劉 麗，郝榮超，孫慶余，羅偉林，韋麗莉，龐清剛

(1.廊坊職業(yè)技術(shù)學(xué)院 動(dòng)物科學(xué)與技術(shù)系，河北 廊坊 065000；2.河北北方學(xué)院 動(dòng)物科技學(xué)院 河北 張家口 075000；3.天津糧源科技有限公司 天津 濱海新區(qū) 300451)

近年來(lái)隨著生活水平的提高，對(duì)肉蛋奶等的需求不斷擴(kuò)大，進(jìn)而導(dǎo)致畜禽養(yǎng)殖業(yè)大力發(fā)展，但畜禽產(chǎn)品在滿足人民生活的同時(shí)也帶來(lái)了重大的農(nóng)業(yè)源環(huán)境污染，如大氣污染、土壤污染、水體污染、疾病傳播等[1-3]。根據(jù)全國(guó)第二次污染源調(diào)查顯示，國(guó)內(nèi)畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染已成為全國(guó)農(nóng)業(yè)源污染之首，僅糞尿排放量就高達(dá)數(shù)十億噸，此外成百上千萬(wàn)噸化學(xué)需氧量、總氮、總磷等農(nóng)業(yè)化學(xué)污染源也主要來(lái)源于畜禽養(yǎng)殖業(yè)[2,4]。截至2021年底，中國(guó)每年約有16億噸的畜禽養(yǎng)殖業(yè)廢棄物無(wú)法合理處理，處理總量不到畜牧業(yè)總廢棄物的60%[2,5]。因此，合理解決畜禽養(yǎng)殖業(yè)廢棄物污染、改善畜禽養(yǎng)殖環(huán)境問(wèn)題迫在眉睫。

河北省農(nóng)業(yè)資源發(fā)達(dá)，是農(nóng)業(yè)大省，也是養(yǎng)殖業(yè)大省，但因畜禽養(yǎng)殖業(yè)起步晚，工業(yè)化、集約化養(yǎng)殖沒(méi)有成形，加之畜禽廢棄物資源沒(méi)有被很好利用，導(dǎo)致畜禽廢棄物處理已經(jīng)成為阻礙本省養(yǎng)殖發(fā)展和環(huán)境改善的重大難題[6]。因此，將從以下幾方面闡述畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源化利用過(guò)程中存在問(wèn)題及解決對(duì)策。

1 畜禽廢棄物資源化利用存在問(wèn)題

1.1 種養(yǎng)分離等多元化模式缺乏

由于有機(jī)肥具有間接化(需要腐熟堆肥)、見(jiàn)效慢、收益低等劣勢(shì)，而無(wú)機(jī)肥具有直接化、見(jiàn)效快、收益高等優(yōu)勢(shì)[7]。河北省農(nóng)業(yè)種植多無(wú)機(jī)肥少有機(jī)肥情況突出，這逐漸加快了土壤有機(jī)化和基礎(chǔ)地力下降[8]。此外由于種養(yǎng)結(jié)合需要較高的人力成本，因此河北省現(xiàn)階段依舊種養(yǎng)分離，禽養(yǎng)殖廢棄物還田難度大[8]。

1.2 種養(yǎng)業(yè)的土地消納不平衡

目前，較多養(yǎng)殖場(chǎng)存在養(yǎng)殖面積與種植面積不匹配及種植業(yè)與養(yǎng)殖業(yè)季節(jié)性與非季節(jié)性間矛盾，導(dǎo)致定量的土地?zé)o法降解大量存儲(chǔ)的糞污[8]。

1.3 廢棄物資源利用率低

在河北省，由于畜禽養(yǎng)殖業(yè)沒(méi)有完全規(guī)模化、一體化，較多的中小型企業(yè)無(wú)糞污干濕分離等糞污處理的大型設(shè)備，中小型養(yǎng)殖業(yè)廢棄物量大但處理及利用存在很大難度，而大型企業(yè)為防止疫病傳播，糞污處理只能自給自足[8]。據(jù)研究表明，中國(guó)2020年糞污量達(dá)到45億噸，但綜合利用率不足60%，這說(shuō)明截至目前，國(guó)內(nèi)對(duì)畜禽養(yǎng)殖糞污所帶來(lái)的重金屬污染及抗生素殘留等問(wèn)題無(wú)法徹底解決[5,9]。

