无臭式重力干清粪工艺设计及关键技术运用

农村废弃物综合利用工作开始于2014年，农业部、财政部专门下发了《2014年畜禽粪污等农业农村废弃物综合利用试点实施指导意见》文件，在全国范围内就开展农业农村废弃物综合利用试点工作进行安排。

2014年10月，河南省南阳市内乡县畜牧局申报了“牧原生猪废弃物综合利用试点项目”，联合牧原食品股份有限公司，组织有关专家，成立课题组，进行规模化猪场可持续发展集成技术探索。

以内乡县牧原24场建设为依托，开发了无臭式重力干清粪工艺，建设粪污收集、储运、处理和综合利用等工程，配套相关设施设备，通过几年的运行，牧原24场周边废弃物得到了全面的资源化利用，形成了“废弃物-清洁能源-有机肥料”的“猪-沼-农”模式，解决了生猪饲养流程中所产生的粪污等废弃物的资源化利用问题。

对无臭式重力干清粪工艺不断完善，形成了一套施工规范，已大面积应用于牧原和其他中型养猪场建设。

1  无臭式重力干清粪工艺技术要点

（1）充实完善重力干清粪技术，确立生猪养殖废弃物综合利用思路。

通过不断改进完善，提出“无臭式重力干清粪”概念，为规模化大型猪场干清粪处理工艺提供机械化作业方案。采用全漏缝地板免水冲工艺，猪生活在漏缝地板上，排泄的粪便由脚踩踏，直接落入粪道，在整个饲养期不用冲洗猪圈，猪粪水的来源只有猪产生的粪、尿和最终冲洗、消毒圈舍的水。两个饲养期之间对上一个饲养期产生的粪尿进行机械式干湿分离，同时对圈舍进行消毒冲刷一次。

全漏缝地板免水冲工艺与传统水泡粪工艺的显著区别是日常清粪不使用清水，粪尿靠重力作用落入猪舍下面，靠自流经导尿沟进入储存收集池，减少了粪污产生量并实现粪尿及时清理，之后经干湿分离，实现资源化利用，粪尿没有混合排出，具备干清粪工艺所有基本特征，实质是一种机械式干清粪。

（2）发挥4个重力作用，减少粪尿产生量，创新废污利用方法，加快尿液和沼液利用速度。

重力干清粪主要表现在4个方面。①采用自动灌水的饮水装置，通过水箱、限位饮水盘和控制室，靠水的重力作用自动供水，在水箱内的底部设置有电加热器，水箱的下端与控制室之间连通有下水管，下水管下方的出水口内固定安装有过滤网，在控制室内设置有温度传感器，通过电加热器和温度传感器控制水温，避免限位饮水盘冬天结冰，既节约用水，又减少粪便中含水量。

②采用智能供料系统，减少饲料洒落数量，通过饲料塔、输料线、定量桶和动力系统控制系统连接，启动动力系统，电机带动输料线在管道内运行，输料线围绕圈舍内部各个食槽上方循环走动，最后回到饲料塔里面，在每个食槽上方的管线里面开一个下料口，当输料线带动饲料塔里面的饲料在管道内运行到下料口的位置，饲料靠重力作用就会顺着下料管道下到食槽里面。

在最后一个食槽里面有一个料位传感器，当最后一个食槽下满的时候，料位传感器就会把信息传给控制系统，控制系统会切断电源，动力箱停止工作，输料过程完成，不仅节约了大量的劳动力，而且可以使整栋圈舍里面的猪只同时进食，定量饲喂，减少应激，精确饲喂，提高养殖效益。

③采用排尿沟，尿液靠重力流入尿液收集池，建猪舍之前进行防渗处理，漏缝板距地平150～200cm，便于安装机械刮板机，漏缝板下面地平中间用铺设剖开的PVC管作为导尿沟，导尿沟一边高一边低，便于尿液自流，漏缝板下面地平采用两边高中间低，具有一定坡度，便于尿液自流到导尿沟。

导尿沟两边设栅栏，防止猪粪进入导尿沟，导尿沟流入外面收集池、中转池和沉淀池，导尿沟流向与机械刮板机刮粪方向相反，机械刮板机所刮的粪直接堆积发酵，沉淀池粪污经干湿分离机后，干粪堆积发酵，液体通过暗道流入沼液发酵池。

