零污染养猪生产系统

循环利用：零污染养猪生产系统

作者：Theo van Kempen，北卡罗莱纳州立大学猪营养专家 - 过去，人们把家庭废料喂给猪，而把猪粪用作庄稼的肥料。这种系统实际上实现了许多矿物质元素的持续利用，比如磷，从而避免了这些矿务质元素引起的环境问题，尽管当时人们并没有意识到这一点

Theo van Kempen博士 猪营养专家

介绍

技术伙伴： 传送带设计： Preston Burnette, Brett Kaspers, 和Jeanne Koger, 北卡罗莱纳大学 气化/液化：: Deola Ali, Preston Burnette, Jeanne Koger, 和Jerry Spivey, 北卡罗莱纳大学 氨气再生过程：: Paul Loeffler, 山姆休斯顿州立大学, 和Alex Fassbender, 热电公司 (www.thermoenergy.com) 经济评估： Tullaya Boonsaeng和Ada Wossink，北卡罗莱纳州立大学

传统上，养猪生产和作物生产是密切结合在一起的。猪是用剩余作物饲养的，而它们的粪便则可以用作优质的肥料。然而，在过去40年间，养猪生产者和作物生产者都在努力降低生产成本，导致了这种结合的瓦解。作物生产者更愿意采用化肥，因为化肥的有效成分稳定，便于精确计算；而养猪生产者又倾向于以密集的方式把猪养在饲料场和屠宰场的附近。饲料的原料常常是从遥远的地区进口来的，粪便又经水高度稀释，若把粪便当作肥料运到远处的农区施用，从经济上讲就不划算了。这样，粪便就只能施到当地，施用水平常常高于作物的实际需求。
这种生产方式引起了许多环境方面的担忧，于是许多环保人士就推动养猪业向小规模回归，重新与种植业结合在一起。尽管本文介绍的循环系统的某些部分也可以在小型猪场当中应用，但这种系统主要是用来解决大型、集约化猪场的环境问题的。

图 1. 营养成分在循环系统中的转移途径

这套循环系统的设计思路是对粪便进行加工，生产出增值的产品（图 1.）。粪便最终被转化成能量和灰分。能量的形式可以是电能，也可以是柴油或酒精之类的液体燃料。剩下的贫瘠的灰分可当作猪的饲料添加剂，这样就不必担心粪便中的磷造成环境污染。氮则被加工成为商品级的氮肥，也就解决了氮的污染问题。
这套循环系统中的各个组成部分都是在现有技术的基础上开发的，而且相互之间独立，可单独应用。这套系统的核心部分是经过改造的猪舍系统，加了一个传送带，用来把粪和尿分开，从而显著降低了氨气等异味的排放水平。尿液经过可逆化学吸收系统处理，把氨提取出来。提取出来的氨转到中央处理厂，加工成商品级肥料。半干的粪也转到这个中央处理厂，用来转化为能量。
图 1为这套循环系统的示意图，下面对各个步骤进行详细叙述。

带传送带的猪舍

大约30年前传送带就已经开始在蛋鸡生产中得到应用，效果很成功。这种系统只需很少的人工干预，可连续使用8至10年，鸡粪以干燥的形式收集，氨气和其它异味的排放量很低。然而在猪场中应用传送带有个主要的困难，那就是，猪会排大量的尿液，这些尿液必须与粪分开才能用传送带收集。为了实现这个目的，传送带必须向一侧倾斜，以便尿液可以顺着斜坡流走。

图 2. 循环系统概览 上面：通过猪舍里的传送带来收集猪粪，猪粪收集时处于干燥状态。然后这些猪粪被输送到一个中央蒸汽气化/液化单元，在这里经过处理，成为液体燃料，或用于发电。 下面：靠重力的作用对尿液进行连续的收集。通过化学交换，尿中的氨被转化为硫酸锌铵，然后输送到中央处理厂，最终转化为硫酸铵，可作为肥料销售。剩下的水可用于灌溉。

典型情况下，猪喜欢朝后面的墙壁排粪，或朝朝栏位之间的隔篱排粪，在设计传送带的时候可充分利用这种行为特征。首先可以采用部分漏缝地板，而在现有的冲水粪沟中安装2米宽的传送带，传送带靠墙安置，靠墙一侧较高，靠中间一侧较低，倾斜角度4度左右（图 2）。在中间较低一侧，可在传送带下方安置尿沟，或将传送带边缘向上卷起，用来当作尿沟。单独安置尿沟的好处是氨气排放可获得最大程度的降低，缺点是固体沉积物（尤其是洒落的饲料）容易堵塞尿沟，形成结块，产生异味。把尿沟和传送带集成在一起的优点是，每次传送带运行时都可以清洗尿沟。然而，集成尿沟会降低粪的干物质含量。
在一般的猪舍温、湿条件下，尿液必须尽快转出猪舍，这一点至关重要。因为，尿一旦被粪污染，其中的尿素就会降解生成氨气