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　　規(guī)?；B(yǎng)豬場(chǎng)清糞技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展建議

中國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，畜牧業(yè)在農(nóng)業(yè)中占有舉足輕重的作用。隨著我國(guó)人口的增長(zhǎng)和生活水平的不斷提高，城鄉(xiāng)居民對(duì)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(lái)越大。

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

改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)生豬產(chǎn)業(yè)一方面受經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速增長(zhǎng)、城鄉(xiāng)居民收入水平不斷提高和食物消費(fèi)結(jié)構(gòu)不斷升級(jí)等引起的需求強(qiáng)力拉動(dòng)。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(lái)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(qiáng)烈推動(dòng)，使我國(guó)生豬產(chǎn)量長(zhǎng)期保持著較快的增長(zhǎng)勢(shì)頭。因此生豬產(chǎn)業(yè)持續(xù)健康穩(wěn)定的發(fā)展，對(duì)于增加農(nóng)民收入和保證肉食品供應(yīng)安全與質(zhì)量安全，帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要意義。

近年來(lái)，國(guó)家部委先后發(fā)布了《關(guān)于促進(jìn)南方水網(wǎng)地區(qū)豬養(yǎng)殖布局調(diào)整優(yōu)化的指導(dǎo)意見(jiàn)》和《全國(guó)豬生產(chǎn)發(fā)展規(guī)劃》等文件，對(duì)生豬產(chǎn)能重新進(jìn)行調(diào)整，大力提倡畜禽標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)?；B(yǎng)殖。

2015年全國(guó)出欄500頭以上的規(guī)?；B(yǎng)殖比例已達(dá)45%，比2005年提高了32個(gè)百分點(diǎn)。2016年4月，農(nóng)業(yè)部印發(fā)《全國(guó)生豬發(fā)展規(guī)劃（2016—2020）》，規(guī)劃指出，未來(lái)的發(fā)展方向要穩(wěn)步提高規(guī)?；壤?。

到2020年，全國(guó)目標(biāo)出欄500頭以上比例達(dá)到52%。然而，生豬養(yǎng)殖是畜牧業(yè)的主要污染來(lái)源之一。以年出欄1萬(wàn)頭的規(guī)模豬場(chǎng)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(lái)源，如果糞便清理不及時(shí)，糞尿很容易分解產(chǎn)生對(duì)人畜健康危害很大的NH3、H2S和CH4等有害氣體以及滋生細(xì)菌，將會(huì)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(zhǎng)環(huán)境，必須對(duì)豬舍定期進(jìn)行糞尿清理。

1畜禽糞便處理現(xiàn)狀

隨著人們對(duì)環(huán)保意識(shí)的不斷增強(qiáng)，國(guó)家對(duì)環(huán)保問(wèn)題的治理措施也不斷增多，對(duì)于畜牧行業(yè)，主要面臨水資源的保護(hù)，防止地下水污染等環(huán)保問(wèn)題，導(dǎo)致養(yǎng)豬行業(yè)成為“高門(mén)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(jìn)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(shè)有沖洗器，定時(shí)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(jìn)入貯糞池內(nèi)。其特點(diǎn)為能及時(shí)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(chǔ)上改進(jìn)而來(lái)，指在豬舍內(nèi)的排糞溝與排污主干溝間設(shè)有閘門(mén)，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(gè)月后待糞溝裝滿，打開(kāi)糞溝出口的閘門(mén)，溝中的糞液經(jīng)排污主干溝進(jìn)入貯糞池。其特點(diǎn)是糞便中的可溶性有機(jī)物經(jīng)長(zhǎng)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(guó)傳來(lái)的技術(shù)。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(shù)，將微生物與鋸木屑、谷殼或秸稈等按一定比例混合，進(jìn)行高溫發(fā)酵后作為有機(jī)物墊料制成發(fā)酵床，豬的糞尿排放在發(fā)酵床上，經(jīng)過(guò)墊料微生物及時(shí)分解和消化，實(shí)現(xiàn)糞尿和污水的零排放。其特點(diǎn)是無(wú)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(shí)現(xiàn)無(wú)污染。

