摘要：为使生猪养殖集约化、规模化发展，2018年，内乡县畜牧局和牧原食品股份有限公司探索出无臭式重力干清粪工艺。随着人民群众对环保期望的越来越高及国家恢复生猪产能急切需要，该工艺已升级到楼房式养殖工艺。该文结合内乡县楼房式肉食综合体项目就生猪养殖的楼房式养殖工艺进行初步探索，以期为同类项目提供参考。
关键词：生猪养殖；重力干清粪；肉食综合体；工艺
引言
为使生猪粪污达到机械化处理要求，适应规模化发展需要，2014年，河南省内乡县畜牧局、牧原食品股份有限公司（以下简称牧原公司）组织专家成立“无臭式重力干清粪工艺研究”课题组，经过3年努力，课题组探索出一套适合规模化猪场可持续发展的养猪集成技术，建立了无臭不扰民的生产流程，在生产实践中得到广泛应用。该工艺经环保部批准在全国推广，同时其科研成果经总结已公开发表，2019年5月被河南省科技厅登记为科技成果。随着人民群众对环保期望的越来越高，国家环保政策的越来越严，以及国家恢复生猪产能的急切需要，该工艺也在不断改进，目前已从无臭式重力干清粪工艺升级到楼房式肉食综合体工艺。
1 原有无臭式重力干清粪工艺
无臭式重力干清粪工艺研究始于2014年的牧原24场建养殖废弃物资源化利用试点项目，该工艺粪尿依靠重力进入封闭储存收集池，猪生活在漏缝地板上，猪粪在圈舍下自然堆积、自然发酵、自然风干，在整个饲养期无水冲现象，全程不用清水，猪粪水的来源只有猪产生的粪、尿和最终冲洗、消毒圈舍的水。
由于猪粪在漏缝地板下堆积发酵，产生的高温蒸发了大量水分，整个饲养期产生的粪便可在生猪出栏后直接回收，减少了机械式干湿分离劳动强度，防止污染源扩大现象，一个饲养期只冲圈1次，节约了养殖用水。该工艺减少了污水产生量并保证粪尿及时清理，粪污干湿分离和污水深度处理系统处理后，全部实现综合利用，是一种无臭重力式清粪工艺。
在密闭环境下，尿液在各功能池自流过程中通过PVC管道连接，在猪舍外中转池附近接一竖直PVC管道作为观察孔，其高度不高于漏缝板地坪，其作用为随时监测猪舍下部尿液高度，同时随时排出猪舍内刺激性气体。
该工艺建立了高效空气除臭系统，防止恶臭气味扰民，形成一套施工规范，便于施工流程程序化。第1步，整理土地，开挖各种粪污收集池、中转池和沉淀池，在猪舍下方及对尿液收集池、中转池和沉淀池进行防渗处理。第2步，进行导尿沟及漏缝板下方地坪建设。第3步，建150～200cm高的承重墙，铺设漏缝板。第4步，建导尿沟外的栅栏，防止猪粪进入导尿沟。第5步，安装猪舍内设施。第6步，焊接钢构架，完善场棚建设。该工艺同时运用了自动供料系统、空气净化系统等新兴工艺，无臭式重力干清粪工艺标志着牧原走上规模化、集约化发展，实现养猪机械化、现代化。
2 楼房式肉食综合体工艺
自非洲猪瘟发生以来，受疫情影响，猪肉价格近来持续上涨，国家采取多种措施稳定生猪生产和猪肉保供稳价措施，取消超出法律法规的生猪禁养、限养规定，取消生猪生产附属设施用地1hm2上限，允许高楼养殖，发展规模养殖。随着国家政策的放宽，作为生猪集约化养殖的领头企业，牧原公司第一时间进行楼房式养猪工艺升级，在机械化、自动化的基础上实现人工智能养猪。2020年，牧原公司开始“楼房式养猪”肉食综合体项目，内乡县畜牧局课题组和牧原公司对原有无臭式重力干清粪工艺进行新的探索，在饲料供给、生猪饲养、疫病防控和粪污处理等方面进行改进，在污水处理上进行减量化循环利用，成为楼房式养猪先进技术工艺。