④沼液靠重力作用，经沼液储存池，通过支农管网输送到农田、生态园和特色农业基地进行液体施肥。

尿液、沼液在收集过程中无论从产生量和利用方式，全部靠重力作用，从粪堆下渗出到导尿沟，再在导尿沟内自流到圈舍外尿液收集池、中转池和沉淀池，在生猪饲养过程中无需动力，节约了动能和电力资源，具有创新性。

尿液在收集池、中转池、沉淀池自流工程通过PVC管道连接，其直径估计猪舍存栏量确定，在猪舍外中转池附近接一竖直PVC管道作为观察孔，其高度不高于漏缝板地坪，其作用为随时监测猪舍下部尿液高度，同时随时排出猪舍内刺激性气体。

（3）减少污水产生量和干湿分离工作劳动量和劳动强度。

全部采用免水冲工艺，猪生活在漏缝地板上，粪便经猪踩踏落入圈舍下面，经自然堆积进行自然发酵，自然风干，在整个饲养期不存在水冲现象，猪粪污水的来源只有猪自身产生的粪、尿和最终冲洗、消毒圈舍的水。由于猪粪在漏缝地板下堆积风干发酵，产生的高温蒸发了大量水气，产生的所有粪便可在生猪出栏后进行回收，减少了机械式干湿分离劳动强度，防止了污染源扩大现象，一个饲养期只冲圈一次，节约了养殖用水。

（4）建立除臭系统，防治恶臭气味扰民。

在除臭方面除在源头科学设计日粮，合理使用添加剂提高日粮消化率、减少干物质排出量，减少肠道臭气产生量和粪便排出后臭气量，从源头控制恶臭外，主要采取推广复合微生物菌液、气体吸附法、氨气中和法和化学除臭法等措施，防治恶臭扰民，因地制宜，因场施策。

（5）对施工流程进行程序化规范，形成独特的猪舍建设6步法施工流程。

具体步骤：整理土地→开挖功能池→防渗处理→导尿沟、地坪建设→建承重墙、铺设漏缝板→安装猪舍内部设施→焊接钢构架、完善场棚建设。

施工时第1步先整理土地，开挖各种粪污收集池、中转池和沉淀池，再对猪舍下面及尿液收集池、中转池和沉淀池进行防渗处理。

第2步进行导尿沟及漏缝板下面地坪建设，地坪两边高中间低，形成一定坡度，便于尿液自流，导尿沟也要一边高一边低，便于尿液自流，导尿沟流向与机械刮板机刮粪方向相反。

第3步建设高150～200cm的承重墙，铺设漏缝板；第4步建导尿沟外的栅栏，防止猪粪进入导尿沟；第5步安装猪舍内设施；第6步焊接钢构架，完善场棚建设。

养猪场内部如图1所示。

图1  养猪场内部

2  实践应用

课题组在改进、总结和完善无臭式重力干清粪工艺集成技术基础上，充分挖掘了该工艺在生产实践中的作用，通过在牧原24场等新建场、内乡县昂达牧业有限公司和内乡县玉祥牧业玉祥公司的实践运用表明，无臭式重力干清粪工艺集成技术在减量化、无害化和资源化方面具有独特作用。

（1）在生猪养殖废弃物减量化技术体系方面突出节水控制。

无臭式重力干清粪工艺采用自动供料系统，可对饲料进行精细化管理，减少生猪自身排泄物量，达到减排目的。综合节水技术的运用及冲水次数的减少，有效地控制了生猪已排泄物体积外源的增加，控制了水的消耗量，做到了生猪养殖废弃物减量化排放，减少环境污染。

在内乡县牧原24场建设中，在猪舍漏粪板上面建设部分，饲料全部采用精细化供应，建立了统一的自动供料系统，采用全漏缝地板，在养殖过程中，做到零冲洗，每头猪可减少冲洗用水1100L；大量采用限位饮水盘，做到饮水零浪费，每头猪可减少饮用水浪费2000L。

