畜禽養(yǎng)殖清糞技術(shù)進(jìn)展及發(fā)展建議

張敬楊 謝佳偉 梁宇濤 劉建勇 李東明

1、河北農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 2、河北農(nóng)業(yè)大學(xué)現(xiàn)代科技學(xué)院 3、河北農(nóng)業(yè)大學(xué)城鄉(xiāng)建設(shè)學(xué)院

引言

隨著我國社會生產(chǎn)力的不斷提高以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)勞動力大量向城市轉(zhuǎn)移，農(nóng)業(yè)集約化發(fā)展進(jìn)程不斷推進(jìn)，并逐步演變成現(xiàn)代規(guī)模化養(yǎng)殖業(yè)。畜禽的清糞工藝是影響畜禽場糞污量、用水量、糞水處理難度及糞便資源化利用程度的重要環(huán)節(jié)。

1 傳統(tǒng)畜禽舍清糞工藝

1.1 水沖糞工藝

我國在20 世紀(jì)引入了水沖糞工藝，該工藝是處理糞污的早期工藝之一。該工藝的關(guān)鍵在于利用大量水對養(yǎng)殖區(qū)域的廢物或者污水進(jìn)行沖洗，并引流到糞溝，然后用沖洗設(shè)備對糞溝進(jìn)行沖洗，從而將各類污染物匯集在集污池。在廢物處置方面，該工藝具有較強(qiáng)的靈活性和及時(shí)性，有利于養(yǎng)殖區(qū)域的衛(wèi)生管理，對于保持良好的養(yǎng)殖環(huán)境，維護(hù)工作人員健康都具有積極意義。不僅如此，通過利用該工藝，可以減少糞污處理的人力成本，推動養(yǎng)殖業(yè)糞污處理的自動化轉(zhuǎn)型。但是這一工藝的問題也十分突出，即需要消耗大量水資源，從而導(dǎo)致水資源浪費(fèi)；在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，肥料價(jià)值降低；污水中的大部分可溶性有機(jī)物仍然很高，增加了處理難度。

1.2 尿泡糞工藝

尿泡糞模式是在畜禽舍糞溝中注入一定深度的水，然后通過漏縫地板引流的方式，在糞溝匯集各類用水和糞尿，并經(jīng)過長時(shí)間的浸泡稀釋，稱為糞液，然后將其排入化糞池。該工藝在有效清除畜禽舍內(nèi)糞污的同時(shí)，減少了沖洗水量和人力成本，提高了豬場的自動化管理水平，設(shè)備運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用低[1]，使用該方法的糞污后續(xù)處理較簡單、成本較低，企業(yè)效益提高。該工藝的問題是雖然用水量有所減少，但還有較高的水資源浪費(fèi)。由于糞污在豬舍內(nèi)停留時(shí)間較長，會發(fā)生厭氧發(fā)酵，而產(chǎn)生一定量的有害氣體，如CH4（甲烷）、H2S（硫化氫）等，因此需要科學(xué)的通風(fēng)系統(tǒng)為豬舍提供良好的環(huán)境[1]。

1.3 干清糞工藝

干清糞模式指的是通過人工方式或者機(jī)械方式，將飼養(yǎng)區(qū)域的干糞便分別進(jìn)行收集清理，然后將液態(tài)污染物以沖洗的方式進(jìn)行下水道分流。根據(jù)清糞方式的不同，可以將其劃分成人工清糞和機(jī)械清糞，前者指的是通過人力的方式完成干糞便的收集清理，這種方式對設(shè)備要求較低，而且無需電力支持，清理成本較少，可以達(dá)到固液分離的目標(biāo)，從而減少有機(jī)物的流失，為后期處理奠定了基礎(chǔ)。但是這種干清糞工藝的整體效率較低，人力成本費(fèi)用較高，而且強(qiáng)度較大，其缺陷十分顯著。機(jī)械清糞指的是通過刮糞板和鏟車等機(jī)械設(shè)備對飼養(yǎng)區(qū)域廢物進(jìn)行清理的工藝模式。該清糞方式效率較高，可以減少人工耗損，但是該工藝維護(hù)成本也相對較高，需要投入較大資金來采購設(shè)備。

1.4 微生物發(fā)酵技術(shù)