2.1 内乡县楼房式养猪牧原肉食综合体项目概况
内乡县楼房式养猪牧原肉食综合体项目（图1）占地147hm2，总投资50亿元，其中固定资产投资35亿元，流动资金15亿元，计划建设养殖区、饲料厂、食品加工厂、屠宰厂、星级职工宿舍、无害化处理厂、有机肥厂和污水处理厂等多个区域。项目建成后，年可出栏商品猪210万头，通过规模养殖、集中屠宰、品牌经营、冷链流通和冰鲜上市模式，建立稳定的生产、加工和销售一体化生产模式，推进自产、自加和自销一体化建设，打造“饲料－生猪－屠宰加工”一体化的全产业链体系，成为世界上技术较先进、智能化程度较高的单体养猪项目。
图1 建设中的内乡县牧原肉食综合体项目
2.2 建设“三防智能猪舍”
“楼房式养猪”综合体将实现生猪单层养殖到多层养殖的升级，可节省大量土地资源，使单位土地面积承载生猪养殖量增长3倍以上。建设21栋空气全过滤的“三防智能猪舍”，引进高效空气过滤系统，在猪舍进风口设置3级空气过滤系统，在母猪猪舍全面推广布道空气过滤系统，前端过滤防疫病，后端过滤除臭、分解大分子物质，降低空气中颗粒物浓度，把臭气控制在几米范围内，从而实现防病、防臭和防非瘟的有机统一。项目区5G全覆盖，生产智能化，喂料、猪群监测、病死猪清理、粪污清理、保洁、控温和控湿等全部由机器人完成。该项目集饲料加工、生猪养殖和屠宰加工于一体，不仅降低生产成本，而且规避了运输途中传染疾病的风险。
2.3 建立封闭的生猪生态环境
由于生猪就地生产，就地屠宰，缺少生猪长途跋涉的装猪、运猪、卸猪、恢复体能和宰前观察等系列过程，生猪饲养时只要到达宰前状态即可。同时，由于现有猪舍在保洁、控温和控湿上为生猪提供了最优实创环境，要求对现有的生猪营养配方进行调整，从小环境的改善和饲料配方的改进上减少水的使用量和生猪尿液的产生量，既减少生产成本，又控制粪便产生，从而做到粪污减量化生产和源头控制。
2.4 探索净化水回用技术
中水回用是将生活污水（沐浴、盥洗、洗衣、厨房、畜禽粪便、厕所）、生产废水集中处理后，达到一定标准回用于绿化浇灌、车辆冲洗、道路冲洗和家庭坐便器冲洗等，从而达到节约用水的目的。中水回用要求处理后出水水质达到GB/T 18920-2002《城市污水再生利用城市杂用水水质》中城市杂用水类标准。处理后中水用于冲厕、道路清扫、消防、绿化和车辆冲洗等。
从理论上计算：肉食综合体项目年出栏生猪210万头，平均产污量0.63m3/头，日产污量3628m3，年产污量132万m3。使用中水回用技术可100%深度处理回用，年深度处理水量达132万m3。而回用需水量（除员工及猪群用水）为5592m3/d，204万m3/年。各环节详细用水量为除臭用水2822m3/d、降温喷淋用水1524m3/d、洗消用水917m3/d、压冲圈用水328m3/d。因此，使用中水回用技术可100%回水利用。
在生产中，中水回用技术比较成熟（图2），经实验实测，废水经固液分离后通过管道输送至地埋式升流厌氧反应器进行高效厌氧发酵腐熟，产生的沼液经（AO）缺氧－好氧、沉淀、MBR超滤和消毒灭菌后100%回用于猪舍喷淋降温、排风除臭、猪舍刷圈、场区绿化和场内消毒。
图2 粪污中水回用技术