1.1.4干清糞方式

干清糞方式指糞便產(chǎn)生后便進(jìn)行分離，干糞由機(jī)械或人工收集和清掃，尿及沖洗水則從下水道分流，分別進(jìn)行處理。干清糞方式一般有人工和機(jī)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(chē)等工具，把糞便清理出畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)，該方法設(shè)備簡(jiǎn)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(jī)械清糞包括使用鏟車(chē)和刮糞板，優(yōu)點(diǎn)是可以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度和提高工作效率。

1.2清糞方式對(duì)比分析

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

水沖糞方式能及時(shí)清除舍內(nèi)糞污，但其缺點(diǎn)主要是耗水量大，后期糞污處理過(guò)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(jī)質(zhì)濃度不夠，效果不佳。

發(fā)酵床實(shí)現(xiàn)無(wú)污染和無(wú)臭氣的清潔方式，但其缺點(diǎn)主要是豬的飼養(yǎng)面積大，增加場(chǎng)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(chǎng)防疫難度增大；發(fā)酵技術(shù)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(guó)規(guī)?；B(yǎng)豬的第1代技術(shù)。其工藝簡(jiǎn)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(zhǎng)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(dòng)力消耗較高。

干清糞方式分人工和機(jī)械。傳統(tǒng)的人工清糞由于高成本和低效率已難適應(yīng)大型規(guī)?；i場(chǎng)的技術(shù)需要，機(jī)械干清糞和水泡糞逐漸成為規(guī)?；i場(chǎng)的主流清糞方式。

常杰等通過(guò)工藝應(yīng)用效果對(duì)比分析，30 d測(cè)定結(jié)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(cè)數(shù)據(jù)。由于糞便中有機(jī)物在極短時(shí)間內(nèi)加入水體，應(yīng)盡量縮短前處理，使污染物質(zhì)通過(guò)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(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，機(jī)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(diǎn)，是未來(lái)糞便清理工藝的發(fā)展趨勢(shì)。

表1水泡糞與干清糞方式在污水中污染物檢測(cè)數(shù)據(jù)

2清糞機(jī)現(xiàn)狀

2.1國(guó)外現(xiàn)狀

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

圖1為T(mén)CH-2.0B型刮板輸送機(jī)，設(shè)置于畜舍糞溝內(nèi)，做回轉(zhuǎn)移動(dòng)，將糞便從畜舍刮出、輸送和裝車(chē)外運(yùn)。TCH-2.0B型刮板輸送機(jī)由水平輸送鏈、傾斜輸送鏈、刮板和傳動(dòng)臺(tái)等組成。傳送臺(tái)上安裝電機(jī)和減速器，刮板移動(dòng)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(dòng)裝置5.張緊裝置6.平滑滾子曳引鏈7.轉(zhuǎn)向裝置

圖1TCH-2.0B型刮板輸送機(jī)

圖2室外刮板式清糞裝置

我國(guó)規(guī)?；B(yǎng)豬開(kāi)始于1978年改革開(kāi)放之后。但真正開(kāi)始規(guī)?；B(yǎng)豬是在1981年5月，深圳光明畜牧合營(yíng)有限公司引進(jìn)美國(guó)第1條萬(wàn)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(jī)械清糞裝置應(yīng)運(yùn)而生。機(jī)械清糞中主要的清糞方式為刮板式。由李長(zhǎng)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(jī)械清糞裝置。根據(jù)清糞刮板工作的環(huán)境，有3個(gè)主要研究趨勢(shì)：“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(jìn)行刮糞操作的機(jī)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(shè)置的較深的糞溝中進(jìn)行刮糞操作的機(jī)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(shè)置在糞便傳送帶上部，下部或一端以進(jìn)行刮糞操作的機(jī)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(jìn)措施

