【畢業(yè)學位論文】（Word原稿）少污水排放型豬舍的試驗研究環(huán)境工程碩士學位論文

I 密級： 論文編號： 中國農業(yè)科學院 學位論文 少污水排放型 豬舍 的 試驗研究 要 隨著規(guī)模化養(yǎng)豬 業(yè) 的發(fā)展，豬場 大量 污水 排放 和水資源缺乏 的矛盾日益 突出。本文在 查閱 大量文獻資料的基礎上，針對豬場污水排放量大，處理難的問題， 參考國外的最新進展， 研究設計了一種基于減少育肥豬生產過程中污水 排放 的少污水排放 型育肥 豬舍 。 為了檢驗少污水排放豬舍的環(huán)境和生產效果， 在北京建立了試驗舍， 并以 規(guī)模化 豬場現(xiàn)有豬舍 作為對照組進行了試驗研究。 試驗 結果表明： 少污水排放 育肥豬舍的污水減排效果明顯 。 夏季， 對照舍的 污水排 放 量達 20L/(頭 ， 春 ，對照舍的污水 排 放量 達 5L/(頭 ， 少污水排放型育肥豬舍在春季和夏季的的污水排放量僅為 (頭 。 少污水排放 型育肥 豬舍能夠降低 舍內 有害氣體溫室氣體濃度。夏季， 少 污水排放 型 育肥豬舍內的 2O 的平均濃度分別為 .4 mg/, 對照舍內的 平均濃度分別為 和 季， 少 污水排放 型 育肥豬舍內的 平均濃度分別為 對照舍內的 均濃度分別 為 少 污水排放 型 育肥豬舍熱環(huán)境與 對照舍 相差無幾。夏季生產試驗期間 少 污水 排 放育肥豬舍內的平均溫度為 ，平均 相對濕度為 77；對照舍內的平均溫度為 27 ，平均相對濕度為 71。春季生產試驗期間 少 污水 排 放豬舍內的平均溫度為 ，平均相對濕度為 50；對照舍內平均溫度為 ，平均相對濕度為 49。 少 污水排放 型 育肥豬舍飼養(yǎng)育肥豬 的 生產性能與對照舍基本一樣，但受季節(jié)影響稍有波動。在夏季生產中， 少污水排放豬 舍飼養(yǎng)的育肥 豬 平均日增重要比 常規(guī)豬舍 內 飼養(yǎng)的育肥豬高 2左右 (729g/d 16g/d)，料重比要低 3 (在春季生產中， 少污水排放豬舍 飼養(yǎng)育肥豬 的 平均日增重要低于 常規(guī)豬 舍 內 飼養(yǎng)的育肥豬大約 (703g/d 15g/d)，試驗舍和對照舍飼養(yǎng)的育肥豬在春季的料重比沒有明顯差別，分別為 另外， 生產試驗 還對 少污水排放豬 舍 舍 內地面布置（墊草區(qū)面積與飼喂區(qū)面積比 1： 2 和 2：1）以及舍內欄位飼養(yǎng)豬群規(guī)模的大小對 豬的生產性能的 影響進行了測試。試驗表明 ，墊草區(qū)和飼喂區(qū)面積比為 1： 2 飼養(yǎng)的育肥豬的生產性能要優(yōu)于面積比為 2： 1 欄位飼養(yǎng)的育肥豬 ， 欄位飼養(yǎng)豬群規(guī)模對生產性能沒有明顯影響。 關鍵詞 ：污水 ，育肥豬舍， 生產性能，環(huán)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 錄 第一章 緒論 . 1 文研究背景和意義 . 1 內外研究現(xiàn)狀 . 2 污水排放型豬舍生產性能研究 . 3 污水排放型豬舍環(huán)境控制效果研究 . 4 污水排放型豬舍墊料管理研究 . 5 污水排放型豬舍經濟效益研究 . 5 究存在問題 . 6 文研究內容及思路 . 