在微生物發(fā)酵技術(shù)應(yīng)用過程中，首先將微生物和其他材料進(jìn)行混合和高溫發(fā)酵，制作有機(jī)墊料發(fā)酵床，然后將糞污放在發(fā)酵床上，利用微生物進(jìn)行處理，以達(dá)到糞污零排放的目標(biāo)[2]。微生物發(fā)酵床可以高效地將各種糞污處理，避免了水資源的大量利用，有利于減少水資源的浪費(fèi)。該模式可以有效避免污染，而且節(jié)約了人力勞動成本，營造了良好的養(yǎng)殖環(huán)境，進(jìn)而改善了養(yǎng)殖戶經(jīng)濟(jì)效益。其缺點(diǎn)主要是豬的飼養(yǎng)面積大，增加了場區(qū)占地面積；菌種、墊料的來源和替代需進(jìn)一步研究；夏季墊料產(chǎn)熱，溫度較高，不利于豬的健康。

2 新型畜禽舍清糞工藝

2.1 自走式牛場清糞車

本技術(shù)可以降低養(yǎng)殖成本，同時(shí)進(jìn)行清理和運(yùn)輸，有效避免了清糞時(shí)對環(huán)境的影響，保護(hù)了環(huán)境，對保證肉牛養(yǎng)殖行業(yè)的綠色健康發(fā)展具有重要意義，同時(shí)也兼顧了經(jīng)濟(jì)效益及環(huán)保效益。自走式牛場清糞車創(chuàng)新之處集中在以下幾個方面：①采用無級變速系統(tǒng)，安全性和便捷性較高，設(shè)備轉(zhuǎn)換流暢，操作難度較低；②采取下沉后滑移結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)與輸送裝置的獨(dú)立運(yùn)作；③拾取機(jī)構(gòu)中撿拾輥葉片可調(diào)，極大提升了清理效率[3]。

2.2 螺旋絞龍式牛場清糞機(jī)

螺旋絞龍式牛場清糞機(jī)，主要由螺旋絞龍集糞機(jī)構(gòu)、刮板輸送機(jī)構(gòu)、六連桿位置調(diào)整機(jī)構(gòu)和車廂組成，實(shí)現(xiàn)了牛糞的收集、輸送和運(yùn)輸聯(lián)合作業(yè)。螺旋絞龍集糞機(jī)構(gòu)的主要部件為旋向相反的兩段絞龍葉片，其對稱安裝在一根絞龍軸上，清糞機(jī)前進(jìn)時(shí)糞污被收集聚攏，聚集的糞污被旋轉(zhuǎn)的絞龍刮削收集并向中部匯集輸送[4]。

2.3 豬舍糞污智能清掃小車

小車功能包括自動行走、板間清掃、無害驅(qū)豬、遠(yuǎn)程通訊等，選用FX2N－32MR4AD2DA 型三菱PLC 為主控制器[5]。小車在自動清掃糞污的同時(shí)可以對豬舍內(nèi)的有害氣體進(jìn)行檢測并實(shí)現(xiàn)監(jiān)控終端對小車的遠(yuǎn)程操控，使生豬養(yǎng)殖清潔化、智能化，切實(shí)降低勞動力成本，減少人豬接觸，并提升了生豬產(chǎn)品產(chǎn)量和品質(zhì)，提高了養(yǎng)殖效益，并能滿足環(huán)保要求[5]。本技術(shù)通過智能程序?qū)η寮S系統(tǒng)進(jìn)行操控，降低管理人員的工作難度，為智能化養(yǎng)殖進(jìn)入農(nóng)村中小養(yǎng)殖戶家中打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

2.4 豬場自動清糞技術(shù)

利用BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建糞污量預(yù)測模型，實(shí)時(shí)預(yù)測當(dāng)前時(shí)刻畜禽舍內(nèi)糞污量并及時(shí)進(jìn)行清理，可有效降低糞污在畜禽舍內(nèi)的累積和有害氣體的長時(shí)排放；豬場虹吸式清糞及轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)可提高規(guī)模化豬場的清糞效率、節(jié)約養(yǎng)殖場的勞動力成本，并通過結(jié)合不同地域氣候條件，優(yōu)化了虹吸式管道排污系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及安裝工藝；利用臺達(dá)DOPSoft2.00.07 和WPLSoft2.48 軟件研發(fā)的豬場自動清糞系統(tǒng)信息平臺軟件，提高了清糞效率、設(shè)備穩(wěn)定性和維修維護(hù)效率，為降低豬場疫病防控風(fēng)險(xiǎn)提供了數(shù)據(jù)支撐，可以解決豬場清糞過程中因信息化程度不足而導(dǎo)致的數(shù)據(jù)獲取少、預(yù)警不及時(shí)和檢修頻繁進(jìn)場等問題[6]。

