一种清洁型养殖栏舍的设计

　　　　1 清洁栏舍的建设方案

　　　　传统猪舍拥挤、潮湿，夏热冬冷，臭味浓重。这样的环境不仅影响猪的健康，且臭味和排污也严重影响附近居民的生活质量。基于食品安全、环境保护、人工成本等因素，近年来，在新型养殖栏舍的建造形式方面出现了许多新的探索。本建设方案采用了清洁栏舍的设计思路，为生猪养殖提供一个新型的、健康的、高效的环境。

　　　　本项目以降低室内外臭气、实现清洁型猪舍的环境控制为主要目的，兼顾降低能耗，并使室内温湿度控制在标准要求的舒适状态。在猪场采用新型设计方案的同时，还提出了一年中不同季节猪场运行模式，每个季节采用不同的装备运行模式，使得猪舍在环境控制的同时兼顾节能。本方案集成了多种配置：采用铺设架空楼板作栏舍地面、先进的防腐蚀畜牧板作围护材料，配置湿帘-风机降温系统、机械刮粪系统，除臭通风系统(由上部进风管和粪槽排风机组成)。

　　　　1.1 养殖栏舍规格和结构设计

　　　　本设计区别于传统的一层猪场，将猪栏放置在二楼，一层设置排风区和储藏室，比之往下挖造的方式，向上建造减少难度，节约成本，增加储存空间，方便设备调试维修。养殖栏舍外形规格：24m(长)×10.5m(宽)×3.4m(高)，面积为252m2，坡屋顶，中间设1m宽走道，两侧各4个栏舍，共计8栏，预计存栏生猪160头左右。栏舍地面采用楼板架空安装，高出室外地面1m，其下贯通猪舍全长的空间可作储物仓。猪舍侧墙设置两条粪槽，上面铺设漏粪地板，粪槽内安装机械刮粪装置。猪舍平面图如图1所示，剖立面如图2所示。

　　　　图1 养殖栏舍平面图

　　　　图2 养殖栏舍剖立面图

　　　　1.2 机械清粪系统

　　　　常用的粪污清理方式主要有：人工清粪、水冲粪、水泡粪。水泡粪因其省工、省水等优点，前几年应用较广，目前的松江家庭养殖场主要采用水泡粪处理方式。所谓水泡粪，是指在猪舍排粪槽中注入一定量的水，粪尿、冲洗和饲养管理用水通过漏粪地板排放到粪槽中，储存一定时间后，打开出口闸门，将粪水排出，进入地下贮粪池或用泵抽吸到地面贮粪池。虽然水泡粪省力、节水、猪舍整洁，但由于其粪污长时间存储在猪舍内，造成氨气污染严重，且污水的后期处理也存在相当难度。

　　　　鉴于传统清粪方式的各种弊端，本课题采用机械清粪方案。该方案节省人工、节约用水，环境整洁，并且有利于后道工序的沼气发酵。粪槽设计宽度为0.72m，深度1.5m，比室外地面低0.5m。机械清粪装置安装在粪槽内，清粪装置主要由清粪机主机、刮粪板、钢丝绳、转角轮组成。本课题的养殖栏舍配置两套清粪系统。一套完成栏舍纵向粪槽清粪，由一个主机带动两个刮粪板，通过电机的正反转使传动钢丝绳实现两个方向动作。钢丝绳顺时针转动时，刮粪板1后退，刮粪板2前进;钢丝绳逆时针转动时，刮粪板1前进，刮粪板2后退。刮粪板在后退时，刮板收拢，以免将粪污往后刮。另一套完成猪舍横向刮粪，即纵向粪槽的粪污刮落至猪舍山墙外，由横向刮粪系统将粪污刮至集粪坑，方便后续的固液分离和沼气发酵。清刮粪系统如图3所示。

　　　　图3 清粪系统示意图

　　　　1.3 除臭通风系统

　　　　由于传统猪场缺乏通风手段，通常设置成半敞开式，直接与室外进行空气交换，这样使得猪场周边臭气浓度十分高，对周围环境污染严重，而本项目设计成全封闭空间，依靠自然送风、机械排风的方式，形成良好的气流组织，使得猪场内部换气次数达到要求，同时将臭气进行高空排放，能够有效地控制室内外的臭气浓度。

　　　　传统的粪槽深度约为30-50cm，为有效抑制臭气上扬，粪槽设计深度加大到1.5m，形成一定的断面，通风系统形成一定的面风速，利用内外气压差将臭气控制在粪槽内。冬季为了保温，猪舍环境处以密闭状态，室内氨气浓度上升，需要通风降低氨气浓度，可开启粪槽一端的轴流风机，负压可加大顶部送风管的进风量，达到调节室内空气的目的。本系统为自然送风、机械排风的纵向通风形式，上送下出。栏舍除臭通风系统示意如图4。

