摘要：养猪生产集约化自动化是今后我国养猪业发展的必然趋势。我国规模化养猪从1981年开始至今，已有35年。在日益强调保护生态环境的今天，猪场粪污处理已成我国养猪业发展的“瓶颈”。在粪污水处理上曾使用过多种技术，水泡粪、水冲粪、粪水固液分离、沼气发酵 (发电)、发酵床、人工干清粪、机械刮粪，等等，经历了一代又一代，各有优劣。水泡粪和水冲粪虽工艺简单，但用水多，室内空气臭，臭气在室内时间长，排出的粪污水难以处理。这种方法在国外可行，但在中国猪场周围有农户或居民却没有足够的耕地供灌溉的情况下，是不可行的。粪水固液分离方法的缺点是，干的部分作有机肥，反而不肥了，污水中由于加上部分粪中的有机质，更难处理了。污水如用于产生沼气，由于有机质浓度不够，效果也很差。猪粪污水沼气发酵 (发电)的缺点是，要定期清理沼渣和沼液，如没有足够的农田，沼渣和沼液的处理也有一定难度。在北方 (长江以北)冬天产气少，有的猪场用沼气发电时，经济上还亏损。发酵床虽可节水、节约人工，但也已出现原料贵并难找、或管理不善的局面。人工干清粪效率低，工人难找，在大规模猪场不可行。对病死猪无害化处理也需要改进技术。因此，要结合中国具体情况，探索猪场粪污处理新思路。实行减量化、资源化、无害化，用法律和制度进行总量控制。在因地制宜、多种形式处理猪场粪污的同时，要组织有关单位利用现有的成熟技术 (自动机械刮粪、干粪快速发酵、渗透膜法处理污水等)协作研究“猪场粪污全自动化处理技术”。

　　关键词：养猪场;粪污处理;自动化处理

1 养猪生产集约化自动化是今后我国养猪业的必然趋势

　　中国是养猪大国，但不是养猪强国。养猪生产发展在年度、地域上很不均衡，价格大起大落，养猪成本高，生产效率低。据测算，2015年，美国生猪价格平均为0.56美元(7.26元)/kg，中国平均为15.2元/kg，是美国的2.09倍[1]。美国一个工人年出栏肉猪2.5万头，年工资3万～3.5万美元。在中国，每户养猪年出栏肉猪1 000～1 200头(温氏集团的养殖户)。主要问题是规模猪场的粪污处理难，粪污对环境污染严重。2016年5月，环保部又出台“禁养令”。同时，养猪又脏又臭，现代年轻人不愿养猪，特别缺少养猪一线的人员。

　　猪场污染已成环境的重要污染源。据环保部、农业部等估算，全国每年产生畜禽粪污38亿吨，综合利用率不到60%，农业部测算，我国年产猪粪便量超过6亿吨，综合利用率不足一半。每年生猪病死淘汰量6 000万头，专业无害化处理比例不高。每年产生秸秆9亿吨，未利用的约2亿吨[2]。

　　环保部“禁养令”规定的禁养地区包括150多个县城以及多个地市，规定的禁养猪场包括：①广大中小型养殖户，散养户，一般指养殖规模在500头以下的猪场;②超过500头规模养殖但环保不达标的猪场。据统计，浙江生猪存栏从2013年的1 287.5万头减至2015年的730万头，两年内锐减43.3%。年生猪出栏量也从2013的1 895万头减少到2015年的1 316万头，减少579万头，下降31%[3]。有人提出“南猪北养”，浙江人准备到内蒙、黑龙江去养猪。2016年8月29日全国人大启动了审议程序，计划对500头以上猪场征收环保税，对猪场外排的大气、水、固体废物均要按量收税[4]。

　　猪场粪污处理已成为我国养猪业发展的“瓶颈”。养殖户要增养母猪也难，2015年4月起，全国饲养母猪总数保持4 000万头以下，2015年6月开始至今(连续16个月)的猪粮比价一直居高不下。应该说，出现这种情况与我国近年来的人口城镇化和环保部的养猪禁令不无关系。

2 对多种规模猪场粪污处理技术的分析

　　我国规模化养猪是在1978年改革开放之后开始的。但真正进行规模化养猪是在1981年5月，深圳光明畜牧合营有限公司引进美国第一条万头养猪生产线之后推开的[5]。从那时到2016年，已经历了35年，关于规模猪场粪污处理的技术也换了几代。水泡粪、水冲粪、粪水固液分离、沼气发酵(发电)、发酵床、人工干清粪、机械刮粪，等等。一代又一代，不一而足。到底用哪种好?众说纷纭，需要分析。

