豬場廢棄物資源化利用及環境友好型養殖技術探討

陳社新

(山東省陽谷縣畜牧獸醫事業發展中心，山東聊城 252300）

隨著我國畜牧業的快速發展，生豬養殖業在滿足人類對肉類食品需求的同時，由于養殖規模的擴大也帶來了一系列環境問題。如生豬養殖產生的廢棄物--糞便、尿液、廢水等大量增加，如果不進行妥善處理，會嚴重影響豬場周邊水質、土壤及空氣質量，進而對養殖場畜禽健康和環境產生不良影響。因此，研究豬場廢棄物資源化利用和環境友好型養殖技術成為當前畜牧業發展的首要任務。豬場廢棄物資源化利用是指將廢棄物轉化為有價值的資源，如將糞便轉化為有機肥料、生物質能源等，從而減少廢棄物直接排放對環境的污染。環境友好型養殖技術則是指在生豬養殖過程中采取一系列技術措施，合理利用廢棄物資源并降低對環境的負面影響，實現生豬養殖與環境保護的和諧發展，包括飼養管理、飼料配方調整、疫病防控以及廢棄物處理等。本文旨在綜述豬場廢棄物資源化利用及環境友好型養殖技術的研究進展，總結了廢棄物處理技術、資源化利用途徑及環保養殖措施等方面的研究。通過對現有研究成果進行梳理和分析，為實現豬場廢棄物資源化利用和環境友好型養殖的目標提供理論支持和實踐參考。

1 豬場廢棄物資源化利用的意義

豬場廢棄物處理不當，會給豬場帶來嚴重的資源浪費和經濟損失，也會對環境和人畜健康造成危害。據王博[1]研究報道，我國每年因豬場廢棄物造成的土壤污染面積超過1 億畝，每年因養豬業造成的水體污染面積超過100 萬畝。我國養豬業每年排放的氨氣、硫化氫等氣體總量分別達到1 300 萬噸和40 萬噸。未經處理的豬場廢棄物中含有病原菌、病毒等病原體，若不及時處理，會導致病原微生物傳播和流行，如非洲豬瘟、豬藍耳病、豬流行性腹瀉等疫病的發生[2]。因此，豬場廢棄物資源化利用具有重要的意義，主要包括以下4 個方面：①節約資源：豬場廢棄物包括豬糞、尿液、飼料殘渣等，這些廢棄物中含有大量的養分和有機物質。通過資源化利用這些廢棄物，可以節約大量的資源，減少浪費。②環境保護：豬場廢棄物中含有大量的微生物和氮、磷等營養物質。通過發酵或沼氣處理等資源化利用后，可以降低對環境污染的風險。③經濟效益：通過將豬場廢棄物轉化為可利用的產品，如有機肥料、飼料、生物質能源等，可以產生一定的經濟效益。④循環利用：豬場廢棄物資源化利用可實現種養結合的循環經濟，促進農業可持續發展，對實現“綠色農業”具有重要的意義。

2 豬場廢棄物資源化利用技術

2.1 豬糞生物質能源化利用

2.1.1 生物氣體生產

生物氣是一種可通過厭氧發酵產生的可再生能源，主要由甲烷和二氧化碳組成。豬糞中含有豐富的有機物，適宜作為生物氣的原料。1 頭成年豬每天生產豬糞約2～4 kg，利用豬糞生產生物氣，不僅可以有效處理豬場廢棄物，降低環境污染，還能提供清潔能源，降低化石能源的消耗。豬糞生物氣生產的關鍵技術包括：預處理、厭氧發酵和生物氣收集與利用。預處理主要是為了去除豬糞中的雜質、調節水分和碳氮比例，以提高厭氧發酵的效率。厭氧發酵過程中，微生物將有機物分解為甲烷、二氧化碳和其他氣體，而發酵溫度、pH 值和微生物菌種等對生物氣產量和質量有顯著影響。生物氣收集與利用系統主要包括氣體收集設備、儲氣設備和氣體凈化設備，以確保生物氣的安全、有效地利用。Doreswamy 等[3]研究發現，利用豬糞進行厭氧消化后可得到純度為89.59%的生物乙醇。此外，Duan 等[4]報道，目前專家已開發出了不同類型的厭氧發酵裝置，如固定床發酵器、UASB 反應器和CSTR 反應器等，以適應不同規模豬場的需求，并通過優化發酵條件和菌種篩選，可進一步提高生物氣產量和質量。豬糞生物氣生產技術的推廣和應用，有助于實現豬場廢棄物資源化利用，促進養豬業可持續發展。