对综合体来说，如果回收利用的132万m3废水量成本低于引入水的费用和污水作为沼肥灌溉消纳的费用，那么综合体中水回用模式就是成功的。在运行中，综合体可根据具体情况进行成本的有效控制，使各种消耗（能源消耗成本、药剂消耗成本、大修成本、维护成本、污泥处置成本、出水消毒成本、人员成本和管理成本等）降到最低，从而增加企业经济效益。
2.5 建立沼肥利用机制
在探索净化水回用技术的同时，启动备选方案，按粪污3级干湿分离后，进行沼肥一体化基础设施建设。随着投资达50亿元的牧原楼房式生猪肉食综合体项目实施，沼液问题将成为全县畜牧工作重中之重，加快沼液综合利用成为课题组重点工作。课题组适时提出牧原沼液灌区概念，在余关、赵店核桃生产基地进行水肥一体化基础设施建设规划，进行种养结合，沼液资源化利用。随着牧原沼液灌区的建成，内乡县将建成现代农业生猪产业园和种养结合项目区。
2.6 改善饲料配方
由于综合体的高度集约化和完善的产业链，商品猪的生长环境有别于传统饲养方式，特别是减少了大量的运猪、装猪环节，对生猪的生理状态、健康状况也有别于传统饲养方式。因此，必须对饲料配方进行改善，一是节约养殖成本，二是减少粪便排放量，做到从源头上减排。
2.7 运用智能控制系统
作为单位土地面积承载生猪养殖量较高的楼房式养猪综合体项目，不但要实现生产技术的创新和融合，更要实现生产模式的创新和融合。综合体内饲料加工、生猪养殖、屠宰加工、有机肥加工、无害化处理和养殖废弃物资源化利用在同一园区内进行，必须合理布局，规避各种传染疾病风险，综合运用智能控制系统（图3）。综合体内设计有全区域5G网络覆盖系统，不但立体式猪舍内部有智能环控、恒温恒湿、智能饲喂系统、图像估重、智能巡检和病弱猪识别等功能，在生产上还配有清粪机器人、消毒机器人、捡猪机器人、打针和诱情机器人等。整个产业园内部通过无人驾驶智能化车辆，实现人流、猪流、物流的自动化、安全化运转。运用大数据、云计算和物联网等领先技术，将实现整个产业园的全产业链智能化生产运营，使养猪生产智能升级实现“五化”：所有电器芯片花、所有机械自动化、所有业务智能化、所有运行云端化和所有数据产业化。
图3 牧原肉食综合体项目智能系统
3 主要特点
3.1 固粪方面
综合体内粪污通过全密闭保温管道泵送至污水处理站进行粪水分离；区域内各楼栋养殖单元将固液分离后的猪粪和沼渣集中收集到有机肥厂区域内，堆肥发酵后用于生产有机肥。采用猪粪、沼渣添加发酵菌种，生产出粉状有机肥，之后用粉状有机肥与新鲜猪粪及沼渣混合发酵。
3.2 液体部分处理方面
一是对养殖污水和屠宰污水按净化水回用技术，对污水进行处理达到零排放。把中水回用技术运用在生猪养殖上是对传统养殖的一次革命，它在粪污资源化利用上对外销售的产品只是有机肥，彻底解决了黑臭水体问题，最重要的是减少了综合体对水的需求，缓解综合体用水问题。
二是建立沼液备用系统，对农业种植业进行反哺，一旦农民缺水缺肥，可通过广铺管网，测土施肥，减少沼肥基础设施，最终沼肥管网铺设到农民田间地头，实现粪污资源化利用。在施肥季节或农民缺肥缺水季节，采用喷灌施肥方式，以保障均衡施肥。
3.3 控制用水方面
综合体通过源头节水，改善饲料配方，降低粪污产生量。采用自动灌水的饮水装置，通过水箱、限位饮水盘和控制室，靠水的重力作用自动供水，通过电加热器和温度传感器控制水温，避免限位饮水盘冬天结冰，既节约用水，又减少粪便中含水量。采用高压水枪冲圈消毒，电脑控制喷雾降温，最大化节水。