采用高压冲洗圈舍，减少了消毒冲洗用水量，每头猪可减少消毒水16 L；采用电脑控制降温，喷雾节水每头猪可减少降温水50 L；每栋猪舍都安装水表进行计量，减少跑冒滴漏，通过以上综合节水措施，做到从源头上控制用水，减少了污水产生量。通过上述措施，110 kg的猪夏季用水1.8 t/头，春秋冬季节用水1.4 t/头，每上市一头猪废水量仅为1.1～1.5 m3，节水达60%。

（2）在生猪养殖废弃物无害化技术体系方面突出防臭处理。

猪场中的恶臭来源主要有猪的粪便、污水和饲料等的腐败分解、猪的消化道排出的气体、猪自身皮脂腺和汗腺的分泌物、粘附在体表的污物以及呼出气中的CO₂。

据科学统计，猪粪恶臭成分有230种，其中危害最大的恶臭物质是NH₃、H₂S和VFA（挥发性脂肪酸），因此在无害化处理方面必须综合防治，无臭式重力干清粪工艺集成技术除对固体废弃物、液体废弃物进行常规处理外，也突出气体防臭处理。

对固体废弃物：直接在圈舍下堆积发酵，减少收集次数，便于收集运输，圈舍下粪便可直接装车运往有机肥场进行无害化处理，资源化利用。

对液体废弃物：尿液经排尿沟流入外面收集池、中转池和沉淀池，机械刮板机所刮的粪便直接堆积发酵，沉淀池粪污经干湿分离机后，干粪堆积发酵，液体通过暗道流入沼液发酵池，最后储存在防渗漏的沼液储藏坝内，完成污水的无害化处理。

对气体废弃物：主要采取6项措施。①活性炭吸附，在猪舍内部承重墙上放置一些吸附性较强的活性炭小挂件或炭包，用来吸收猪舍异味和恶臭气味。②秸秆墙过滤，在墙外建设与承重墙等高的60 cm宽的秸秆墙，用于吸收过滤臭气。

③遮阴网遮臭，在两猪舍之间搭上遮阴网，既能除臭，又能遮阴，在干湿分离车间进行密闭作业，连同收集池、干湿分离车间用遮阴网搭建，防止臭气扩散。

④沼液密封保存，对所有沼液储存池进行2层膜铺设，第1层下面做防渗处理，第1层和第2层之间密闭连接，对沼液进行密封保存，第2层上面存储雨水，最大限度防止沼液储存池臭气扩散。

⑤在猪舍排气口外设置4个固定喷雾喷头，每天6次定时进行喷雾或化学除臭喷洒酸制剂，除去空气中的氨气等易溶气体和微小颗粒，减少臭气。⑥搞好猪舍周围绿化，充分利用绿色植物吸收猪体排出的二氧化碳气体，以净化猪舍周围环境，营造一个良好的养猪生产小气候。

（3）在废弃物资源化利用方面突出猪粪肥料化和能源化处理。

在猪粪肥料化利用方面，无臭式重力干清粪工艺最大优点是免水冲，一个饲养周期内产生的猪粪直接堆积发酵，尿液中的水分一部分被发酵产生的高温直接风干了，另一部分经重力作用通过栅栏自流到导尿沟，最终汇聚到粪污收集池。

固体粪便添加一定的目标菌剂制成微生物肥料或颗粒化制作成有机肥，开拓新品种农业肥料，生产有机生态肥料。

在猪粪能源化利用方面，建造一定体积的沼气池，将猪场废弃物经收集后进入沼气池发酵，得到的沼气可作供气供暖发电用。

3  结束语

无臭式重力干清粪工艺及集成技术可节约养殖用水，粪尿依靠重力进入储存收集池，减少了污水产生量并保证了粪尿及时清理，粪污干湿分离和无害化处理后，全部实现了综合利用，没有混合排出，具备干清粪工艺基本特征，是一种机械式干清粪技术，无臭式重力干清粪工艺及集成技术被环保部全国推广应用。

粪污经污水深度处理系统处理后，贮存于沼液坝，建设沼液灌溉设施，为养殖场周边农户铺设农田灌网，在需要时通过支农管网为农作物、林果或蔬菜提供肥料，实现猪粪肥料化、能源化处理，具有极大推广价值。

来源：2018年9期《农业工程》（中国科技核心期刊）

作者：张定安  刘书平  任锋  李松范  胡琳华  郭华谱  王恒州  席冬丽  杜世泰  翟全中  王帅  周珣  吴阳  秦明华  

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