【毕业学位论文】（Word原稿）少污水排放型猪舍的试验研究环境工程硕士学位论文

I 密级： 论文编号： 中国农业科学院 学位论文 少污水排放型 猪舍 的 试验研究 要 随着规模化养猪 业 的发展，猪场 大量 污水 排放 和水资源缺乏 的矛盾日益 突出。本文在 查阅 大量文献资料的基础上，针对猪场污水排放量大，处理难的问题， 参考国外的最新进展， 研究设计了一种基于减少育肥猪生产过程中污水 排放 的少污水排放 型育肥 猪舍 。 为了检验少污水排放猪舍的环境和生产效果， 在北京建立了试验舍， 并以 规模化 猪场现有猪舍 作为对照组进行了试验研究。 试验 结果表明： 少污水排放 育肥猪舍的污水减排效果明显 。 夏季， 对照舍的 污水排 放 量达 20L/(头 ， 春 ，对照舍的污水 排 放量 达 5L/(头 ， 少污水排放型育肥猪舍在春季和夏季的的污水排放量仅为 (头 。 少污水排放 型育肥 猪舍能够降低 舍内 有害气体温室气体浓度。夏季， 少 污水排放 型 育肥猪舍内的 2O 的平均浓度分别为 .4 mg/, 对照舍内的 平均浓度分别为 和 季， 少 污水排放 型 育肥猪舍内的 平均浓度分别为 对照舍内的 均浓度分别 为 少 污水排放 型 育肥猪舍热环境与 对照舍 相差无几。夏季生产试验期间 少 污水 排 放育肥猪舍内的平均温度为 ，平均 相对湿度为 77；对照舍内的平均温度为 27 ，平均相对湿度为 71。春季生产试验期间 少 污水 排 放猪舍内的平均温度为 ，平均相对湿度为 50；对照舍内平均温度为 ，平均相对湿度为 49。 少 污水排放 型 育肥猪舍饲养育肥猪 的 生产性能与对照舍基本一样，但受季节影响稍有波动。在夏季生产中， 少污水排放猪 舍饲养的育肥 猪 平均日增重要比 常规猪舍 内 饲养的育肥猪高 2左右 (729g/d 16g/d)，料重比要低 3 (在春季生产中， 少污水排放猪舍 饲养育肥猪 的 平均日增重要低于 常规猪 舍 内 饲养的育肥猪大约 (703g/d 15g/d)，试验舍和对照舍饲养的育肥猪在春季的料重比没有明显差别，分别为 另外， 生产试验 还对 少污水排放猪 舍 舍 内地面布置（垫草区面积与饲喂区面积比 1： 2 和 2：1）以及舍内栏位饲养猪群规模的大小对 猪的生产性能的 影响进行了测试。试验表明 ，垫草区和饲喂区面积比为 1： 2 饲养的育肥猪的生产性能要优于面积比为 2： 1 栏位饲养的育肥猪 ， 栏位饲养猪群规模对生产性能没有明显影响。 关键词 ：污水 ，育肥猪舍， 生产性能，环境 is of is in in A to A 100of in of in In up 0 L/d In L/d , 2O .4 mg/63.9 mg/.3 mg/m3 mg/in .9 mg/15.2 mg/.5 mg/mg/In 2O in .7 mg/376.3 mg/ mg/m3 mg/2O .3 mg/177.9 mg/mg/m3 mg/m3 in in in in 7 in in of 77% 1% in 50% 9% in of in no In of in 29g/d of in 16g/d in 03g/d, of in 15g/d. of of to of on of :2 :1, of no on 录 第一章 绪论 . 1 文研究背景和意义 . 1 内外研究现状 . 2 污水排放型猪舍生产性能研究 . 3 污水排放型猪舍环境控制效果研究 . 4 污水排放型猪舍垫料管理研究 . 5 污水排放型猪舍经济效益研究 . 5 究存在问题 . 6 文研究内容及思路 . 6 第二章 少污水排放型猪舍研究与方案选择 . 8 计依据与原则 . 