吳根義 姜彩紅 易湘琳 孫 浩 劉 冰

（1湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)；2環(huán)保部華南環(huán)境科學(xué)研究所；3遼寧省鐵嶺市環(huán)境保護(hù)局）

生豬養(yǎng)殖污染防治模式及應(yīng)用

吳根義1,2姜彩紅1易湘琳1孫 浩3劉 冰3

（1湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)；2環(huán)保部華南環(huán)境科學(xué)研究所；3遼寧省鐵嶺市環(huán)境保護(hù)局）

▲環(huán)保部華南環(huán)境科學(xué)研究所吳根義教授

“十二五”以來我國規(guī)?；i養(yǎng)殖迅速發(fā)展，據(jù)環(huán)境統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示：2014年我國規(guī)?；i年出欄量達(dá)到3.1億頭、養(yǎng)殖專業(yè)戶年出欄量達(dá)到2.46億頭，規(guī)?；i養(yǎng)殖場(chǎng)達(dá)到10.9萬家，占全部規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖場(chǎng)的72%。隨著生豬養(yǎng)殖規(guī)?；陌l(fā)展，糞污的治理與利用已成為限制其進(jìn)一步發(fā)展的關(guān)鍵因素，據(jù)環(huán)境統(tǒng)計(jì)資料顯示：2014年全國規(guī)?；i養(yǎng)殖場(chǎng)COD、氨氮排放量分別為385.8萬噸和47.6萬噸，占整個(gè)畜禽養(yǎng)殖業(yè)COD、氨氮排放量的37%和82%。生豬養(yǎng)殖用水量大、水污染物濃度高、資源化利用與處理成本高，是畜禽養(yǎng)殖污染治理中最棘手的問題。如果不能探求一條經(jīng)濟(jì)上合理、技術(shù)上可行的污染綜合防治模式，必然會(huì)影響我國養(yǎng)殖業(yè)的健康良性發(fā)展。通過對(duì)生豬養(yǎng)殖污染進(jìn)行全面調(diào)研，探索適合不同特點(diǎn)的生豬養(yǎng)殖污染防治模式，引導(dǎo)養(yǎng)殖場(chǎng)正確選擇適當(dāng)?shù)奶幚砟Ｊ剑瑥亩行Э刂粕i養(yǎng)殖污染，確保農(nóng)業(yè)污染物減排工作順利進(jìn)行。

2011－2014年，全國約2.7萬家規(guī)?；i養(yǎng)殖場(chǎng)完善了污染治理設(shè)施，并通過環(huán)保部總量減排核查。本文分析了通過減排核查認(rèn)定項(xiàng)目的防治模式，總結(jié)出我國生豬養(yǎng)殖污染治理的幾種主要模式、適用范圍及建設(shè)要求。

主要模式介紹

儲(chǔ)存還田模式

1）模式簡介：

在合理規(guī)劃的前提下，確保種養(yǎng)平衡，生豬養(yǎng)殖糞污經(jīng)無害化處理后作為農(nóng)業(yè)種植施肥利用，是一種傳統(tǒng)的、經(jīng)濟(jì)有效的糞污處置方法，在合理和有效施用的條件下可以實(shí)現(xiàn)糞尿還田利用，經(jīng)濟(jì)有效地解決生豬養(yǎng)殖污染（圖1）。

2）模式特點(diǎn)：

（1）最大限度地實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖廢棄物的資源化利用，同時(shí)也可以減少種植中的化肥施用量，提高土壤有機(jī)質(zhì)及肥力，降低種植業(yè)施肥流失率；

圖1 典型儲(chǔ)存還田模式工藝流程

（2）糞污處理設(shè)施投資少，耗能低，操作管理簡單；

（3）存在著傳播生豬疫病和人畜共患病的危險(xiǎn)，惡臭以及堆肥和儲(chǔ)存產(chǎn)生的氨、硫化氫等有害氣體影響周邊空氣質(zhì)量；

（4）不合理的施用方式或過量施用會(huì)導(dǎo)致土壤硝酸鹽、磷及重金屬的累積超標(biāo)，并隨徑流和滲流對(duì)地表水和地下水構(gòu)成威脅。