2.1 水泡粪

　　这是我国规模化养猪的第一代技术。全部照搬美国的方式，用水泡粪的方法(漏缝地板+水池)来进行粪污处理。饲养员只要用自来水冲洗漏缝地板上的猪粪就可以了。在猪场外有很大的(可贮存半年时间的粪污水)贮粪污池。整个冬季把粪污水贮在粪污池，春天化冻后把粪污水用粪泵泵至周围农田作肥料，灌溉作物。它的优点是工艺简单，提高效率。缺点是用水多，室内空气臭，臭气在室内时间长，排出的粪污水难以处理。这种方法在美国、加拿大等土地面积大、猪场周边没有农户和居民的国家是可以的。但在中国，猪场周围有农户或居民却没有足够的耕地供灌溉的情况下，是行不通的。

2.2 水冲粪

　　针对水泡粪在猪舍内时间长、臭气大的缺点，有人提出改进方法，把粪污水定期用闸门外排。为了改善猪舍内母猪的空气质量，有的还设计专门的通风管道，由上向下对着母猪的头顶吹，或在粪污沟端设排风扇，让臭气外排。于是出现了水冲粪的模式(漏缝地板+水池+闸门+排风扇)。它的优点和缺点与水泡粪差不多，只是把室内的臭气外排到室外了，减少了室内的臭气浓度。这在美国、加拿大等人少、地多的国家是可行的。目前在国内还有很多采用自动喂料的猪场还在采用这种方法，在中国还是不可行的。

2.3 粪水固液分离

　　这种方法是在2010年前后从台湾传过来的。针对粪尿污水在室外难以处理的情况，有人想出将外排的粪污水先用固液分离机把干的部分挤压(或过滤)出来做有机肥，污水再通过好氧发酵、厌氧发酵等方法处理。这种方法的缺点是，干的部分作有机肥，反而不肥了，污水中由于加上部分粪中的有机质，更难处理了。污水再用于产生沼气，由于有机质浓度不够，效果也很差，这种方法也不值得提倡。

2.4 沼气发酵 (发电)

　　通过漏缝地板下来的粪尿混合污水通过管道进入专门的沼气发酵罐生产沼气，或用红泥橡胶袋-厌氧发酵(这也是从台湾传过来的)产生沼气。这是目前许多大型养猪场处理粪尿污水的方法。也是国家鼓励和推广的方法。有关部门(能源办)还有相当多的经济补助。有的将所产的沼气用来发电，本场自用，可以节约部分能源。它的缺点是，要定期清理沼渣和沼液，如没有足够的农田，沼渣和沼液的处理也有一定难度。在北方(长江以北)冬天产气少，虽有多种办法，如把沼气罐埋入地下，用塑料棚外罩，沼气罐内加温等，但产气量还是受到影响。

　　另外，我国的沼气发电在技术上和国家对自发电入网电价的定价上均存在一定问题。据刘畅等[6]对江苏某公司沼气工程(年存栏量9 000头猪)参数和德国万头猪场沼气工程经济性进行的分析对比，结果发现，中国某公司和德国某公司的年存栏量9 000头猪场所建设的沼气发电工程，两者发酵罐和沼液调节池体积基本一致，工程总投资也相近，均为300万左右，然而两者收益存在天壤之别，江苏该公司沼气工程年亏损4万元，而德国该公司年收益高达190万元。

2.5 发酵床

　　这是2005年前后从日本、韩国传过来的技术。2005—2008年在全国各地试验推广。用木屑和稻壳或其他秸秆等混合物，加上特定的菌种发酵，经混合、搅拌、发酵几天后，铺在猪圈内作为垫料，厚约80～2500px，上面养猪。平时只要人工或机械将猪粪撒开，不要集中一处，一般3～5年换一次垫料。其优点是节约用水(可节水80%～90%)，节约人工(1人可养肉猪300～500头或母猪150头)[7]，冬天保温。山东临沂市沂水县兴建养猪场用发酵床养哺乳母猪，其原料是80%稻壳、20%木屑，30个猪栏，1人饲养30头母猪，哺乳仔猪在发酵床饲养，用红外灯。母猪粪尿扫至发酵床，冬天不需另外加温，已坚持饲养3年。我国各地经过十多年的实践，发现发酵床养猪也有一定的缺点：①第一次投资大，木屑难找，价格贵;②平时要勤管理，不是懒人养猪;③因有粉尘，猪易得呼吸道病，长期不换垫料，猪易患寄生虫病。最近几年，有的地方已出现原料难找或管理不善的局面，只好又改用其他方法。