6 第二章 少污水排放型豬舍研究與方案選擇 . 8 計依據(jù)與原則 . 8 污水排放豬舍的方案篩選 . 8 污水排放豬舍方案選擇 . 8 污水排放型豬舍結構 . 9 污水排放型豬舍施工建造 . 9 第三章 試驗材料與方法 . 11 驗目的 . 11 驗舍和對照舍 . 11 驗舍 . 11 照舍 . 12 驗豬只 . 13 料 . 13 養(yǎng)管理 . 13 驗測試項目與方法 . 14 產性能指標 . 14 內環(huán)境指標 . 14 產用水 . 17 草用量 . 18 第四章 試驗結果與分析 . 19 產性能 . 19 V 季生產性能 . 19 季生產性能 . 21 境指標 . 23 季環(huán)境控制效果 . 23 季環(huán)境控制效果 . 33 水減排效果 . 42 季生產試驗污水減排效果 . 42 季生產試驗污水減排效果 . 43 草用量 . 45 季生產試驗墊草用量 . 45 季生產試驗墊草用量 . 46 本與效益分析 . 46 產成本分析 . 46 產效益分析 . 48 結 . 49 產性能 . 49 境控制效果 . 50 水減排效果 . 50 草用量 . 50 產效益 . 51 第五章 結論與進一步研究設想 . 52 論 . 52 水減排效果 . 52 內環(huán)境控制效果 . 52 產性能 . 52 產成本與效益 . 53 在問題 . 53 一步工作設想 . 53 參考文獻 . 54 致 謝 . 60 作者簡歷 . 61 中國農業(yè)科學院碩士學位論文 第一章 緒論 1 第一章 緒論 養(yǎng)豬業(yè)作為 我國畜牧業(yè)生產中傳統(tǒng)的養(yǎng)殖項目，改革開放以后，經過近 30 年的飛速發(fā)展，存欄數(shù)量大幅度提高。據(jù)統(tǒng)計 ， 到 2005 年我國豬存欄數(shù)為 頭，大約占世界 總 存欄量的 50%，年存欄在 200 頭以上 的 規(guī)?；B(yǎng)殖場 的 飼養(yǎng)總量已占到出欄總量的 中國畜牧業(yè)年鑒 ，2006）。 然而規(guī)模化養(yǎng)豬在促進我國養(yǎng)豬業(yè)發(fā)展的同時，也帶來了一系列的環(huán)境問題 （張文龍等，2000）（王利民等， 2002） 。畜禽業(yè)已成為我國農村面源污染的主要來源，其中以未經處理和處理不當?shù)募倚蠹S尿和污水數(shù)量最大，危害最嚴重。豬場污水的水質具有 “三高 ”特點 ，即有機污染物濃度 ( 懸浮物 (及 N 濃度高 (鄭俊， 2002)，據(jù)測定成年豬每日糞尿中的 人糞尿的 13 倍，年產 10000 頭肉豬規(guī)模的豬場，相當于 50000 人排泄糞尿 的 國生、欒冬梅， 2001）。 在過去三十多年里，對于豬場糞尿、污水的處理，不管是好氧處理，還是厭氧處理，國內外研究人員都進行了大量的研究與實踐 （ et 997）（ J , K V Lo,et 988） (國家環(huán)保局， 2002)， 開 發(fā)出 化塘組合處理，沼氣發(fā)酵，生物膜處理，人工濕地和農田利用等多種污水處理方法。雖然這些技術能對養(yǎng)殖污水進行有效處理，但仍然受到氣候條件，農田面積以及投資和運行成本限制，解決污水處理問題一直是國際畜牧環(huán)境工程技術研究的難題。 