3）適用范圍：

該模式在我國大部分地區(qū)均有應(yīng)用，要求養(yǎng)殖場(chǎng)所處位置遠(yuǎn)離城市和城鎮(zhèn)、周邊農(nóng)業(yè)種植發(fā)達(dá)，特別是周邊有可常年施肥的蔬菜、果樹等集中式農(nóng)業(yè)種植區(qū)。該模式糞污儲(chǔ)存占地面積大，糞污遠(yuǎn)距離運(yùn)輸成本增加，因此適用于規(guī)模較小的生豬養(yǎng)殖場(chǎng)，一般年出欄生豬在3 000頭以下。

4）建設(shè)要求：

（1）嚴(yán)格執(zhí)行干清糞的清潔養(yǎng)殖方式，確實(shí)做到糞污干濕分離、日產(chǎn)日清，為糞污儲(chǔ)存、運(yùn)輸和還田利用提供條件；（2）建設(shè)足夠的糞污儲(chǔ)存場(chǎng)，原則上要求糞污儲(chǔ)存池體積不小于當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)種植非施肥期糞污產(chǎn)生量。通常年種植3茬的地區(qū)儲(chǔ)存體積不小于4個(gè)月的糞污產(chǎn)生量，年種植2茬的地區(qū)儲(chǔ)存體積不小于6個(gè)月的糞污產(chǎn)生量，年種植1茬的地區(qū)儲(chǔ)存體積不小于9個(gè)月的糞污產(chǎn)生量；（3）糞便儲(chǔ)存場(chǎng)要求達(dá)到防雨防滲要求，廢水儲(chǔ)存池要求防滲，不要求防雨，但必須防止地表徑流匯入；（4）必須配套足夠的糞污輸送工具（車輛、管道、溝渠等），確保糞污能有效地運(yùn)送到農(nóng)業(yè)種植田地；（5）施用量不能超過農(nóng)業(yè)種植的承納能力，且糞肥施用后，應(yīng)立即混入土壤或作為農(nóng)田基肥翻耕入土，謹(jǐn)防撒施在土壤表面，隨徑流流失造成污染。

固液分離式厭氧無害化－還田利用模式

1）模式簡介：

生豬養(yǎng)殖采用干清糞工藝，糞便固體發(fā)酵池厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣，沼渣經(jīng)脫水后儲(chǔ)存農(nóng)業(yè)利用，產(chǎn)生的高濃度沼液必須經(jīng)有效儲(chǔ)存后就近就地利用，沼氣作為生物質(zhì)能源利用；廢水經(jīng)厭氧反應(yīng)無害化處理，產(chǎn)生的低濃度沼液可農(nóng)業(yè)種植利用或經(jīng)生態(tài)處理達(dá)標(biāo)排放（圖2）。該種模式既可有效解決養(yǎng)殖場(chǎng)防疫，經(jīng)合理規(guī)劃、有效配置，又能實(shí)現(xiàn)良好的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)也可有效地解決生豬養(yǎng)殖污染。

圖2 典型固液分離式厭氧無害化－還田利用模式工藝流程

2）模式特點(diǎn)：

（1）通過糞便厭氧發(fā)酵可產(chǎn)生生物質(zhì)能源沼氣，同時(shí)可確保糞便達(dá)到無害化要求；

（2）糞便沼氣發(fā)酵后產(chǎn)生沼液濃度高，必須有足夠且完善的沼液儲(chǔ)存與澆灌系統(tǒng)，有足夠的農(nóng)業(yè)種植用地消納高濃度沼液；

（3）污水通過厭氧處理后排出沼液濃度較低，可通過氧化塘、濕地系統(tǒng)深化處理后農(nóng)業(yè)利用或排放；

（4）有效避免了糞尿混合厭氧發(fā)酵產(chǎn)生大量高濃度沼液、增加后續(xù)儲(chǔ)存、運(yùn)輸和施用難度；

（5）設(shè)施建設(shè)較多，土建投資成本較高，但運(yùn)行管理方便，運(yùn)行成本低；

3）適用范圍：

適合于養(yǎng)殖場(chǎng)周邊農(nóng)業(yè)種植用地不足，糞便和沼液運(yùn)輸成本較高的大中型規(guī)模化生豬養(yǎng)殖場(chǎng)。