目前使用的機(jī)械化清糞裝置，主要存在以下3個(gè)方面的問(wèn)題：①在清糞回程，刮糞板會(huì)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(guò)一段時(shí)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(fèi)和使用成本增加；③在刮糞操作時(shí)總會(huì)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(wèn)題，可通過(guò)在原有豬舍糞道基礎(chǔ)上改造，刮板機(jī)構(gòu)改進(jìn)，以降低改造難度，解決糞便刮不到位等問(wèn)題，及時(shí)、高效、便捷和低成本地將畜禽舍的糞污清理，減輕糞尿?qū)ωi舍及周?chē)h(huán)境的污染。

主要措施有：①清掃部分采用雙刮板式結(jié)構(gòu)，清糞機(jī)行走時(shí)前刮板將大部分糞便刮除，后刮板對(duì)漏出的糞便以及粘附在糞道上的糞便進(jìn)行二次刮除以實(shí)現(xiàn)徹底清糞；②設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)清糞機(jī)前進(jìn)時(shí)刮板緊貼地面，回程時(shí)提升刮板保證其通過(guò)性。

2.4發(fā)展趨勢(shì)

養(yǎng)豬生產(chǎn)集約化是今后我國(guó)養(yǎng)豬業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。全場(chǎng)自動(dòng)化處理技術(shù)的目標(biāo)是糞尿污水處理過(guò)程全自動(dòng)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(dá)標(biāo)排放。規(guī)?；i場(chǎng)的飼養(yǎng)自動(dòng)化技術(shù)，在飲水、喂料、飼料運(yùn)送和通風(fēng)等已有較好地應(yīng)用，難點(diǎn)在于糞污的處理。

現(xiàn)代電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)與人工智能的發(fā)展，各種新型清糞機(jī)械的研究陸續(xù)展開(kāi)。

馬江勇等以STC11F32XE單片機(jī)為核心，利用無(wú)線傳輸信號(hào)完成PC機(jī)與單片機(jī)的互通控制系統(tǒng)的自動(dòng)清糞機(jī)器人來(lái)代替人工對(duì)養(yǎng)殖場(chǎng)糞便進(jìn)行清理和對(duì)畜禽活動(dòng)進(jìn)行監(jiān)視，降低了人工勞動(dòng)強(qiáng)度，可清晰看到現(xiàn)場(chǎng)畫(huà)面，降低養(yǎng)殖戶的風(fēng)險(xiǎn)。

方婷等設(shè)計(jì)的手推式糞便撿拾作業(yè)機(jī)，通過(guò)傳感器和單片機(jī)（包括STM32F4、MAX813看門(mén)狗芯片）調(diào)節(jié)鏟式軸葉輪與傳送滾輪的速度實(shí)現(xiàn)收集自動(dòng)報(bào)警功能（圖4）。但由于現(xiàn)有養(yǎng)殖場(chǎng)的結(jié)構(gòu)差異等局限，清糞機(jī)器人還處于研究階段，未得到廣泛應(yīng)用，技術(shù)水平還需不斷改進(jìn)。

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(jī)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(fù)式作業(yè)機(jī)系統(tǒng)原理

3結(jié)論

隨著我國(guó)養(yǎng)殖規(guī)?；降奶岣?，規(guī)?；i場(chǎng)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(chǔ)上可選用水泡糞方式；③在具備場(chǎng)地條件及較高發(fā)酵技術(shù)的養(yǎng)殖場(chǎng)可選用發(fā)酵床；④干清糞方式在規(guī)?；B(yǎng)殖上相對(duì)其他清糞方式更有優(yōu)勢(shì)，需加強(qiáng)機(jī)械技術(shù)和設(shè)備的研究，提高現(xiàn)代化和機(jī)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(duì)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(chǎng)清糞應(yīng)繼續(xù)加大干清糞方式的應(yīng)用，同時(shí)由于計(jì)算機(jī)技術(shù)與人工智能的發(fā)展，智能清糞機(jī)器人的出現(xiàn)，將帶來(lái)新的設(shè)計(jì)思路。通過(guò)不斷探索和推廣應(yīng)用先進(jìn)和低碳的生產(chǎn)工藝，逐步實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)資源節(jié)約的轉(zhuǎn)型升級(jí)。

（作者：翁曉星，鄭濤，朱建錫，王潔，費(fèi)焱，戴津婧）