3.4 供料方面
采用成熟的智能供料系统，减少饲料洒落粪便数量，通过饲料塔、输料线、定量桶和动力系统，控制系统连接，定量饲喂，减少应激，精确饲喂，提高养殖效益。
3.5 布局
按功能区分类同步施工，所有建筑按高层建筑标准设计和施工。饲料加工设施按照标准现代化饲料加工厂模式建设，输送管道直接和养殖功能区连接，边喂边生产。饲料加工区、屠宰区分别和物流园内相应的功能区连接，可直通铁路港、公路港，减少物流成本。牧原肉食综合体项目布局如图4所示。
图4 牧原肉食综合体项目布局
3.6 建立除臭系统
一是通过精准通风和排风灭菌除臭技术，降低通风量，层层过滤、反应实现了臭气零排放。二是通过饮水饲喂技术和污水深度处理膜工艺实现污水零排放。三是在综合体内部各功能区配套有先进的无害化、有机肥等将危废物转化为资源重新利用，整个园区将通过不同层次、不同季节的绿化（樱花、月季、灌木等）将产业园的立体式建筑全包裹，将产业园营造成一个美轮美奂、生态宜居的观光之城。
4 项目创新点
一是牧原肉食综合体项目标志着中国养猪从机械化、自动化向高度智能化、高度集约化方向发展，其象征意义大于现实意义。
二是对粪污中水回用技术运用突破了传统的粪污资源化利用理念，粪便通过多级干湿分离、中水回用，用于猪舍喷淋降温、排风除臭、猪舍刷圈、场区绿化和场内消毒等措施为污水粪污资源化利用提供一种新途径，不但节水，而且颠覆了传统养殖10头猪配备667m2消纳用地观念。
三是在非洲猪瘟防控上，综合体建成了集防病、防臭和防非洲猪瘟的“三防智能猪舍”，猪舍空气实现新风过滤，既有效保障猪群安全，又减少人为接触、疫病传播，还实现除臭环保。
四是创新推出的楼房式养猪综合体项目，不但实现技术的创新和融合，更实现生产模式的创新和融合，实现生猪由单层养殖到多层养殖，节省大量土地资源，使单位土地面积承载生猪养殖量增长4倍。园区融饲料加工、生猪养殖、屠宰加工、有机肥加工厂、无害化处理厂和养殖废弃物资源化利用于一体，不仅降低生产成本，而且规避了运输途中传染疾病的风险，进来的是粮食，出场的直接是猪肉。
五是生猪生产实现了智能化。21栋楼房式猪舍，全部建成空气全过滤的“三防智能猪舍”，实现5G全覆盖，真正使养猪生产智能升级实现“五化”。
六是借助综合体建设，牧原实现了由养殖向物流、生猪屠宰、肉食品加工和农牧装备制造领域拓展，逐步打造牧原集团生猪产业链数字化服务管理平台、内乡县农商银行生猪产业联金融服务平台、内乡县金融信用大数据平台3个大数据平台，通过生猪产业链数字化服务项目建设，牧原将做实产业链基础，全面打通产业链，提升产业链管理水平，形成稳健的产业生态链，提升生猪产业链价值，加快生猪产业链稳健发展，打造全国现代猪产业第一县，建设内乡县国家级现代农业产业示范园。
5 结束语
肉食综合体项目是牧原急剧膨胀和快速发展的产物，是在生猪养殖现代化、机械化发展到一定程度的产物，也是生猪养殖集约化、智能化发展的开端。非洲猪瘟和新冠疫情带来的生猪供需矛盾，促使国家出台相对宽松的一系列政策。牧原和内乡县政府紧抓重大机遇，在全国生猪稳产保供中找准定位，主动作为，深度谋划，全力扩张生猪产业规模。随着牧原肉食综合体项目建完成后，该项目年产值将超过100亿元，可单独包装上市。因此，对牧原肉食综合体项目进行研究具有极大的样本意义。