2.5 家禽傳送帶自動清糞系統(tǒng)

近年來，家禽的多層立體疊層飼養(yǎng)在我國得到快速發(fā)展，采用各層網(wǎng)下傳送帶清糞不僅解決了禽與糞的及時(shí)分離難題，還實(shí)現(xiàn)了糞不落地、日產(chǎn)日清，顯著提升了舍內(nèi)空氣質(zhì)量。由于水禽糞便的含水量高，如何解決傳送帶清糞的防漏水問題是養(yǎng)殖業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)，水禽場高效清糞系統(tǒng)創(chuàng)新了對輥驅(qū)動，增加了敷膠工藝及自動糾偏機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了聯(lián)動和可拆卸功能，大大改善了糞帶性能，延長了糞帶的使用壽命，清糞速度提高了30%～40%，解決了禽糞濕度差異造成的清糞潔凈度難題，有效提高了清糞帶的清潔度，降低了舍內(nèi)禽糞的滯留時(shí)間。家禽場傳送帶自動清糞系統(tǒng)設(shè)計(jì)了清糞端刮糞板整體調(diào)節(jié)裝置和可拆卸刮糞板裝置，將多層刮糞板連接形成聯(lián)動裝置，確保多層刮糞板整體漲緊，方便清理刮板與糞帶之間的積糞[6]。

3 發(fā)展建議

3.1 規(guī)范行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

黨的十八大報(bào)告明確提出，要加快發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，增強(qiáng)農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力，確保國家糧食安全和重要農(nóng)產(chǎn)品有效供給。畜牧業(yè)要在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)建設(shè)進(jìn)程中，率先實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化。在圈舍建設(shè)、設(shè)施配置、標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)等方面都提升到了標(biāo)準(zhǔn)化養(yǎng)殖水平。但是，距離達(dá)到排污標(biāo)準(zhǔn)，還有很大的距離。畜禽養(yǎng)殖污染問題依然突出，應(yīng)重視相關(guān)法律法規(guī)的宣傳，逐步增強(qiáng)養(yǎng)殖戶環(huán)保法制意識。其次，做好治污考察，通過環(huán)保、土地等的嚴(yán)格審查，嚴(yán)格進(jìn)入養(yǎng)殖業(yè)門檻。

3.2 大力發(fā)展畜牧業(yè)機(jī)械化

目前我國積極推動農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化轉(zhuǎn)型，而提升機(jī)械化水平是其關(guān)鍵所在。我國現(xiàn)代科技實(shí)現(xiàn)長足發(fā)展為農(nóng)業(yè)機(jī)械化轉(zhuǎn)型提供了保障，為傳統(tǒng)畜牧業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。就現(xiàn)階段而言，如何控制畜牧業(yè)污染、保障相關(guān)產(chǎn)品質(zhì)量成為各方高度關(guān)注的問題，而這一問題的解決關(guān)鍵在于機(jī)械化。要將新農(nóng)業(yè)發(fā)展理念以及技術(shù)應(yīng)用到畜牧業(yè)發(fā)展當(dāng)中，發(fā)揮信息技術(shù)、生物技術(shù)以及自動控制技術(shù)等現(xiàn)代技術(shù)優(yōu)勢，建立農(nóng)牧循環(huán)發(fā)展體系，在種養(yǎng)結(jié)合的基礎(chǔ)上建立現(xiàn)代化社會服務(wù)體系，通過形成良好的物質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)，提升各項(xiàng)資源的利用水平[7]。

4 結(jié)語

畜禽的清糞工藝是影響畜禽場糞污量、用水量、糞水處理難度及糞便資源化利用程度的重要環(huán)節(jié)。本文主要對畜禽養(yǎng)殖清糞技術(shù)進(jìn)行介紹，通過對傳統(tǒng)的畜禽舍糞污處理技術(shù)的分析，可知幾種處理方式都有其優(yōu)勢和劣勢，隨著社會科技的不斷發(fā)展與進(jìn)步，對畜禽糞污處理的自動化將是未來規(guī)?；B(yǎng)殖的必然趨勢。