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　　規(guī)?；B(yǎng)豬場清糞技術現(xiàn)狀及發(fā)展建議

中國是農(nóng)業(yè)大國，畜牧業(yè)在農(nóng)業(yè)中占有舉足輕重的作用。隨著我國人口的增長和生活水平的不斷提高，城鄉(xiāng)居民對高品質(zhì)的畜、禽和水產(chǎn)等農(nóng)產(chǎn)品以及各種糧食加工作物的需求越來越大。

其中豬肉是中國居民生活中肉類消費的主體，占中國肉類總產(chǎn)量的64%左右。豬肉是中國居民肉類消費不可替代的重要食物。生豬養(yǎng)殖是我國的傳統(tǒng)行業(yè)。

改革開放以來，我國生豬產(chǎn)業(yè)一方面受經(jīng)濟持續(xù)高速增長、城鄉(xiāng)居民收入水平不斷提高和食物消費結構不斷升級等引起的需求強力拉動。另一方面因生豬產(chǎn)業(yè)已經(jīng)演變成農(nóng)村居民重要收入來源和城鎮(zhèn)居民菜籃子工程重要組成部分而得到政府的強烈推動，使我國生豬產(chǎn)量長期保持著較快的增長勢頭。因此生豬產(chǎn)業(yè)持續(xù)健康穩(wěn)定的發(fā)展，對于增加農(nóng)民收入和保證肉食品供應安全與質(zhì)量安全，帶動相關產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要意義。

近年來，國家部委先后發(fā)布了《關于促進南方水網(wǎng)地區(qū)豬養(yǎng)殖布局調(diào)整優(yōu)化的指導意見》和《全國豬生產(chǎn)發(fā)展規(guī)劃》等文件，對生豬產(chǎn)能重新進行調(diào)整，大力提倡畜禽標準化和規(guī)?；B(yǎng)殖。

2015年全國出欄500頭以上的規(guī)模化養(yǎng)殖比例已達45%，比2005年提高了32個百分點。2016年4月，農(nóng)業(yè)部印發(fā)《全國生豬發(fā)展規(guī)劃（2016—2020）》，規(guī)劃指出，未來的發(fā)展方向要穩(wěn)步提高規(guī)?；壤?/p>

到2020年，全國目標出欄500頭以上比例達到52%。然而，生豬養(yǎng)殖是畜牧業(yè)的主要污染來源之一。以年出欄1萬頭的規(guī)模豬場為例，存欄豬平均日產(chǎn)糞量約為10 t，日均排尿量約為16 t，年排糞尿量約9 500 t。

豬舍中的糞便是豬舍內(nèi)空氣污染的主要來源，如果糞便清理不及時，糞尿很容易分解產(chǎn)生對人畜健康危害很大的NH3、H2S和CH4等有害氣體以及滋生細菌，將會刺激畜禽的上呼吸道豁膜，極易誘發(fā)呼吸道疾病和傳染病。為了保證生豬的健康生長環(huán)境，必須對豬舍定期進行糞尿清理。

1畜禽糞便處理現(xiàn)狀

隨著人們對環(huán)保意識的不斷增強，國家對環(huán)保問題的治理措施也不斷增多，對于畜牧行業(yè)，主要面臨水資源的保護，防止地下水污染等環(huán)保問題，導致養(yǎng)豬行業(yè)成為“高門檻”行業(yè)。選擇合適的清糞方式，能降低成本、節(jié)水環(huán)保和大大減少后期污水排放，促進規(guī)?；B(yǎng)殖的發(fā)展。

1.1清糞類型

1.1.1水沖糞方式

水沖糞方式指用水沖洗畜舍，混合有糞尿的沖洗污水流入舍內(nèi)糞溝，糞溝一端設有沖洗器，定時多次由沖水器放水沖洗糞溝，將糞溝內(nèi)的糞污沖入排污主干溝，再進入貯糞池內(nèi)。其特點為能及時和有效地清除舍內(nèi)的糞尿，保持豬舍環(huán)境衛(wèi)生，有利于豬群和飼養(yǎng)員的健康。

