了豬糞污水的厭氧降解處理，對產生的沼氣采取直接排放方式，未進行有效收集和合理利用，造成了 CH₄、CO₂ 等溫室氣體污染和沼氣能源的大量浪費。如果將這些沼氣進行系統收集用于發電或供熱，可減少溫室氣體排放，為公司帶來能源節約效益7。

1.4豬糞沼渣貯存設施

該養殖場現有的堆棚設施存在沼渣貯存能力不足的問題，其設計容量與實際產生的豬糞沼渣量不匹配，大量豬糞沼渣直接露天堆積于農田，下雨時易造成污水橫流，嚴重影響環境。未經充分發酵腐熟的豬糞沼渣含有大量的病原菌和寄生蟲，若直接施用于農田，不僅會傳播動植物疫病、滋生有害細菌，威脅人體健康，還會產生 H₂S_?NH₃ 等有害氣體；同時未腐熟的有機物料會降低土壤氧化還原電位，影響根系有氧呼吸，導致農作物葉片發黃，出現燒苗、燒葉等現象，最終影響農作物產量和品質[8]。

1.5 豬糞沼渣利用途徑

豬糞沼渣裝運和農田施用等環節均需投入大量人力資源，不僅增加了勞動強度和工時成本，且可能因操作不當或管理疏忽導致糞污泄漏，對環境產生二次污染。此外，由于糞污消納過程中的用工較難，可能會使糞污無法及時有效地得到處理，其占用土地資源，且因為長時間堆積可能造成惡臭氣體擴散、糞污滿溢甚至隨著雨水徑流外排等，給周邊生態環境帶來嚴重影響。

1.6沼肥施用

沼肥作為連接養殖與種植環節的重要紐帶，其科學規范施用對建立生態循環模式至關重要。沼肥施用過早或過晚，施用時沼肥與土壤接觸不充分等均會導致農作物無法及時吸收利用養分，影響產量與品質。沼肥施用過量或不足，會導致土壤養分失衡、化學和生物性質失調，影響作物正常生長；同時可能造成肥料流失污染環境。在實際操作中，該養殖場存在沼肥施用時機不當、方法不合理、用量控制不準確及農田管理措施不協調等問題，對沼肥施用和田間生態環境造成不利影響。

2工藝優化

基于上述存在的問題，該公司結合當地“陽光玫瑰\"葡萄產業特色，對有關糞污處理及沼液沼渣和沼氣綜合利用工程設施進行了以下幾個方面的提升改造。

2.1 提升厭氧發酵效率

針對沼氣池有效容積不足的客觀情況，對養殖場飼養規模、發展趨勢及設施狀況進行充分評估后，在對沼氣池進行大出料的基礎上，對沼氣池及其附屬配套設施進行改造提升和擴容增效，以提高沼氣工程的運行效率，使豬糞污水經厭氧處理后COD的去除率在 70% 以上。充分發酵后所產生的沼液呈黑褐色，無惡臭氣味， pH6.8～8.5 ，能夠滿足肥料化利用的基本要求[。

2.2 完善沼液后處理設施

采用多級沉淀模式和斜管結構對原有沼液貯存池進行改造提升，有效降低沼液內的雜質及漂浮物含量。自主設計研發沼液預處理和后處理裝置，通過微曝氣、微生物分解、增溫降解、填料過濾等措施，有效抑制沼液中的產甲烷菌活性，提升好氧和兼氧微生物反應強度，減少沼液貯存過程中的甲烷釋放。同時建設了氧化塘，沼液的有機物在塘內依次通過慶氧、兼性及好氧微生物的代謝活動被降解，好氧微生物代謝所需的溶解氧由氧化塘表面的大氣復氧作用以及藻類的光合作用提供。氧化塘也可作為應急貯存池，用于養殖場糞污的臨時排放，進一步降低了環境污染風險。沼液在氧化塘進一步存放后，COD濃度得到進一步降低，氧化還原電位得到進一步提升，有效確保了沼液施用的安全性[10]

2.3 完善沼液輸送設施

排布安裝沼肥輸送管道，將沼液輸送至附近的“陽光玫瑰\"葡萄種植基地，并逐步將該技術推廣應用到桃園、苗木和蔬菜等產業[]。處理后的沼液，雜質含量明顯下降，但直接用于噴滴灌可能會引起管道堵塞等問題。為此，在沼液泵抽時加裝了網式過濾器、過壓保護系統及排氣閥。當過濾網出現堵塞時，管道內壓力增加，過壓保護系統會停止泵抽，清理完過濾網后，可繼續將沼液泵抽至噴滴灌系統。沼液泵抽時，通過排氣閥消除管道中的空氣，防止氣阻的產生。同時，在停泵時，該裝置可有效消除系統內部產生的負壓，防止管道因負壓作用而受損。