8 污水排放猪舍的方案筛选 . 8 污水排放猪舍方案选择 . 8 污水排放型猪舍结构 . 9 污水排放型猪舍施工建造 . 9 第三章 试验材料与方法 . 11 验目的 . 11 验舍和对照舍 . 11 验舍 . 11 照舍 . 12 验猪只 . 13 料 . 13 养管理 . 13 验测试项目与方法 . 14 产性能指标 . 14 内环境指标 . 14 产用水 . 17 草用量 . 18 第四章 试验结果与分析 . 19 产性能 . 19 V 季生产性能 . 19 季生产性能 . 21 境指标 . 23 季环境控制效果 . 23 季环境控制效果 . 33 水减排效果 . 42 季生产试验污水减排效果 . 42 季生产试验污水减排效果 . 43 草用量 . 45 季生产试验垫草用量 . 45 季生产试验垫草用量 . 46 本与效益分析 . 46 产成本分析 . 46 产效益分析 . 48 结 . 49 产性能 . 49 境控制效果 . 50 水减排效果 . 50 草用量 . 50 产效益 . 51 第五章 结论与进一步研究设想 . 52 论 . 52 水减排效果 . 52 内环境控制效果 . 52 产性能 . 52 产成本与效益 . 53 在问题 . 53 一步工作设想 . 53 参考文献 . 54 致 谢 . 60 作者简历 . 61 中国农业科学院硕士学位论文 第一章 绪论 1 第一章 绪论 养猪业作为 我国畜牧业生产中传统的养殖项目，改革开放以后，经过近 30 年的飞速发展，存栏数量大幅度提高。据统计 ， 到 2005 年我国猪存栏数为 头，大约占世界 总 存栏量的 50%，年存栏在 200 头以上 的 规模化养殖场 的 饲养总量已占到出栏总量的 中国畜牧业年鉴 ，2006）。 然而规模化养猪在促进我国养猪业发展的同时，也带来了一系列的环境问题 （张文龙等，2000）（王利民等， 2002） 。畜禽业已成为我国农村面源污染的主要来源，其中以未经处理和处理不当的家畜粪尿和污水数量最大，危害最严重。猪场污水的水质具有 “三高 ”特点 ，即有机污染物浓度 ( 悬浮物 (及 N 浓度高 (郑俊， 2002)，据测定成年猪每日粪尿中的 人粪尿的 13 倍，年产 10000 头肉猪规模的猪场，相当于 50000 人排泄粪尿 的 国生、栾冬梅， 2001）。 在过去三十多年里，对于猪场粪尿、污水的处理，不管是好氧处理，还是厌氧处理，国内外研究人员都进行了大量的研究与实践 （ et 997）（ J , K V Lo,et 988） (国家环保局， 2002)， 开 发出 化塘组合处理，沼气发酵，生物膜处理，人工湿地和农田利用等多种污水处理方法。虽然这些技术能对养殖污水进行有效处理，但仍然受到气候条件，农田面积以及投资和运行成本限制，解决污水处理问题一直是国际畜牧环境工程技术研究的难题。 据资料显示，一头生猪日排粪尿约 6产粪尿近 ；如采用水冲式清粪，一头猪日污水排放量约 30一个 采用水冲清粪 的千头猪场， 日产污水 可 达 30 吨，年排污水 1 万多吨（刘芳， 2000）。大量的冲洗用水不仅造成了水资源的巨大浪费，而且增加了末端治理 的 成本和难度。治理 猪场污水需要大量的资金投入，一个万头猪场的污水处理工程需要 100 200 万元，运行费用 3. 5 万元 / 年（庞金华， 1999）。 作为一个微利行业， 养殖场很少有将钱投入到污水处理中去的。我国 90以上的规模化猪场没有完整的污水处理设施 ， 处理过的污水也很少能够达到国家排放标准。 由于猪场污水后续处理困难，日本、美国等发达国家提出了从源头减少养殖污水的零污水排放的养殖模式 ，并开发出相应的饲养工艺 ， 部分已在 生长育肥猪 的 生产中得到了应用。 