1.1.2水泡糞方式

水泡糞方式是在水沖糞工藝的基礎上改進而來，指在豬舍內(nèi)的排糞溝與排污主干溝間設有閘門，排糞溝中保持一定深度的水，日常豬的糞尿沖洗和飼養(yǎng)管理用水均排入縫隙地板下的糞溝中，糞便在糞溝內(nèi)浸泡稀釋成糞液，貯存1~2個月后待糞溝裝滿，打開糞溝出口的閘門，溝中的糞液經(jīng)排污主干溝進入貯糞池。其特點是糞便中的可溶性有機物經(jīng)長期浸泡后，便于后續(xù)處理。

1.1.3發(fā)酵床方式

微生物發(fā)酵是2005年前后從日本和韓國傳來的技術。其利用微生物將養(yǎng)殖糞污分解和消化。微生物發(fā)酵控制技術，將微生物與鋸木屑、谷殼或秸稈等按一定比例混合，進行高溫發(fā)酵后作為有機物墊料制成發(fā)酵床，豬的糞尿排放在發(fā)酵床上，經(jīng)過墊料微生物及時分解和消化，實現(xiàn)糞尿和污水的零排放。其特點是無需沖洗豬舍，節(jié)約水（可節(jié)水80%~90%），節(jié)約人工（1人可養(yǎng)肉豬300~500頭或母豬150頭），實現(xiàn)無污染。

1.1.4干清糞方式

干清糞方式指糞便產(chǎn)生后便進行分離，干糞由機械或人工收集和清掃，尿及沖洗水則從下水道分流，分別進行處理。干清糞方式一般有人工和機械2種方式。人工清糞是指依靠人力使用鐵鍬、掃帚和人力車等工具，把糞便清理出畜禽養(yǎng)殖場，該方法設備簡單和不消耗電力，一次性投資少，便于糞尿分離和后期處理。而機械清糞包括使用鏟車和刮糞板，優(yōu)點是可以減輕勞動強度和提高工作效率。

1.2清糞方式對比分析

目前采用沼氣厭氧發(fā)酵處理模式的規(guī)?；i場，由于規(guī)模較大，既關系到資源的消耗，又涉及到糞便的后期處理，以及對生態(tài)環(huán)境的影響，應采用適合的清糞方式。

水沖糞方式能及時清除舍內(nèi)糞污，但其缺點主要是耗水量大，后期糞污處理過程中固液分離后，干物質(zhì)中養(yǎng)分含量低，污水再用于產(chǎn)生沼氣，由于有機質(zhì)濃度不夠，效果不佳。

發(fā)酵床實現(xiàn)無污染和無臭氣的清潔方式，但其缺點主要是豬的飼養(yǎng)面積大，增加場區(qū)占地面積；益生菌易受消毒藥和抗生素等藥物的影響，使豬場防疫難度增大；發(fā)酵技術要求高；若在夏季墊料產(chǎn)熱，溫度較高，不利于豬的健康。

水泡糞方式是我國規(guī)?；B(yǎng)豬的第1代技術。其工藝簡單，效率高。但工藝污水量較大，厭氧發(fā)酵后產(chǎn)生的沼液量大，糞便長期在豬舍內(nèi)停留，在糞溝中部分厭氧發(fā)酵，產(chǎn)生大量甲烷和硫化氫等有害氣體，惡化舍內(nèi)空氣環(huán)境，危及豬群和人員的健康；糞便的污染物濃度高，后續(xù)處理難度更大，基建投資及動力消耗較高。

干清糞方式分人工和機械。傳統(tǒng)的人工清糞由于高成本和低效率已難適應大型規(guī)模化豬場的技術需要，機械干清糞和水泡糞逐漸成為規(guī)?；i場的主流清糞方式。