2.6 人工干清粪

　　这是我国小规模养猪场早期常用的处理粪污方法。在规模不大、劳动力容易找到的地区，用人工到每个猪圈打扫清粪，集中到室外再处理。尿和污水则自流至污水池，外运去农田。这种办法劳动效率低，在大型规模化猪场很难找到此类一线饲养员。

3 规模化猪场粪污处理的新思路和原则

　　随着我国养猪业的发展，猪场的养殖规模越来越大。饲养1 000～2 000头母猪和年出栏万头肉猪的场越来越多。每天外排的粪污水量也越来越大。因此，必须改变原来治理粪污的思路。结合中国实际情况，提出新的思路。

3.1 减量化

　　猪场外排的粪污水量越少越好处理。首先是雨水和污水的管道要分流，其次，粪、污水分流;要改变用水冲粪的办法。用水泡粪时，1个年产万头肉猪的场，每天外排粪污水约200吨左右，如减少90%，每天只排20吨，那就容易处理了。过去，我们用水去把粪稀释，然后，再将它“固液分离”，这是在干“傻事”。因此，今后的办法就是不用或少用水去冲粪。水、粪不能混合。同时改用节水型饮水器。河南某企业生产的“节水型饮水器”，可使平均1头肉猪(包括母猪、仔猪)的用水量只要450 kg，而普通的饮水器1头肉猪(包括母猪、仔猪)的用水量要3 500 kg，两者相比，可节约用水87%。

3.2 资源化

　　资源化即农牧结合，用土壤微生物去分解与发酵粪中的有机物，作生物有机肥料。“养猪不赚钱，回头看看田”是一句古老的农谚。历史上，我国在汉代、唐代开始大力发展养猪业时，就把养猪业和种植业结合起来。到了近代和现代，作为发展农业的基本理论仍然是“农牧结合”。虽然在19世纪时出现了“化肥”，随之全世界出现了化肥工业，使现代农民不愿去用又臭又不方便价格又不合算的猪粪，但从改良土壤的角度来看，长期使用化肥会损坏土壤，只有使用有机肥才能改良土壤。猪粪污是制造生物有机肥的最好原料，猪是一个生物反应器。猪粪污依靠微生物分解，变成生物有机肥，被土地消纳，是最好的生态循环。

3.3 无害化

　　一个猪场除了外排粪外，总还有少量的污水。对这些少量污水的处理，也可以通过微生物来分解。这些微生物来自农田或林中的土壤，通过筛选、培养，得到效果较好的菌株。使污水中的COD降下来，达到国家排放标准。最近我国有企业已引进了欧洲的膜处理技术(一种渗透膜法，RO工艺)，可使污水的COD下降到≤50 mg/L再外排[8]。

3.4 用法律和制度进行总量控制

　　一定面积的土壤在一定的气候条件下，对有机物的分解是有一定限度的。因此，在一定面积的土地上，不可能养无限多的猪。国外对此已有相应的制度或规定。如：德国根据当地的气候，规定每公顷耕地最多养2头奶牛单位或12头肉猪[9];丹麦根据当地的气候，法律规定每公顷耕地最多可养6.02头母猪或36头肉猪[10]。我国目前暂无法律规定，也没有任何限制。据《猪业资讯》2016年7月29日报道称，中国大丰县的农垦上海农场，每公顷耕地养75头肉猪，其粪污通过种植、微生物等循环，沼气发电，尚能保持生态平衡[11]。我国北方黑龙江伊春地区，采用林下放牧方式养猪，规定每公顷林地养肉猪3头，同时实行轮牧。

　　土壤内的有机质含量是否超标，要对农田的氮、磷含量定期检测。德国规定，农田氮(N)每年检测1次，磷(P)每6年检测1次，每10公顷抽采15个样。农场用肥依据是不超出N、P上限，有些州10 km范围内可消纳废弃物，有些州由于附近土壤N、P已饱和，需要在300 km范围内、甚至运到300～500 km以外才能消纳;超出半径10～15 km以外管理养殖废弃物的运输成本显著增加[9]。