1.4 國(guó)家政策監(jiān)管與從業(yè)人員環(huán)保意識(shí)不足

國(guó)內(nèi)當(dāng)前不同部門對(duì)畜禽養(yǎng)殖業(yè)廢棄物管理標(biāo)準(zhǔn)不一，政策執(zhí)行也不足。例如國(guó)務(wù)院及農(nóng)業(yè)農(nóng)村部對(duì)畜牧業(yè)環(huán)境污染總合利用率要求為75%以上，而生態(tài)環(huán)境部要求為70%以上[2]。此外，國(guó)家相關(guān)政策出臺(tái)不足，缺少畜禽養(yǎng)殖企業(yè)的補(bǔ)貼(如電力補(bǔ)貼)[10]，政策監(jiān)管對(duì)中小型散養(yǎng)企業(yè)力度不足，這導(dǎo)致相關(guān)從業(yè)人員環(huán)保意識(shí)不夠，沒(méi)有意識(shí)到畜禽養(yǎng)殖廢棄物對(duì)環(huán)境危害的嚴(yán)重性。

2 畜禽廢棄物資源利用對(duì)策

畜禽養(yǎng)殖廢棄物應(yīng)該從源頭和終端減少，目前國(guó)內(nèi)外畜禽廢棄物資源主要通過(guò)肥料化、飼料化、能源化和其他化四個(gè)方面來(lái)提高廢棄物資源利用率，進(jìn)而減少終端排放。此外國(guó)家應(yīng)該通過(guò)政策調(diào)控從源頭減少排放。

2.1 減少終端排放污染

2.1.1 肥料化

2.1.1.1 種養(yǎng)結(jié)合多元化模式

河北省有機(jī)肥源豐富，主要可通過(guò)堆肥腐熟、干濕分離等手段殺滅糞污肥源中的有害微生物，再作為肥料資源改善土壤品質(zhì)，利于農(nóng)作物生長(zhǎng)，其效果高于無(wú)機(jī)肥效。夏立忠等長(zhǎng)期給生長(zhǎng)牧草土壤施用有機(jī)肥，使土壤對(duì)磷的吸收效果高于無(wú)機(jī)肥[11]。此外，在種養(yǎng)結(jié)合取得效果方面，目前種養(yǎng)結(jié)合應(yīng)用較成熟的地區(qū)為天津市，該市通過(guò)開(kāi)展五個(gè)一工程(集污溝、集污池、硬化路、堆糞棚、附泵運(yùn)污車各一套)與三改兩分工藝從終端和源頭減少了糞污排放[12-13]。該套模式在天津市靜海縣中旺鎮(zhèn)養(yǎng)豬場(chǎng)取得很好效果，通過(guò)種養(yǎng)結(jié)合，農(nóng)戶增收數(shù)十萬(wàn)元[5]。這證明種養(yǎng)結(jié)合妥善處理(養(yǎng)殖企業(yè)匹配相應(yīng)的土地面積，提高土地的消納能力)可帶來(lái)較大的額外收益。