少 污水排放猪舍 是当前在美国已经使用的一种 新型的 育肥猪舍，它是一种大型的，类似于 大棚的养猪建筑（ 1997）。这种猪舍通过在舍内 的 部分地面铺设有机厚垫料吸收污水，将液体废弃物转化为固体废弃物，实现 生产过程中的 污水 少排放甚至零 排放。这种猪舍 还 给猪提供了更大的活动空间，提高了猪的福利。 少 污水 排 放舍同传统的规模化猪场的密闭舍比较起来具有以下优点（ 2001）： （ 1） 固定投资成本较低。 （ 2） 每头猪的生产成本较低。 （ 3） 减少了通风系统、温湿度控制系统的能量消耗。 中国农业科学院硕士学位论文 第一章 绪论 2 （ 4） 少 污水 排 放猪舍可用做其它家畜的饲养以及机器和垫草的储存。 （ 5） 与液体粪污相 比，固体粪便的臭气小，而且粪便中营养物质损失少。 （ 6） 少 污水 排 放猪舍建筑简单、方便。 （ 7） 在猪舍内，因为使用垫草，丰富了猪的生活环境，减少了猪的咬尾行为。 （ 8） 大大减少了用水量，减少了液体粪污处理所花费的资金。 少 污水 排放型 猪舍从根本上改变了常规养猪的水冲清粪方式，减少甚至完全避免了污水的产生，从源头上解决了污水处理这一困扰养猪生产的重大难题。中国是一个水资源缺乏的 生 猪 生产大国，据估算我国每年养猪污水产生量近 100 亿吨，不仅浪费了大量的水资源，而且污水造成的环境污染问题已经成为我国养猪业可持续发 展的重要障碍。美国的 少 污水 排放型 猪舍有着许多 优点 值得我们借鉴，发展低污染、低能耗的 少 污水 排放型 育肥猪舍对于我国畜牧业的发展有着重大的意义。 美国的少污水排放型猪舍有着许多优点值得我们借鉴， 但由于我国在猪的品种、饲养管理和气候条件、经济水平等与美国有很大差异， 不可能完全照搬国外技术和模式， 必须结合我国的特点进行研究和试验。 我国 目前的规模化猪场多建于 20 世纪 80 90 年代，我国大部分规模化猪场都采用了全漏缝或者半漏缝冲洗设计。它具有容易清洁，省工省力，管理方便等优点，但用水量多，污水 排 放 量大，一个万头猪场 如果采用水冲清粪 日排污水量达 150 采用干清粪 日排污水量 约为 60上 。国内科学工作者根据各地的实际情况就猪场的粪污处理和利用进行了初步研究，并探索出诸如沼气厌氧发酵法、人工湿地法、生物氧化塘多级处理法、快速烘干法等多种方法，在实践中应用并收到一定的效果（刘春和等， 1998）（廖新俤等， 1995）（汪植三等， 1995）（董克虞， 1998）（杨瑞澜， 1996） (邓良伟， 2000)。近 10 来，我国科学工作者为推行我国粪尿无公害处理提供了不少实用的工艺方案和技术措施。目前在我国低污染 的养猪工艺主要包括（徐士清等， 2004）： 型猪粪尿综合治理利用 此工艺方案是在传统农牧结合处理粪尿方法的基础上进行改进提高的，对于城市郊区和农村中小猪场都比教适用，缺点是用地相对较多，污水达标排放有难度。 2干式法养猪控制猪粪尿新技术 这种方案是在猪栏里铺设敷料，吸收猪粪尿。生物处理后进行二次发酵，并经工艺处理后合成生态有机肥，一个万头猪场一天敷料用量为 3 吨（夏天）5 吨（冬天）。但是这种饲养工艺有很多缺点包括：适应面窄，只有在有敷料供应的地方才可实施，而且在大型猪场比较难以实施。 另外，敷料使用前要人工烘干消毒，耗电和成本都将增大。 3发酵床养猪技术 发酵床养猪技术是有日本鹿儿岛大学专家研究出来的一项有机养猪技术，此法与台湾的干式法养猪相似。此法利用土壤中的多种有益微生物，通过对这些微生物进行培养、扩繁，形成有相当活力的微生物母种，在按一定的比例将微生物母种、 锯 木屑及定量 的 辅助材料和活性剂混合，发酵形成有机垫料。