　　　　图4 养殖栏舍除臭通风系统示意图

　　　　上部的送风管，采用管径750mm的PVC 管子，安装在栏舍中间靠近屋顶处，贯通栏舍的长度方向至山墙外。送风管上部等距离开孔，孔径为50mm，间距约1.5m。墙外风管接一个向下弯头，防止雨水渗入。下部出风由安装在粪槽两端的轴流负压风机完成，风机外接向上弯头加直管，管口离地高度1.5m以上，以符合高空排放标准。

　　　　除臭通风系统

　　　　1.4 湿帘/风机降温系统

　　　　传统猪场以半敞开式为主，温湿度取决于室外天气。在夏季炎热的时候也只能采取一些人工洒水等降温手段，本项目采用湿帘/风机降温，在高温季节可明显加湿降温，有效地控制室内温湿度。

　　　　降温系统在猪舍一侧设置湿帘，另一侧安装两个负压风机，利用负压抽吸效应，使空气流动，水在湿帘表面形成水膜，加大和空气的接触面积，水蒸发需要热量，从而将经过的空气温度降低，同时空气的含湿量加大。在本项目中，湿帘面积7.2㎡(高1.2m，长6m，厚10cm)，安装高度离地面1.5m。负压风机安装在湿帘正对面墙上与湿帘同一高度上，共两台(设计是以风机直径50寸一台、36寸一台计算，总风量控制在35000 m³/h左右)。

　　　　1.5 自动控制系统

　　　　安装EC-T4C控制器，主要用于密闭式畜禽舍通风控制。根据温度传感器的信号，通过通风、加热、水帘等措施，将畜禽舍的环境温湿度控制在一个设定的范围，以满足畜禽成长的要求。

　　　　控制器主要特点：1.高性能CPU:控制器主CPU选用MicroChip PIC18F452。指令周期可达到160ns，是目前世界上8位单片机中性价比*的机种之一。2.全封闭控制器机箱：控制器为全封闭设计机箱，等级IP65，键盘选用触摸式键盘，红色数码管高亮显示，温度数据监测清晰明了，控制器配有4个红色发光二极管，以指示当前工作状态。

　　　　2 养殖栏舍整体环境控制

　　　　本项目在养殖栏舍设计外还提出了夏季、冬季、过渡季猪场运行方式，通过不同的模式转换，能够有效地控制猪场室内外环境，而且降低能源消耗，使得猪场运转达到*优。通风、除臭、降温系统针对不同的季节，配置不同的运行策略。主要分为冬季、夏季、过渡季三种，具体策略如下表1：

　　　　3 清洁猪场实际运行效果

　　　　养殖栏舍从2014年8月投入使用。该养殖户采用自养母猪，自繁自养的工艺，人工授精，无公猪配套。母猪存栏25头，母猪平均每年产2胎，每胎平均产子10头。仔猪保育期2.5个月后，转到本课题新建栏舍。每次转移10-12头，替换1个栏，转移前销售掉栏内的成猪，进行消毒，平均存栏160-200头。每批猪在栏内饲养周期5.5～6个月，出栏平均体重150kg。

　　　　传统中小型猪场，由于不能实现整进整出，多批猪混合饲养，疫病非常容易交叉感染，猪的发病率和死亡率明显高于现代化规模牧场。本项目开发的清洁猪场，由于实现了粪污垂直分层管理，采用了纵向通风系统，大大改善了室内环境，减缓了交叉感染机会。在正常防疫情况下，2014年崇明分散养殖户大面积发生腹泻病，该猪场发病率不足10%，死亡率不足3%。实现了整进整出育肥猪成活率98%的生产指标。

　　　　4 发展方向讨论

　　　　本清洁猪舍属于种养结合项目中的一个环节，种养结合是一种符合生态环保、循环农业的生产模式。本猪场的设计，除了本身遵循这个理念，其清刮粪的形式也便于实现后续的固液分离，为沼气发酵提供所需的原料。对比在本市具有代表性的种养结合家庭农场模式——松江区家庭养殖场，其采用的粪污处理方式大多为自然发酵后直接还田，对周边农田的承载量要求较高。本项目则采用粪污制沼气的方式，产生清洁能源提供周边居民用能，沼渣沼液提供种植肥料，形成种养结合循环方式，对周边土地的承载量要求低，其生态、环保优势更为明显。本猪场的设计示范模式可根据项目规模的大小作调整，特别适合作为中小型规模的养殖场及粪污制沼气方式的参考模式。