據(jù)資料顯示，一頭生豬日排糞尿約 6產糞尿近 ；如采用水沖式清糞，一頭豬日污水排放量約 30一個 采用水沖清糞 的千頭豬場， 日產污水 可 達 30 噸，年排污水 1 萬多噸（劉芳， 2000）。大量的沖洗用水不僅造成了水資源的巨大浪費，而且增加了末端治理 的 成本和難度。治理 豬場污水需要大量的資金投入，一個萬頭豬場的污水處理工程需要 100 200 萬元，運行費用 3. 5 萬元 / 年（龐金華， 1999）。 作為一個微利行業(yè)， 養(yǎng)殖場很少有將錢投入到污水處理中去的。我國 90以上的規(guī)模化豬場沒有完整的污水處理設施 ， 處理過的污水也很少能夠達到國家排放標準。 由于豬場污水后續(xù)處理困難，日本、美國等發(fā)達國家提出了從源頭減少養(yǎng)殖污水的零污水排放的養(yǎng)殖模式 ，并開發(fā)出相應的飼養(yǎng)工藝 ， 部分已在 生長育肥豬 的 生產中得到了應用。 少 污水排放豬舍 是當前在美國已經使用的一種 新型的 育肥豬舍，它是一種大型的，類似于 大棚的養(yǎng)豬建筑（ 1997）。這種豬舍通過在舍內 的 部分地面鋪設有機厚墊料吸收污水，將液體廢棄物轉化為固體廢棄物，實現(xiàn) 生產過程中的 污水 少排放甚至零 排放。這種豬舍 還 給豬提供了更大的活動空間，提高了豬的福利。 少 污水 排 放舍同傳統(tǒng)的規(guī)?；i場的密閉舍比較起來具有以下優(yōu)點（ 2001）： （ 1） 固定投資成本較低。 （ 2） 每頭豬的生產成本較低。 （ 3） 減少了通風系統(tǒng)、溫濕度控制系統(tǒng)的能量消耗。 中國農業(yè)科學院碩士學位論文 第一章 緒論 2 （ 4） 少 污水 排 放豬舍可用做其它家畜的飼養(yǎng)以及機器和墊草的儲存。 （ 5） 與液體糞污相 比，固體糞便的臭氣小，而且糞便中營養(yǎng)物質損失少。 （ 6） 少 污水 排 放豬舍建筑簡單、方便。 （ 7） 在豬舍內，因為使用墊草，豐富了豬的生活環(huán)境，減少了豬的咬尾行為。 （ 8） 大大減少了用水量，減少了液體糞污處理所花費的資金。 少 污水 排放型 豬舍從根本上改變了常規(guī)養(yǎng)豬的水沖清糞方式，減少甚至完全避免了污水的產生，從源頭上解決了污水處理這一困擾養(yǎng)豬生產的重大難題。中國是一個水資源缺乏的 生 豬 生產大國，據(jù)估算我國每年養(yǎng)豬污水產生量近 100 億噸，不僅浪費了大量的水資源，而且污水造成的環(huán)境污染問題已經成為我國養(yǎng)豬業(yè)可持續(xù)發(fā) 展的重要障礙。美國的 少 污水 排放型 豬舍有著許多 優(yōu)點 值得我們借鑒，發(fā)展低污染、低能耗的 少 污水 排放型 育肥豬舍對于我國畜牧業(yè)的發(fā)展有著重大的意義。 美國的少污水排放型豬舍有著許多優(yōu)點值得我們借鑒， 但由于我國在豬的品種、飼養(yǎng)管理和氣候條件、經濟水平等與美國有很大差異， 不可能完全照搬國外技術和模式， 必須結合我國的特點進行研究和試驗。 我國 目前的規(guī)?；i場多建于 20 世紀 80 90 年代，我國大部分規(guī)?；i場都采用了全漏縫或者半漏縫沖洗設計。它具有容易清潔，省工省力，管理方便等優(yōu)點，但用水量多，污水 排 放 量大，一個萬頭豬場 如果采用水沖清糞 日排污水量達 150 采用干清糞 日排污水量 約為 60上 。