2.1.2 飼料化

2.1.2.1 養(yǎng)養(yǎng)結(jié)合-蚯蚓養(yǎng)殖

畜禽養(yǎng)殖戶也可進(jìn)行養(yǎng)養(yǎng)結(jié)合模式，這是因?yàn)閯?dòng)物糞便中氮含量豐富，除了作為土壤肥源，也可以作為腐生生物的飼料蛋白來(lái)源、養(yǎng)殖所需附屬物等源料，進(jìn)而通過(guò)附帶養(yǎng)殖價(jià)值獲取收益。河北地區(qū)畜禽養(yǎng)殖，特別是肉蛋雞、奶肉牛養(yǎng)殖位居全國(guó)前列，規(guī)?；?、集約化程度較高，廢棄物污染嚴(yán)重，有限的耕地面積單靠種養(yǎng)結(jié)合無(wú)法消納大量畜禽廢棄物，故可進(jìn)行養(yǎng)養(yǎng)結(jié)合來(lái)分擔(dān)部分畜禽廢棄物處理的壓力。R.K.Niedzialkoski等[14]研究證明家禽通過(guò)糞尿干濕分離進(jìn)行蚯蚓養(yǎng)殖，鹽水平降低50%，糞中總無(wú)機(jī)碳和總氮水平提高了蚯蚓成活率，并加速了繁殖。D.Elezabethrani等[15]研究證明，牛糞、鋸末與土壤按不同配比混合進(jìn)行蚯蚓養(yǎng)殖，提高了氮鉀磷含量。以上研究證明進(jìn)行蚯蚓堆肥既可以進(jìn)行蚯蚓的養(yǎng)殖，又可以通過(guò)蚯蚓養(yǎng)殖改良土壤品質(zhì)，蚯蚓可作為高蛋白飼料來(lái)源進(jìn)行售賣。

2.1.2.2 養(yǎng)養(yǎng)結(jié)合-畜類、水產(chǎn)養(yǎng)殖

由于禽類消化道短，對(duì)飼料不能充分消化吸收，糞便中蛋白質(zhì)、氨基酸、礦物質(zhì)含量豐富，因此通過(guò)對(duì)禽類糞便進(jìn)行加熱干燥和風(fēng)化干燥、酶制劑和微生物菌劑發(fā)酵、化學(xué)處理等方式滅活微生物病菌后，可作為牛、豬等畜類和養(yǎng)殖水產(chǎn)蛋白飼料部分替代物。據(jù)報(bào)道，美國(guó)通過(guò)對(duì)微生物病菌滅活后的雞糞便與墊草混合均勻后飼喂奶?？蛇_(dá)到與豆餅相當(dāng)?shù)娘曃剐Ч?。潘?guó)言等研究證明在豬飼料中加入適量的鴿糞可提高豬的生長(zhǎng)效果[16]。肖兵南等對(duì)牛糞進(jìn)行干燥后再進(jìn)行兩個(gè)高低溫微生物發(fā)酵，使得牛糞中粗蛋白含量大幅度增加，同時(shí)去除了惡臭味，有益于魚類等水產(chǎn)養(yǎng)殖[17]。

2.1.3 能源化

2.1.3.1 直接作為燃料

由于反芻動(dòng)物糞便具有粗纖維含量高、熱能值高等特點(diǎn)，因此通過(guò)風(fēng)化曬干可以作為燃料。目前，在中國(guó)內(nèi)蒙古、西藏牧區(qū)等地，動(dòng)物糞便是當(dāng)?shù)啬撩裆畹闹饕剂蟻?lái)源。此外，M.Farzad等[18]通過(guò)全尺寸燃燒法試驗(yàn)證明，將20%動(dòng)物糞便添加到工業(yè)垃圾燃料混合物中與動(dòng)物糞便共燃，沉積物形成減少，空氣中的NOx與SO2排放量明顯降低，說(shuō)明糞便不僅可直接作為燃料，也可減少其他燃料排放的有害氣體含量。

2.1.3.2 沼氣發(fā)酵

沼氣發(fā)酵是有害生物資源無(wú)害化處理和多層次資源化利用過(guò)程，對(duì)人類環(huán)境污染與能源利用具有重大意義，但沼氣發(fā)酵具有投資大回報(bào)率低等缺點(diǎn)。以河北省某奶牛場(chǎng)為例，干濕分離后液體部分進(jìn)行沼氣發(fā)酵，每年2萬(wàn)噸牛糞產(chǎn)氣20萬(wàn)立方米，經(jīng)核算只能帶來(lái)1萬(wàn)元的凈收益，而設(shè)備投資等需要80萬(wàn)元，說(shuō)明沼氣發(fā)酵目前在國(guó)內(nèi)仍然有利可圖，但收益率低導(dǎo)致使用率不高[19]。因此，國(guó)家在糞污沼氣發(fā)酵方面給予政策激勵(lì)、財(cái)政補(bǔ)貼，對(duì)沼氣發(fā)酵設(shè)備廠商給予一次性財(cái)政支持。在研發(fā)技術(shù)上，提高沼氣發(fā)酵多功能催化劑(如微生物、酶、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、吸附劑、螯合劑及燃料劑等)效果，提高發(fā)酵工藝控制等措施來(lái)增加沼氣發(fā)酵收益率，進(jìn)而增加畜禽養(yǎng)殖企業(yè)對(duì)糞污的大量利用，變廢為寶，降低環(huán)境污染[20]。

