[发明专利]复合种养殖系统及其在规模化畜禽养殖粪污处理中的应用

说明书

本发明公开了复合种养殖系统及其在规模化畜禽养殖粪污处理中的应用，包括若干个含有养猪场的畜禽养殖单元，以及由稻田、树林、粪污处理池、挺水植物种植区、水生蔬菜种植区、蔬菜大棚和沉水植物种植区依次组成的种植单元，还包括若干个水产养殖池；畜禽养殖单元和种植单元之间通过粪尿输送管道连通，种植单元内部/之间设有排水沟渠和进污管道，粪污处理池位于树林和挺水植物种植区之间，池内装有水泵；粪尿输送管道将养猪场内猪粪便污水以沼液或水泡粪形式或干湿分离后的粪尿输送至种植单元内，系统循环运行处理，雨季提前放空。与传统以植物为主的湿地氧化塘系统以土地消纳和普遍沼液处理相比，实现畜禽污染高效资源化利用，且效果好。

技术领域

本发明涉及复合生态农业循环种养殖技术领域，具体涉及复合种养殖系统及其在规模化畜禽养殖粪污处理中的应用。

背景技术

畜禽养殖业作为农业的重要组成部分，其粪便污染已成为世界普遍关注的焦点，中国第一次全国污染源普查资料显示，农业生产(含农业与畜禽养殖业)的氮排放占各种生产氮排放总量的50％以上，农业污染已成为影响中国水环境安全的首要因素。农业耕地是畜禽氮污染的主要吸收方式，各地区耕地面积的很大程度上影响着该地区畜禽氮污染的消纳能力。全国的平均单位耕地面积氮污染负荷已达到138.36kg/hm²，且单位耕地面积氮污染负荷与氮污染产生总量的全国分布状况大体一致。研究表明，综合考虑土壤质地、肥力和气候等因素的影响，欧盟的农业政策规定，粪肥年施氮(N)量的限量标准为170kg/hm²，超过这个极限值将极易会对农田和水环境造成污染。而如今，中国部分地区畜禽养殖的氮产生量都已达到202.98kg/hm²以上，远远超过这一警戒线，亟需采取有效措施处理畜禽养殖污染物，以有效控制和管理该区域的畜禽养殖对农田和水环境造成污染威胁。另外，由于种植业生产中使用大量化肥，农田耕地承载消纳畜禽氮污染的能力已经非常有限。

以养猪为例，规模化养猪场造成污水过于集中排放，给周边环境带来严重污染。以有机氮为例，化肥污染占40％，而禽畜粪便污染占35％，禽畜粪便成为环境非点源污染的主要污染源之一，我国年出栏5.6亿头猪，以每年1头猪约生产700kg鲜粪尿计算，可产生鲜粪尿3.9～4.0亿吨，猪粪便排放对环境造成严重污染，也是对资源的巨大浪费。目前，我国猪场污水处理工艺主要有土地消纳、自然处理和厌氧消化处理3种模式：

1.沼气模式。厌氧消化是微生物在厌氧条件下，利用自然微生物或接种微生物，将有机质通过复杂分解代谢，最终产生沼气和沼肥的过程，不仅可以除去猪粪便的臭味，还能杀灭大部分寄生虫及有害微生物。与其他处理技术相比，厌氧消化技术能耗低、二次污染少、可产生清洁生物能源，具有明显环境优势和高投入产出效益，是可持续处理方法。厌氧消化工艺分为集中供气、沼气发电和以沼气为纽带的物质资源多级利用三种模式，以沼气模式或发酵床模式成本高，工艺复杂，建造和操作成本高，养殖者接受度较差，生态效率不高，停滞时间较长，在雨季由于大量污水流入不能有效处理养殖污水。

2.土地消纳。土地消纳是将污水经一定时间的厌氧水解酸化处理后，直接施用于土壤中，利用土壤微生物和植物根系的共同作用，分解粪便污水中的有机质，使其转化成腐殖质和植物能吸收利用的肥分供植物生长，同时污水被净化和消纳。以农田进行土地消纳不仅可减少化肥使用量，还能维持并提高土壤地力，改善土壤的团粒结构，提高土壤的通透性和持水、持肥能力，促进有益微生物生长，但前提是必须有足够的储存设备或设施(如不同材料的罐、池或地面的坑、塘等)以及就近有足够面积的农田，若按每公顷耕地的氮肥施用量150～400kg(以N计)计算，则万头猪场的粪污需要90～235公顷(相当于1350～3525亩)的土地消纳，用于远离城市且有足够土地面积的规模化养猪场。此外，由于污水不便于远途运输，只能以就近的土地进行消纳，研究报道，猪粪的经济运输距离在13.3km以内，而污水经济输送距离则大大缩短。还存在粪污水贮存、地下水污染、畜禽疫病传播等问题。