國內科學工作者根據(jù)各地的實際情況就豬場的糞污處理和利用進行了初步研究，并探索出諸如沼氣厭氧發(fā)酵法、人工濕地法、生物氧化塘多級處理法、快速烘干法等多種方法，在實踐中應用并收到一定的效果（劉春和等， 1998）（廖新俤等， 1995）（汪植三等， 1995）（董克虞， 1998）（楊瑞瀾， 1996） (鄧良偉， 2000)。近 10 來，我國科學工作者為推行我國糞尿無公害處理提供了不少實用的工藝方案和技術措施。目前在我國低污染 的養(yǎng)豬工藝主要包括（徐士清等， 2004）： 型豬糞尿綜合治理利用 此工藝方案是在傳統(tǒng)農牧結合處理糞尿方法的基礎上進行改進提高的，對于城市郊區(qū)和農村中小豬場都比教適用，缺點是用地相對較多，污水達標排放有難度。 2干式法養(yǎng)豬控制豬糞尿新技術 這種方案是在豬欄里鋪設敷料，吸收豬糞尿。生物處理后進行二次發(fā)酵，并經工藝處理后合成生態(tài)有機肥，一個萬頭豬場一天敷料用量為 3 噸（夏天）5 噸（冬天）。但是這種飼養(yǎng)工藝有很多缺點包括：適應面窄，只有在有敷料供應的地方才可實施，而且在大型豬場比較難以實施。 另外，敷料使用前要人工烘干消毒，耗電和成本都將增大。 3發(fā)酵床養(yǎng)豬技術 發(fā)酵床養(yǎng)豬技術是有日本鹿兒島大學專家研究出來的一項有機養(yǎng)豬技術，此法與臺灣的干式法養(yǎng)豬相似。此法利用土壤中的多種有益微生物，通過對這些微生物進行培養(yǎng)、擴繁，形成有相當活力的微生物母種，在按一定的比例將微生物母種、 鋸 木屑及定量 的 輔助材料和活性劑混合，發(fā)酵形成有機墊料。用這種墊料填入經過特殊設計的豬舍里， 再 將仔豬放入，豬從小到大都生活在這種有機墊料上面，豬的排泄物被有機墊料迅速分解，達到 少排 放，這種豬舍在我國鎮(zhèn)江已試驗成功。但是這種養(yǎng)豬 工藝比較難以推廣，大中型豬場由于需要大量有機中國農業(yè)科學院碩士學位論文 第一章 緒論 3 墊料，成本高，而且夏天 在 沖水降溫條件下實施也有難度。 少 污水 排放型 豬舍養(yǎng)豬模式是以歐洲的戶外養(yǎng)豬生產系統(tǒng)為基礎演變而來的 (993； 1993),也溶入了日本發(fā)酵床 豬 舍的特點 (1993)。 該養(yǎng)豬模式通過使用有機墊料將舍內產生的污水吸收而轉化為固體廢棄物 ，在整個生產過程中不用水沖洗豬舍，從源頭減少甚至避免了污水的產生。北美的 少 污水 排放型 豬舍始于加拿大 (1993、 1994)， 20 世紀 90年代初期傳入美國，由于 少 污水 排放型 豬舍建造成本相對較低且無污水處理問題，有利于中小養(yǎng)殖場規(guī)避市場風險 而且用戶認為 少 污水 排放型 豬舍的環(huán)境要 優(yōu)于 傳統(tǒng)的豬舍（ 001）， 因此在美國得到迅速發(fā)展，到 2001 年美國依阿華州已建有 2100 多棟 少 污水 排放型 豬舍，其中 90 是 育 肥豬舍 (et 2001b)。 另外 少 污水 排放型 豬舍還可用作懷孕母豬舍（ et 1999;et 1999） 或 仔培豬舍（ et 2003） 。 美國 少 污水 排放型 育肥豬舍的外觀是相對簡單的大棚形式，豬舍邊墻的下半部是 部 是 由拱形鋼管 構成的 屋架，拱型鋼管固定在木柱或邊墻上，在拱架上面蓋以不透明的聚乙烯材料，高約為 4m6m。 