2.4完善沼氣輸配系統

改造完成后的沼氣池有效池容和日產沼氣量明顯增加。為充分利用沼氣資源，采用沼氣集中供氣技術，安裝沼氣管道、脫硫器、阻火器、凝水器、壓力表和灶具等用氣設備；采用管道變徑及逐級降壓的方式，通過管道系統向農戶集中供應沼氣；設計的沼氣熱水循環增溫系統可以對豬場仔豬舍的地板進行加溫，使工程的節能減排效率得到充分發揮

2.5 優化糞污處理工藝

采用豬糞污水混合慶氧發酵工藝，將糞便和污水完全混合后進人慶氧發酵系統，既解決了豬糞腐熟發酵不充分的難題，同時也提高了產氣效率。田間地頭建設的避雨式豬糞堆棚，方便了種植業基地及時取用豬糞肥料，但存在豬糞臭氣飄散問題。采取的混合厭氧發酵技術，可以直接將沼肥泵抽到田間地頭，無須堆棚臨時堆放豬糞，將其進行拆除或改造為臨時工作棚使用，這既避免了豬糞長期堆積，同時也降低了肥料施用的人工成本，提高了農戶施用沼肥的積極性。

2.6 規范沼肥利用技術

在土肥、能源、植保、栽培等多領域專家團隊的指導下，研究制定沼液沼渣安全施用的相關技術規程，明確浸種、基肥、追肥、化肥配施、病蟲害防治、噴灌、滴灌等沼肥施用的技術要點，以確保農作物穩定優質高產[12]。此外，同步推進種養循環模式，計劃在豬場周邊地塊建造蚯蚓養殖基地，并配套相關設施，探索研究沼渣飼養蚯蚓模式。

3效益分析

經過優化，構建起了“豬一沼一葡\"生態模式，該模式下生豬養殖糞污得到充分發酵，產生的沼液沼渣可以安全地施用于“陽光玫瑰\"葡萄等果蔬種植業，產生的沼氣作為燃氣供日常生產和生活使用，有效改善了該公司及周邊的農業生態環境，提升了“陽光玫瑰”葡萄等特色果品的質量，取得了較好的經濟、社會和生態效益。

3.1 經濟效益

該模式采用立體種養、生態循環的方式建立了千畝農牧結合示范基地，除葡萄外還搭配種植其他水果和蔬菜[13]。采用沼液種植的\"陽光玫瑰\"葡萄病蟲害少、香味濃郁、果肉脆而汁多、皮薄無澀、糖度高，在市場上廣受歡迎。果園內通過安裝太陽能殺蟲燈、性誘劑等進行生態綠色防控，配套生草栽培、果園養雞、養鵝等種養結合模式實現綠色循環；同時建設連棟大棚，并配套“陽光玫瑰\"葡萄限根栽培及微噴滴灌等智慧大棚控制系統。實踐表明，該模式提升了農產品產量與品質，其中“陽光玫瑰\"葡萄產值可達10萬元 /667m² ○

3.2社會效益

該模式通過種養循環的設計，實現了多重社會效益的提升。實現了養殖廢棄物資源化高效循環利用和種植業的安全高效生產，促進了農業產業結構的升級，加快推進種植業和養殖業的高質量發展[14]。通過完善基礎設施、優化結構布局，推行清潔高效的生產模式，集成綠色生產技術，促進農機農藝融合，創新生產經營方式，形成了種養業融合發展新格局[15]

3.3 生態效益

該模式下，生豬養殖產生的糞便、污水通過管道輸送，經厭氧充分發酵后形成沼液、沼渣及沼氣。實踐中沼氣產量為5萬 m³/a ，除供給公司的農戶使用外，還可用于仔豬舍加溫等日常生產，有效改善養殖場、職工的生產生活用能結構，提升生產生活品質。產生的沼渣經過干濕分離等工藝制成優質有機肥，產品深受用戶好評。沼液產量為3.5萬ta，沼液經多級沉淀過濾和曝氣復氧等工藝，有效降低了其還原性，通過噴滴灌系統輸送至果園農田；通過農牧結合、生態循環，有效解決了公司規模養豬場糞便污水問題，發揮了節本增效的作用，保護了農村生態環境，促進了農業可持續發展[17-18]

綜上，本文分析了常規沼氣工程有待提升的環節，并通過一系列工藝優化改造，創建了以養殖糞污厭氧處理技術為核心、多元化利用為導向的\"豬一沼一葡\"生態循環模式，該模式的核心在于資源的循環利用，生豬養殖產生的糞便污水通過厭氧發酵生成沼氣、沼液和沼渣，沼氣經凈化處理后可作為豬舍加溫、生活炊事和燃氣發電的燃料，沼液、沼渣作為優質有機肥可改善土壤結構，有利于葡萄植株的生長，提升果品的產量與品質。該模式實現生態環境治理、循環農業發展和清潔能源供給之間的高效協同，有利于推動產業高質量發展。

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（責任編輯：胡立萍）