2.1.2 生物柴油生產

生物柴油是一種通過對豬糞進行處理，將其轉化為可替代化石柴油的生物燃料[5]。這種方法不僅能實現豬場廢棄物的有效利用，還可以緩解柴油機等對化石柴油的依賴，降低環境污染。豬糞生物柴油生產主要包括以下6 個步驟：①預處理：豬糞經過固液分離，去除雜質、異物和多余的水分。②脫水與干燥：使用糞便脫水干燥機將預處理后的糞便進一步脫水和干燥，降低水分含量，以便于后續處理。③提取油脂：將干燥的豬糞進行油脂提取，通常采用溶劑提取法或者超臨界流體提取法，提取豬糞中的油脂成分。④酯交換反應：將提取出的油脂與醇（如甲醇或乙醇）在催化劑（如堿性催化劑）作用下進行酯交換反應，生成生物柴油（豬糞生物酯）和甘油副產品。⑤分離與提純：通過分離、脫水和脫色等工藝對生物柴油進行提純，以達到滿足燃料使用要求的生物柴油產品。⑥生物柴油產品的應用：經過提純的豬糞生物柴油可作為柴油發動機的燃料，直接替代或與化石柴油混合使用，降低對化石柴油的依賴和溫室氣體排放。豬糞生物柴油生產技術有助于推動豬場廢棄物的資源化利用，減少環境污染，實現養殖業的可持續發展[6]。這種技術的推廣應用還需要克服一些技術難題，如提高油脂提取效率、降低生產成本等，以使其具有更好的經濟效益和市場競爭力。

2.2 豬糞肥料化利用

2.2.1 制造有機肥

豬糞肥料化利用是將豬糞轉化為對農作物有益的有機肥料，從而實現資源化利用的過程。豬糞作為一種天然的有機物來源，富含氮、磷、鉀等農作物生長所需的養分，具有很高的利用價值。將豬糞生產成有機肥，既能降低豬場廢棄物對環境的污染，又能為農業生產提供優質的肥料資源[7]。有機肥生產主要有5 個步驟：①預處理：將豬糞進行固液分離，去除雜質和過多的水分。②堆肥發酵：將預處理后的豬糞與其他農業廢棄物（如秸稈、樹葉等）混合，進行厭氧或好氧發酵。在此過程中，微生物分解豬糞中的有機物，產生熱量，使堆肥溫度升高，同時將豬糞中的有害物質（如致病菌、寄生蟲卵等）消除或降低至安全水平。③成熟與穩定：經過一定時間的發酵，堆肥的肥料逐漸成熟穩定，具備較高的肥效和良好的農作物適應性。成熟的堆肥呈黑褐色，氣味較小。④有機肥生產：將成熟的堆肥肥料進行造粒、干燥等處理，生產出有機肥產品。這些有機肥產品可直接用于農業生產，改善土壤結構，提高作物產量和品質，實現農業生產的可持續發展。

2.2.2 豬糞生物活性物質提取

豬糞肥料化利用不僅可以應用于堆肥與有機肥生產，還可以從中提取生物活性物質。由于豬糞中含有多種生物活性物質，如植物生長調節劑、抗氧化劑、抗菌肽等。這些物質在農業生產中具有潛在的應用價值[8]。生物活性物質提取主要有4 個步驟。①預處理：對豬糞進行固液分離、去除雜質和多余水分。②提?。豪糜袡C溶劑、水提取或超臨界流體萃取等方法，從預處理后的豬糞中提取生物活性物質。③分離純化：對提取液進行色譜分離、離心、膜過濾等操作，分離純化出目標生物活性物質。④應用：將提取出的生物活性物質應用于農業生產，如植物生長調節劑可以促進作物生長，抗氧化劑和抗菌肽可用于農作物抗病或產品貯存。豬糞生物活性物質提取有助于提高豬糞的經濟價值，同時，這些提取物質也有助于推動農業生產可持續發展。

2.3 豬糞飼料化利用

2.3.1 豬糞蛋白飼料

豬糞蛋白飼料是一種飼料化利用的方式，主要通過發酵、蛋白水解等工藝處理豬糞，提高其蛋白質含量，生成適用于畜禽養殖的飼料[9]。包括5 個步驟：①預處理：對豬糞進行固液分離、去除雜質和多余水分。②發酵處理：將預處理后的豬糞與發酵菌種（如酵母菌、曲霉等）混合，通過好氧或厭氧發酵工藝，使微生物將豬糞中的有機物質分解成蛋白質，以提高蛋白質含量。發酵過程可以消除豬糞中的有毒物質、抑制因子等，提高飼料的安全性。③蛋白水解：對發酵后的豬糞進行蛋白水解處理，可以采用化學法（如酸堿水解）或酶法（如蛋白酶水解）。水解過程中，大分子蛋白質被分解為小分子肽和氨基酸，提高動物對飼料的消化吸收率。④制粒與干燥：將水解后的豬糞進行制粒，制成顆粒狀飼料，并通過干燥設備降低其水分，以提高飼料的貯存穩定性。⑤配合飼料：將豬糞蛋白飼料與其他飼料原料（如玉米、豆粕等）按一定比例混合，制成全價配合飼料，用于畜禽養殖。