常杰等通過工藝應用效果對比分析，30 d測定結果為干清糞產(chǎn)污水19.9 m3，折算平均每日每1 000頭95~100 kg育肥豬產(chǎn)污水4.87 m3。水泡糞產(chǎn)污水42.8 m3，平均每日每1 000頭95~1 000 kg育肥豬產(chǎn)污水10.47 m3，其污水產(chǎn)生量高出2.15倍。

表1為污水中污染物檢測數(shù)據(jù)。由于糞便中有機物在極短時間內(nèi)加入水體，應盡量縮短前處理，使污染物質(zhì)通過糞尿分離隨糞便帶走，減少后續(xù)處理污水中污染物濃度。與水泡糞相比，干清糞工藝COD、總氮和總磷濃度較低。通過試驗發(fā)現(xiàn)，機械干清糞較水泡糞方式其污水COD、總氮和總磷濃度低且舍內(nèi)環(huán)境也更優(yōu)。干清糞方式具有污水產(chǎn)生少，干糞養(yǎng)分損失小等優(yōu)點，是未來糞便清理工藝的發(fā)展趨勢。

表1水泡糞與干清糞方式在污水中污染物檢測數(shù)據(jù)

2清糞機現(xiàn)狀

2.1國外現(xiàn)狀

國外清糞普遍采用的技術有水沖清糞技術、漏糞便清理技術、刮板清糞技術和機器人清糞技術等。俄羅斯畜牧業(yè)集約化生產(chǎn)技術推廣多年，在清除畜禽糞便機械的研究與生產(chǎn)方面有其獨到之處。

圖1為TCH-2.0B型刮板輸送機，設置于畜舍糞溝內(nèi)，做回轉移動，將糞便從畜舍刮出、輸送和裝車外運。TCH-2.0B型刮板輸送機由水平輸送鏈、傾斜輸送鏈、刮板和傳動臺等組成。傳送臺上安裝電機和減速器，刮板移動速度在0.19 m/s左右。

1.水平刮板輸送鏈2.傾斜輸送刮板輸送鏈3.電氣控制柜4.傳動裝置5.張緊裝置6.平滑滾子曳引鏈7.轉向裝置

圖1TCH-2.0B型刮板輸送機

圖2室外刮板式清糞裝置

我國規(guī)模化養(yǎng)豬開始于1978年改革開放之后。但真正開始規(guī)?；B(yǎng)豬是在1981年5月，深圳光明畜牧合營有限公司引進美國第1條萬頭養(yǎng)豬生產(chǎn)線。

傳統(tǒng)的人工清糞方式已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代集約化養(yǎng)殖的需要，機械清糞裝置應運而生。機械清糞中主要的清糞方式為刮板式。由李長青2014年拍攝的豬舍糞尿分離刮板式清糞裝置如圖2所示。

刮板式清糞裝置主要指在豬和牛等傳統(tǒng)的大型畜禽棚舍中清除糞尿等排泄物和帶有刮板的機械清糞裝置。根據(jù)清糞刮板工作的環(huán)境，有3個主要研究趨勢：“與地板配合使用的畜禽刮板式清糞裝置”、“與糞溝配合使用的畜禽刮板式清糞裝置”以及“與傳送帶配合使用的畜禽刮板式清糞裝置”。

其中，“與地板配合使用的畜禽刮板式清糞裝置”指采用刮板在畜舍的地面上直接進行刮糞操作的機械裝置，地板是劃分區(qū)域的淺隔間（圖3）；“與糞溝配合使用的畜禽刮板式清糞裝置”指采用刮板在畜舍一處設置的較深的糞溝中進行刮糞操作的機械（圖2）；“與傳送帶配合使用的畜禽刮板式清糞裝置”指將刮板設置在糞便傳送帶上部，下部或一端以進行刮糞操作的機械裝置（圖1）。