4）建設(shè)要求：

（1）嚴(yán)格執(zhí)行干清糞的清潔養(yǎng)殖方式，確實(shí)做到糞污干濕分離；（2）糞便CSTR反應(yīng)時(shí)間不低于20天，反應(yīng)器必須有穩(wěn)定可行的攪拌裝置；（3）污水厭氧反應(yīng)須選擇UASB等上流式高效反應(yīng)器，厭氧發(fā)酵時(shí)間不低于15天；（4）沼液儲(chǔ)存池要求防滲處理，體積不能低于沼液施用最大間隔期；（5）人工濕地或氧化塘建設(shè)必須按相關(guān)規(guī)定要求建設(shè)，絕對(duì)不能借人工濕地和氧化塘的名義超標(biāo)排放污染物。

工廠化處理－達(dá)標(biāo)排放模式

1）模式簡介：

養(yǎng)殖場(chǎng)糞便經(jīng)干清出用于生產(chǎn)生物有機(jī)肥，污水經(jīng)處理后直接排入自然環(huán)境或回收利用（圖3）。如直接排入自然環(huán)境，要求最終出水達(dá)到國家或地方規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)；如處理后回收利用，則要求處理后的污水達(dá)到回收利用的要求或標(biāo)準(zhǔn)。

2）模式特點(diǎn)：

（1）針對(duì)生豬養(yǎng)殖污水產(chǎn)生量大、對(duì)環(huán)境影響大的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了污水減量化、無害化處理后農(nóng)業(yè)利用或達(dá)標(biāo)排放，可有效防止二次污染；

（2）該模式以污染治理為主導(dǎo)，厭氧沼氣產(chǎn)生量小，但糞便生產(chǎn)有機(jī)肥市場(chǎng)需求較大，有較好的經(jīng)濟(jì)效益；

（3）污染治理設(shè)施主體工程投資大，運(yùn)行費(fèi)用高，操作與管理水平要求較高；

圖3 典型工廠化處理－達(dá)標(biāo)排放模式工藝流程

（4）該模式受周邊農(nóng)業(yè)種植用地條件影響小，穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)環(huán)境影響相對(duì)較小，是大型規(guī)模化生豬養(yǎng)殖場(chǎng)優(yōu)選的模式之一。

3）適用范圍：

適宜于經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、人口密度大的地區(qū)，且養(yǎng)殖場(chǎng)周邊缺少消納糞污土地的大型規(guī)?；B(yǎng)殖場(chǎng)，一般情況下，年生豬出欄量大于10 000頭，污水處理量宜大于10 m3/小時(shí)；項(xiàng)目建設(shè)點(diǎn)周邊排水要求高、環(huán)境容量小，污水需經(jīng)厭氧－好氧－生態(tài)處理一系列工廠化手段達(dá)標(biāo)排放或循環(huán)利用。

4）建設(shè)要求：

（1）嚴(yán)格執(zhí)行干清糞、雨污分流和固液分離，盡可能通過物理方法去除污水中懸浮物，降低污水處理負(fù)荷，減少運(yùn)行成本；（2）糞便必須配套穩(wěn)定的好氧有機(jī)肥生產(chǎn)設(shè)施，確保經(jīng)堆肥后的有機(jī)肥達(dá)到無害化、資源化、減量化的要求；（3）污水處理一般采用厭氧反應(yīng)工藝（UASB/EGSB反應(yīng)器）與好氧反應(yīng)工藝（SBR反應(yīng)器、接觸氧化、A/O工藝）相結(jié)合的典型工藝路線，污水外排必須確保排放污水達(dá)標(biāo)，并滿足總量控制指標(biāo)；（4）采用該模式的污水排放必須建設(shè)廢水在線監(jiān)測(cè)裝置并與環(huán)保部門聯(lián)網(wǎng)。