　　从氮平衡的角度考虑，据施正香测算，1个万头猪场每日产的粪尿折合产生氮270 kg，年产生氮98.5吨。如依河南省平均亩产水稻560 kg，每吨水稻需氮22 kg计算，需种植7 995亩水稻，才能消纳这些猪粪尿的氮。相当于1公顷水稻面积可消纳18.8头猪的粪尿氮，或每亩消纳1.25头猪粪尿氮[12]。

3.5 因地制宜，多种方式处理猪粪污

　　湖北是我国养猪大省，据湖北省农业厅介绍，全省规模化畜禽养殖场4.8万个。采用三种模式处理粪污：①有土地的养殖户，采用在自我土地消纳模式;②无土地的养殖户，采用养殖户与农业基地对接模式，猪场粪污入沼气池，再用管道通至农田;③对无地养殖小户，采用集中收集模式(PPP模式)，猪场粪污由社会化粪污处理专业公司定期运走，由专业公司统一处理。全省实施粪污资源化利用场2.54万个，占53%。全省有生产有机肥厂280个，年生产有机肥170万吨，产值15.3亿元[13]。

3.6 建立病死猪无害化处理体系

　　我国养猪数量大，每年的病死猪多达6 000多万头。过去采用深埋、焚烧等方法，均不理想。近年来学习台湾的处理办法，建立专业工厂，专车运输，采用集中处理模式，其副产品——油脂、蛋白再利用。国务院办公厅还印发《关于建立病死畜禽无害化处理机制的意见》，建成病死猪无害化处理体系，探索推广安全、高效、环保、低耗能、高附加值的无害化处理技术。最近，笔者看到一个在加拿大推广的“适合单个猪场的病死猪无害化处理装置”(图1)的材料。它是一个靠电动机不断旋转的金属圆筒，病死猪+秸秆等在微生物作用下，靠菌种温度自我发酵，不用外部加温，最后出来的是肥料，省去很多麻烦事。笔者认为这个装置值得我们去研究学习。

4 猪场粪污全自动处理技术的目标和技术路线探讨

　　规模化猪场的饲养自动化技术，在饮水、喂料、饲料运送、温湿度控制、通风等方面均已作得较好。目前最为困难的是粪污水的处理。由于粪污对环境污染日益加大，因此才出现“禁养、搬迁”等问题，年轻人不愿养猪，招不到一线饲养员等，也促使我们必须去研究猪场粪污的全自动化处理技术。

　　猪场粪尿全程自动化处理技术的目标是①猪粪零排放，比水泡粪节约用水90%以上，污水达标排放;②粪尿污水处理过程全自动化，减少人工，中型猪场处理粪污水的(有专门技术)管理人员只要2～3人，大型猪场需5～7人，具有中国特色和自主的知识产权;③粪经发酵变成生物有机肥;④加工后的有机肥产品，方便运输、使用。

　　粪尿全程自动化处理技术路线包括：技术A：猪舍内粪尿分离自动化控制技术(A);技术B：舍外干粪自动化传送技术(南方B1型;北方B2型);技术C：干粪高温快速发酵及有机肥生产技术;技术D：尿、污水(沼液)自净及肥料化技术;技术E：粪、尿污水全程处理自动化控制技术。

　　在这5项技术中，猪舍内粪尿分离可采用漏缝地板+刮粪板机械刮粪(图2)和猪粪高温快速发酵及有机肥生产技术，已有成熟的技术(图3和图4)，河南省新大牧业有限公司等猪场已在应用。目前，我们需要研究集成的是：舍外干粪自动化传送技术(南方B1型;北方B2型)、尿、污水(沼液)自净及肥料化技术和粪、尿污水全程处理自动化控制技术。这三项技术难度并不大，关键是如何组织和谁来组织。

5 对规模化猪场粪污处理的政策建议

　　⑴采用“产、学、研”相结合的办法，组织对粪污水全自动化处理技术的配套研究。国家资助，鼓励有实力的大企业带头研究。

　　⑵建立样板场，逐步推广，国家对使用该项技术的猪场给予经济补助。

　　⑶调整和制订对农民使用有机肥的补助政策。要改变目前农民不愿用生物有机肥、愿用化肥的情况。使政策鼓励农民使用生物有机肥。