圖3室內(nèi)刮板式清糞裝置

2.3存在不足及改進措施

目前使用的機械化清糞裝置，主要存在以下3個方面的問題：①在清糞回程，刮糞板會擠壓后續(xù)落下的糞便，造成糞便壓成扁平狀粘附在地面，在清糞行程，由于刮糞板與地面的間隙使得扁平粘附在地面的糞便刮清不到，造成清糞不徹底；②經(jīng)過一段時間使用之后，刮糞板端部磨損，刮糞板與地面間隙增大，造成清糞不徹底，必須經(jīng)常更換刮糞板，但更換刮糞板不僅麻煩而且造成材料浪費和使用成本增加；③在刮糞操作時總會有少量糞便落入集尿管，易造成集尿管堵塞。

根據(jù)以上出現(xiàn)的問題，可通過在原有豬舍糞道基礎上改造，刮板機構改進，以降低改造難度，解決糞便刮不到位等問題，及時、高效、便捷和低成本地將畜禽舍的糞污清理，減輕糞尿對豬舍及周圍環(huán)境的污染。

主要措施有：①清掃部分采用雙刮板式結構，清糞機行走時前刮板將大部分糞便刮除，后刮板對漏出的糞便以及粘附在糞道上的糞便進行二次刮除以實現(xiàn)徹底清糞；②設計調(diào)節(jié)機構實現(xiàn)清糞機前進時刮板緊貼地面，回程時提升刮板保證其通過性。

2.4發(fā)展趨勢

養(yǎng)豬生產(chǎn)集約化是今后我國養(yǎng)豬業(yè)發(fā)展的必然趨勢。全場自動化處理技術的目標是糞尿污水處理過程全自動化，減少人工。豬糞零排放，比水泡糞節(jié)約用水90%以上，污水達標排放。規(guī)?；i場的飼養(yǎng)自動化技術，在飲水、喂料、飼料運送和通風等已有較好地應用，難點在于糞污的處理。

現(xiàn)代電子技術、計算機技術與人工智能的發(fā)展，各種新型清糞機械的研究陸續(xù)展開。

馬江勇等以STC11F32XE單片機為核心，利用無線傳輸信號完成PC機與單片機的互通控制系統(tǒng)的自動清糞機器人來代替人工對養(yǎng)殖場糞便進行清理和對畜禽活動進行監(jiān)視，降低了人工勞動強度，可清晰看到現(xiàn)場畫面，降低養(yǎng)殖戶的風險。

方婷等設計的手推式糞便撿拾作業(yè)機，通過傳感器和單片機（包括STM32F4、MAX813看門狗芯片）調(diào)節(jié)鏟式軸葉輪與傳送滾輪的速度實現(xiàn)收集自動報警功能（圖4）。但由于現(xiàn)有養(yǎng)殖場的結構差異等局限，清糞機器人還處于研究階段，未得到廣泛應用，技術水平還需不斷改進。

1.鏟式軸葉輪2.傳送滾輪3.篩網(wǎng)式傳送帶4.螺旋擠壓機5.固體收集箱6.液體收集箱7.柔性精掃毛刷

圖4手推式糞便復式作業(yè)機系統(tǒng)原理

3結論

隨著我國養(yǎng)殖規(guī)?；降奶岣?，規(guī)?；i場將更加注重污染防治：①避免水沖糞方式，不僅耗水量大且污水量大；②在做好污水循環(huán)處理的基礎上可選用水泡糞方式；③在具備場地條件及較高發(fā)酵技術的養(yǎng)殖場可選用發(fā)酵床；④干清糞方式在規(guī)?；B(yǎng)殖上相對其他清糞方式更有優(yōu)勢，需加強機械技術和設備的研究，提高現(xiàn)代化和機械化水平。

其中清糞裝置的研究，將主要集中于減少刮板裝置對畜禽的傷害、提高清糞效率和清潔效果以及降低生產(chǎn)成本為研究方向。規(guī)?；i場清糞應繼續(xù)加大干清糞方式的應用，同時由于計算機技術與人工智能的發(fā)展，智能清糞機器人的出現(xiàn)，將帶來新的設計思路。通過不斷探索和推廣應用先進和低碳的生產(chǎn)工藝，逐步實現(xiàn)養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)資源節(jié)約的轉型升級。

（作者：翁曉星，鄭濤，朱建錫，王潔，費焱，戴津婧）