水泡糞—儲(chǔ)存農(nóng)業(yè)利用模式

1）模式簡介：

水泡糞是歐美國家普遍采用的生豬養(yǎng)殖方式，糞污一并儲(chǔ)存于欄舍下糞溝中，定期排出，該養(yǎng)殖方式節(jié)省勞動(dòng)力投放、用水量少，適合于欄舍建設(shè)水平較高的大型規(guī)?；i養(yǎng)殖場(chǎng)。一次排出的糞污量大，需要大規(guī)模化農(nóng)業(yè)種植用地配套施用。

2 ）模式特點(diǎn)：

（1）糞污統(tǒng)一經(jīng)漏縫地板進(jìn)入糞溝，養(yǎng)殖清糞勞動(dòng)強(qiáng)度小、用水量少；

（2）糞污儲(chǔ)存于漏縫地板下一段時(shí)間，對(duì)欄舍建設(shè)要求較高，對(duì)欄舍的溫度控制和排風(fēng)要求較高；

（3）排出的糞污呈流體狀、濃度高，儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)碾y度增大，排出的糞污難于通過工廠化處理達(dá)標(biāo)排放，必須合理規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)糞污的就近就地利用；

（4）一次性糞污排出量大，與我國現(xiàn)有種養(yǎng)獨(dú)立經(jīng)營、土地承包責(zé)任制的小規(guī)模分散經(jīng)營矛盾突出。

3）適用范圍：

適合于土地規(guī)?；?jīng)營程度高、周邊集中連片設(shè)施化、農(nóng)業(yè)種植發(fā)達(dá)的大中型生豬養(yǎng)殖場(chǎng)。

4）建設(shè)要求：

（1）必須嚴(yán)格養(yǎng)殖準(zhǔn)入制度，根據(jù)周邊可用于消納糞污的集中連片設(shè)施農(nóng)業(yè)種植用地情況確定養(yǎng)殖規(guī)模，并根據(jù)種植特點(diǎn)制定糞污利用計(jì)劃；（2）建設(shè)足夠的防滲糞污儲(chǔ)存池，原則上要求糞污儲(chǔ)存池體積不低于消納糞污的集中連片農(nóng)業(yè)種植地施肥間隔期的糞污產(chǎn)生量；（3）必須配套足夠的糞污輸送工具（車輛、管道、溝渠等），確保糞污能有效地運(yùn)送到農(nóng)業(yè)種植田地；（4）施用量不能超過農(nóng)業(yè)種植的承納能力，且糞肥施用后，應(yīng)立即混入土壤或作為農(nóng)田基肥翻耕入土，謹(jǐn)防撒施在土壤表面，隨徑流流失造成污染。

結(jié)論與建議

畜禽養(yǎng)殖污染作為主要的農(nóng)業(yè)污染源，嚴(yán)重威脅我國的水環(huán)境安全，同時(shí)也制約著畜牧業(yè)的良性、健康發(fā)展。生豬養(yǎng)殖污染防治在我國畜禽養(yǎng)殖污染防治中難度最大，生豬養(yǎng)殖污染防治模式受自然條件、環(huán)境容量、配套農(nóng)田種植、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平等多因素影響，各種防治模式均有其優(yōu)點(diǎn)和不足，其應(yīng)用范圍和建設(shè)要求也各不相同。在選擇生豬養(yǎng)殖污染防治模式時(shí)，必須結(jié)合養(yǎng)殖場(chǎng)自身?xiàng)l件進(jìn)行全面分析，選擇適合自身養(yǎng)殖場(chǎng)的防治模式，才能確保建設(shè)的防治設(shè)施穩(wěn)定運(yùn)行，發(fā)揮應(yīng)有的環(huán)境效益。

10.16174/j.cnki.115435.2015.11.004

國家水體污染控制與治理科技重大專項(xiàng)，畜禽養(yǎng)殖區(qū)廢棄物資源化與排水污染風(fēng)險(xiǎn)綜合控制技術(shù)集成與示范（2014ZX07602-004）