2.3.2 豬糞菌草飼料

豬糞菌草飼料的生產過程包括預處理、菌種接種、發酵培養、收獲與加工以及配制飼料等步驟。通過將豬糞與菌草混合培養，利用菌草的分解和吸收作用，可以生產出高營養價值的菌草飼料。在生產過程中，需要注意控制生產條件和菌種的選擇，確保飼料的安全性和有效性。

3 環境友好型養殖技術

3.1 豬舍環境改善技術

3.1.1 豬舍通風與氣流調控

豬舍通風與氣流調控是豬舍環境改善的關鍵技術[10]，可以有效調節豬舍內的溫度、濕度、氣體濃度和氣流速度，提高生豬的生產性能和健康水平。其中，通風包括自然通風和機械通風，自然通風能源消耗低，但受氣候和建筑結構影響較大；機械通風效果較好，但能耗較高。通風系統設計應考慮豬舍建筑結構、氣候條件和養殖密度等。氣流調控[11]通過調節豬舍內的氣流速度、方向和分布，從而提高豬舍空氣質量和舒適度。

3.1.2 豬舍溫濕度調控

豬舍溫濕度調控關乎生豬生產性能與健康[12]，包括保溫、降溫與濕度調節。依據豬舍建筑材料選擇保溫材料和隔離簾；通過通風、水噴霧及屋頂噴灑等方式實現豬舍降溫調節；通過通風、鋪設干燥材料與地面排水的方式進行豬舍濕度調節。

3.2 豬場污水處理技術

3.2.1 分流與沉淀處理

分流與沉淀是處理豬場污水常用的方法[13]，分流是將豬場產生的固態和液態廢棄物分開，通常采用斜篩、格柵或滾筒篩等設備。此過程可減輕后續處理設備的壓力，提高處理效率。沉淀處理是利用重力作用，讓較重的固態顆粒在水中沉降，形成污泥。沉淀池的設計需考慮固體廢物停留時間、有效容積和沉淀速度。

3.2.2 生物處理技術

生物處理技術包括好氧處理（如活性污泥法）、厭氧處理（如厭氧消化法）以及微生物菌劑處理等。好氧處理指微生物在氧氣充足的條件下，將污水中的有機物進行氧化分解，從而實現有機物的降解和無害化處理。厭氧處理指厭氧微生物在無氧環境下分解有機物，產生沼氣等可利用產物。微生物菌劑處理則通過在污水中接種特定的功能性微生物菌劑，提高污水處理效率。

3.2.3 化學處理技術

化學處理技術包括絮凝、沉降、中和和氧化還原等方法，可有效去除豬場污水中的污染物[14]。主要是通過在豬場污水中加入特定的化學物質，使污染物形成懸浮物、膠體顆粒等，并使其聚集沉降；通過調整pH 值和有害物質的氧化還原反應，對污水中的有害物質進行降解和處理。

3.3 豬場廢氣治理技術

當前，豬場廢氣治理技術主要包括以下6 種：①生物濾器處理技術：通過填充物、微生物群落和過濾床來降解豬場廢氣中的有機物質，減輕惡臭和污染?？赏ㄟ^選擇填充物類型、微生物種類，優化過濾床厚度和控制適宜的溫度、濕度條件等方法來提高處理效率。②生物技術：包括生物過濾技術、生物脫臭技術、生物吸附技術等，可利用微生物的降解作用將廢氣中的有機物質轉化為無害物質。生物技術具有成本低、效果好、環保等優點。③物理吸附技術：使用活性炭、沸石等吸附材料吸附豬場廢氣中的有機物質和惡臭氣體，降低廢氣對環境的污染。但需定期更換吸附材料，增加了養殖成本。④化學處理技術：通過化學氧化、中和等反應來去除廢氣中的有害成分。雖然處理效果較好，但可能會造成二次污染，且處理成本高。⑤光催化氧化技術：利用光催化劑在光照下催化氧化廢氣中的有機物質，將其轉化為無害物質；該技術具有處理效果好、無二次污染等優點，但所需要的技術設備成本較高。⑥植物凈化技術：通過種植具有吸附、降解惡臭物質功能的植物，達到凈化豬場廢氣的目的。這種方法具有成本低、環保、美觀等優點。

4 小結

豬場廢棄物資源化利用技術已逐步成熟，且具有廣闊的應用前景和經濟價值，同時也是綠色養殖的重要舉措之一。未來，需要進一步推進相關技術的研發和創新，提高豬場廢棄物資源化利用的經濟效益和可持續性，加強政策的支持和引導，構建廢棄物資源化利用的市場體系和產業鏈，從而實現綠色養殖的可持續發展。