少 污水 排放型 育肥豬舍的飼養(yǎng)密度為 一般為 1 頭 /見的 少 污水 排放型 豬舍大小為長 20m25m 和寬 10m，飼養(yǎng)豬的數(shù)量為 180 200 頭。 少 污水 排放型 豬舍的內部 地面 分成 墊草 區(qū)和飼喂區(qū)兩部分， 墊草 區(qū)的地面為土質或鋪設混凝土，后者更方便墊草廢棄物的清理，整個 墊草 區(qū)在飼養(yǎng)過程中都 鋪設 秸稈、干草、稻草等墊料來吸收豬排出的糞尿，墊料約兩周添加一次，飼養(yǎng)期間一般不往外清理，待一批生豬出欄后一次性清理 廢棄物 并對豬舍進行消毒。飼喂區(qū)通常占豬舍的 1/3，位于豬舍的上 風向 ，其地面比躺臥區(qū)高出約 4050 絕大部分的 少 污水 排放型 育肥 豬舍都采用自然通風，舍內一般 不 安裝加溫和通風設施。為了最大限度的利用自然通風， 少 污水 排放型 豬舍的朝向 應 根據(jù)豬場所在地的主導風向來確定，使 少污水 排 放豬舍的縱軸與主導風向相同。 水 排放型 豬舍生產性能研究 由于 少 污水 排放型 育肥豬舍 在生產過程中 使用墊料，豬糞尿和作物秸稈 的 混合物不斷 進行自然發(fā)酵能產生一定的熱量，在冬季有利于豬 的 保暖，但在炎熱的夏季卻不利于豬的散熱；同時由于 少 污水 排放型 豬舍的頂部采用 的塑料薄膜 不利于豬舍的保溫隔熱，因此在冬季和夏季的極端氣候條件下生產 狀況 的好壞，直接影響 少 污水排放 型 育肥 豬舍 的應用 。 這兩個季節(jié)， 少 污水排放育肥豬舍飼養(yǎng)育肥豬的生產性能也就成了科學家研究的重點。 另外 （ 1980）以及 1984， 1985）和 (1989)都定義了育肥豬群具有社會性行為， 少 污水 排放 育肥豬舍飼養(yǎng)豬群的規(guī)模都比較 大 （一般為 150 到 180），這 是否會影響肥豬的生產性能也是人們關注的問題之一。 2001a） 等在依阿華州立大學農場進行了三批 少 污水 排放型 育肥豬舍飼養(yǎng) 肥豬的試驗，結果表明，與規(guī)模化豬舍飼養(yǎng)的育肥豬相比，冬季 少 污水 排放型 育肥豬舍內飼養(yǎng) 肥 豬的采食量和死亡率略高，而飼料轉化率略低；夏季 少 污水 排放型 育肥豬舍飼養(yǎng) 的 豬的生產性能均 優(yōu)于規(guī)?；i舍飼養(yǎng)的育肥豬。 （ 1999） 試驗表明 冬季 少 污水 排放型 豬舍飼養(yǎng)育肥豬的日增重和出欄率分別比規(guī)?；i舍高 2左右，但規(guī)?；i舍的料重比更優(yōu)。夏季的飼養(yǎng)試中國農業(yè)科學院碩士學位論文 第一章 緒論 4 驗也有類似的結果， 少 污水 排放型 豬舍飼養(yǎng)的育肥豬的出欄率、日增重和料重比均比規(guī)?；i舍要高，出欄率要高約 1，料重比為 1， 略高于規(guī)模化豬舍的 1。 2003） 對 少 污水 排放 育肥豬舍和規(guī)模化豬舍進行了為期三年的對比試驗。結果表明兩種豬舍飼養(yǎng)的肥豬的死亡率和淘汰率相當，但 少 污水 排放 豬舍所飼養(yǎng)的肥豬的生產性能受季節(jié)影響更大 ，加拿大的科學家對 少 污水 排放 豬舍的研究也有相同的結果 （ 993; 1994； 993） 。 （ 2001）的實驗結果 表明， 冬季 少 污水 排 放豬舍飼養(yǎng)育肥豬的出欄率比規(guī)?；i舍低約 1，而死亡率則高出 日增重和飼料轉化率也都比規(guī)模化豬舍飼養(yǎng)育肥豬的生產性能低。 （ 2002） 發(fā)現(xiàn) 采用墊草飼養(yǎng)的肥豬比密閉舍飼養(yǎng)的肥豬有更高的屠宰率和更厚的背膘。 改善飼養(yǎng)環(huán)境可能提高肥豬的生長速度和增加膘厚（ et 2000），盡管還沒有研究表明這有必然的聯(lián)系（ 1993; et 1997）。 （ 1997） 的研究則表明 少 污水 排放型 豬舍的飼養(yǎng)密度是影響肥豬生產性能的重要因素，如果將豬的平均飼養(yǎng)面積從 或 下降到 ，豬的生長將慢 2 3，采食量降低約 4。 （ 2001）發(fā)現(xiàn) 密度下飼養(yǎng)的育肥豬的出欄率和日增重均明顯 低 于 和 的飼養(yǎng)密度條件下 育肥豬 。 由于 少 污水 排放型 豬舍在生產過程中不清理舍內墊草廢棄物，生豬的健康狀況也成為關注焦點之一。 （ 1994）研究表明 少 污水 排放型 豬舍飼養(yǎng)的育肥豬的呼吸系統(tǒng)健康狀況要優(yōu)于規(guī)?；i舍，在 少 污水 排放型 豬舍中 94的豬 的 肺功能良好，而規(guī)?；i舍的比例僅為 70。少 污水 排放型 育肥豬舍內鋪設的墊草，還可以很好的提高豬的福利， 2001）的研究表明，舍內鋪設的墊草使豬的肢蹄病的發(fā)生率大大減少，咬尾現(xiàn)象也很少發(fā)生。但是由于在飼養(yǎng)過程中豬舍的消毒困難，寄生蟲或蛔蟲卵可能在墊草中孳生 。育肥豬在飼養(yǎng)過程中可能吃進一些墊草，這可能會導致一些健康問題的產生（ 2001）。 水 排放型 豬舍環(huán)境控制效果研究 豬舍的環(huán)境狀況直接影響舍內 飼養(yǎng) 生豬的生長水平，環(huán)境 因素包括溫度、相對濕度、氣流速度、空氣質量等。 少 污水排放 型 豬舍由于沒有加熱和通風設備，加之棚膜屋頂，舍內的溫度受外界環(huán)境的影響很大。在冬季 少 污水 排放型 育肥豬舍內的溫度僅比舍外高 6 8 ；夏季舍內的溫度也稍高于舍外（ 997）（ 1997）（ et 2001a） 。 墊草作為 少 污水 排放型 舍內的一個重要的環(huán)境因子，墊料不僅起吸收糞尿的作用，豬 還可以通過 墊草來改變它們的環(huán)境狀況，特別是在冬季 ， 在墊料一部分發(fā) 酵區(qū)域 的 15 30的范圍內的溫度超過 40 ， 幾乎一半鋪設墊草的區(qū)域 在這個厚度范圍內的溫度超過 30 （ et 2001a）。舍內鋪設的墊草在某些區(qū)域發(fā)酵時產生的溫度可高達 62 ， 因此墊料不僅吸收糞尿，冬季還有一定的飽暖功能 (1997)， 少 污水 排放型 育肥豬舍內墊草溫度最高的區(qū)域是豬睡眠 /休息區(qū)域，溫度最低的在排泄區(qū) (r,1999)。相比規(guī)模化豬舍而言， 少 污水 排放舍內的墊草可以創(chuàng)造一個好的環(huán)境來提高豬的福利（ et 2000）。 在冬季雖然墊草發(fā)酵可以為舍內提供不少熱量，但是由于 少 污水 排放型 育肥豬舍的覆蓋材料中國農業(yè)科學院碩士學位論文 第一章 緒論 5 保溫隔熱性能差，舍內的熱量通過