用这种垫料填入经过特殊设计的猪舍里， 再 将仔猪放入，猪从小到大都生活在这种有机垫料上面，猪的排泄物被有机垫料迅速分解，达到 少排 放，这种猪舍在我国镇江已试验成功。但是这种养猪 工艺比较难以推广，大中型猪场由于需要大量有机中国农业科学院硕士学位论文 第一章 绪论 3 垫料，成本高，而且夏天 在 冲水降温条件下实施也有难度。 少 污水 排放型 猪舍养猪模式是以欧洲的户外养猪生产系统为基础演变而来的 (993； 1993),也溶入了日本发酵床 猪 舍的特点 (1993)。 该养猪模式通过使用有机垫料将舍内产生的污水吸收而转化为固体废弃物 ，在整个生产过程中不用水冲洗猪舍，从源头减少甚至避免了污水的产生。北美的 少 污水 排放型 猪舍始于加拿大 (1993、 1994)， 20 世纪 90年代初期传入美国，由于 少 污水 排放型 猪舍建造成本相对较低且无污水处理问题，有利于中小养殖场规避市场风险 而且用户认为 少 污水 排放型 猪舍的环境要 优于 传统的猪舍（ 001）， 因此在美国得到迅速发展，到 2001 年美国依阿华州已建有 2100 多栋 少 污水 排放型 猪舍，其中 90 是 育 肥猪舍 (et 2001b)。 另外 少 污水 排放型 猪舍还可用作怀孕母猪舍（ et 1999;et 1999） 或 仔培猪舍（ et 2003） 。 美国 少 污水 排放型 育肥猪舍的外观是相对简单的大棚形式，猪舍边墙的下半部是 部 是 由拱形钢管 构成的 屋架，拱型钢管固定在木柱或边墙上，在拱架上面盖以不透明的聚乙烯材料，高约为 4m6m。 少 污水 排放型 育肥猪舍的饲养密度为 一般为 1 头 /见的 少 污水 排放型 猪舍大小为长 20m25m 和宽 10m，饲养猪的数量为 180 200 头。 少 污水 排放型 猪舍的内部 地面 分成 垫草 区和饲喂区两部分， 垫草 区的地面为土质或铺设混凝土，后者更方便垫草废弃物的清理，整个 垫草 区在饲养过程中都 铺设 秸秆、干草、稻草等垫料来吸收猪排出的粪尿，垫料约两周添加一次，饲养期间一般不往外清理，待一批生猪出栏后一次性清理 废弃物 并对猪舍进行消毒。饲喂区通常占猪舍的 1/3，位于猪舍的上 风向 ，其地面比躺卧区高出约 4050 绝大部分的 少 污水 排放型 育肥 猪舍都采用自然通风，舍内一般 不 安装加温和通风设施。为了最大限度的利用自然通风， 少 污水 排放型 猪舍的朝向 应 根据猪场所在地的主导风向来确定，使 少污水 排 放猪舍的纵轴与主导风向相同。 水 排放型 猪舍生产性能研究 由于 少 污水 排放型 育肥猪舍 在生产过程中 使用垫料，猪粪尿和作物秸秆 的 混合物不断 进行自然发酵能产生一定的热量，在冬季有利于猪 的 保暖，但在炎热的夏季却不利于猪的散热；同时由于 少 污水 排放型 猪舍的顶部采用 的塑料薄膜 不利于猪舍的保温隔热，因此在冬季和夏季的极端气候条件下生产 状况 的好坏，直接影响 少 污水排放 型 育肥 猪舍 的应用 。 这两个季节， 少 污水排放育肥猪舍饲养育肥猪的生产性能也就成了科学家研究的重点。 另外 （ 1980）以及 1984， 1985）和 (1989)都定义了育肥猪群具有社会性行为， 少 污水 排放 育肥猪舍饲养猪群的规模都比较 大 （一般为 150 到 180），这 是否会影响肥猪的生产性能也是人们关注的问题之一。 2001a） 等在依阿华州立大学农场进行了三批 少 污水 排放型 育肥猪舍饲养 肥猪的试验，结果表明，与规模化猪舍饲养的育肥猪相比，冬季 少 污水 排放型 育肥猪舍内饲养 肥 猪的采食量和死亡率略高，而饲料转化率略低；夏季 少 污水 排放型 育肥猪舍饲养 的 猪的生产性能均 优于规模化猪舍饲养的育肥猪。 （ 1999） 试验表明 冬季 少 污水 排放型 猪舍饲养育肥猪的日增重和出栏率分别比规模化猪舍高 2左右，但规模化猪舍的料重比更优。夏季的饲养试中国农业科学院硕士学位论文 第一章 绪论 4 验也有类似的结果， 少 污水 排放型 猪舍饲养的育肥猪的出栏率、日增重和料重比均比规模化猪舍要高，出栏率要高约 1，料重比为 1， 略高于规模化猪舍的 1。 2003） 对 少 污水 排放 育肥猪舍和规模化猪舍进行了为期三年的对比试验。结果表明两种猪舍饲养的肥猪的死亡率和淘汰率相当，但 少 污水 排放 猪舍所饲养的肥猪的生产性能受季节影响更大 ，加拿大的科学家对 少 污水 排放 猪舍的研究也有相同的结果 （ 993; 1994； 993） 。 （ 2001）的实验结果 表明， 冬季 少 污水 排 放猪舍饲养育肥猪的出栏率比规模化猪舍低约 1，而死亡率则高出 日增重和饲料转化率也都比规模化猪舍饲养育肥猪的生产性能低。 （ 2002） 发现 采用垫草饲养的肥猪比密闭舍饲养的肥猪有更高的屠宰率和更厚的背膘。 改善饲养环境可能提高肥猪的生长速度和增加膘厚（ et 2000），尽管还没有研究表明这有必然的联系（ 1993; et 1997）。 （ 1997） 的研究则表明 少 污水 排放型 猪舍的饲养密度是影响肥猪生产性能的重要因素，如果将猪的平均饲养面积从 或 下降到 ，猪的生长将慢 2 3，采食量降低约 4。 （ 2001）发现 密度下饲养的育肥猪的出栏率和日增重均明显 低 于 和 的饲养密度条件下 育肥猪 。 由于 少 污水 排放型 猪舍在生产过程中不清理舍内垫草废弃物，生猪的健康状况也成为关注焦点之一。 （ 1994）研究表明 少 污水 排放型 猪舍饲养的育肥猪的呼吸系统健康状况要优于规模化猪舍，在 少 污水 排放型 猪舍中 94的猪 的 肺功能良好，而规模化猪舍的比例仅为 70。少 污水 排放型 育肥猪舍内铺设的垫草，还可以很好的提高猪的福利， 2001）的研究表明，舍内铺设的垫草使猪的肢蹄病的发生率大大减少，咬尾现象也很少发生。但是由于在饲养过程中猪舍的消毒困难，寄生虫或蛔虫卵可能在垫草中孳生 。育肥猪在饲养过程中可能吃进一些垫草，这可能会导致一些健康问题的产生（ 2001）。 水 排放型 猪舍环境控制效果研究 猪舍的环境状况直接影响舍内 饲养 生猪的生长水平，环境 因素包括温度、相对湿度、气流速度、空气质量等。 少 污水排放 型 猪舍由于没有加热和通风设备，加之棚膜屋顶，舍内的温度受外界环境的影响很大。在冬季 少 污水 排放型 育肥猪舍内的温度仅比舍外高 6 8 ；夏季舍内的温度也稍高于舍外（ 997）（ 1997）（ et 2001a） 。 垫草作为 少 污水 排放型 舍内的一个重要的环境因子，垫料不仅起吸收粪尿的作用，猪 还可以通过 垫草来改变它们的环境状况，特别是在冬季 ， 在垫料一部分发 酵区域 的 15 30的范围内的温度超过 40 ， 几乎一半铺设垫草的区域 在这个厚度范围内的温度超过 30 （ et 2001a）。舍内铺设的垫草在某些区域发酵时产生的温度可高达 62 ， 因此垫料不仅吸收粪尿，冬季还有一定的饱暖功能 (1997)， 少 污水 排放型 育肥猪舍内垫草温度最高的区域是猪睡眠 /休息区域，温度最低的在排泄区 (r,1999)。相比规模化猪舍而言， 少 污水 排放舍内的垫草可以创造一个好的环境来提高猪的福利（ et 2000）。 在冬季虽然垫草发酵可以为舍内提供不少热量，但是由于 少 污水 排放型 育肥猪舍的覆盖材料中国农业科学院硕士学位论文 第一章 绪论 5 保温隔热性能差，舍内的热量通过