2.1.3.3 制備生物柴油

近年來(lái)，由于畜牧養(yǎng)殖企業(yè)疫病肆虐導(dǎo)致大量的畜禽尸體廢棄物產(chǎn)生，目前較為普遍的做法是直接進(jìn)行填埋，但土壤消解能力有限，容易滋生大量有害微生物。因此，動(dòng)物尸體脂肪廢料在柴油生產(chǎn)方面引起了全球關(guān)注。C.Rajat等[21]報(bào)道以牛脂、豬油、羊脂、雞脂、鴨脂等畜禽脂肪及羽毛粉等廢棄物作為生產(chǎn)生物柴油的原料，通過(guò)物理預(yù)處理及回收可用脂肪和隨后的化學(xué)預(yù)處理以減少游離脂肪酸，采用單一和兩步反應(yīng)/酯化過(guò)程進(jìn)行生物柴油的合成，用均相和非均相催化路線進(jìn)行了批判性的評(píng)估，測(cè)試表明生物柴油性能良好。

2.1.3.4 制備生物乙醇

由于糞便特別是反芻動(dòng)物糞便中富含較高的粗纖維、中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維等纖維素物質(zhì)，因此可通過(guò)纖維素進(jìn)行加熱預(yù)處理，再進(jìn)行微生物酶解生產(chǎn)乙醇[22]。糞污乙醇化目前在國(guó)內(nèi)沒(méi)有見(jiàn)到，在國(guó)外利用較多。L.Wei等[23]通過(guò)將牛糞經(jīng)過(guò)微生物發(fā)酵后使之轉(zhuǎn)化為糖類，在脫醛基化生成乙醇。

2.1.4 其他化

糞尿通過(guò)干濕分離曬干后也可以作為奶牛等動(dòng)物的墊料，代替了糠糟、細(xì)沙等常規(guī)墊料的經(jīng)濟(jì)成本，這在江蘇揚(yáng)州大學(xué)農(nóng)牧場(chǎng)已運(yùn)用較成熟[15]。

2.2 減少源頭排放污染

由于目前國(guó)內(nèi)沒(méi)有對(duì)畜禽廢棄物進(jìn)行系統(tǒng)科學(xué)的分類，導(dǎo)致政策定制及實(shí)施難度較大。因此政府可通過(guò)對(duì)畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)進(jìn)行分類，進(jìn)行差異化政策調(diào)控、財(cái)政補(bǔ)貼和監(jiān)督管理，干預(yù)畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)對(duì)飼料原料及養(yǎng)殖設(shè)備的選擇，從源頭減少飼料廢棄物排放[25-26]。此外國(guó)家需提高畜禽養(yǎng)殖從業(yè)人員的環(huán)保素質(zhì)，出臺(tái)相關(guān)法律，進(jìn)行嚴(yán)格的約束。

3 結(jié) 語(yǔ)

目前，畜禽養(yǎng)殖企業(yè)迅速發(fā)展，提高了人民生活水平。由于種養(yǎng)業(yè)等多元化模式缺乏、土地消納不平衡、廢棄物資源利用率低、國(guó)家政策監(jiān)管與從業(yè)人員環(huán)保意識(shí)不足等問(wèn)題的出現(xiàn)，因此，畜禽養(yǎng)殖帶來(lái)重大農(nóng)業(yè)源污染。通過(guò)肥料化、飼料化、能源化及其他化從終端減少?gòu)U棄物排放污染，同時(shí)，通過(guò)國(guó)家政策調(diào)控、法規(guī)出臺(tái)從源頭減少污染排放，河北省畜禽養(yǎng)殖業(yè)能夠朝綠色方向發(fā)展，堅(jiān)決貫徹習(xí)近平總書記的綠水青山，就是金山銀山的發(fā)展理念。