陳立軍

(甘肅省張掖市高臺(tái)縣南華鎮(zhèn)畜牧獸醫(yī)工作站，甘肅 高臺(tái) 734300)

0 引言

根據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，每頭成年母豬糞便排泄量約為4 t/年，育肥豬出欄前所有的糞便排泄量約為1.1 t，養(yǎng)豬過(guò)程中糞便排泄的總量超過(guò)了全國(guó)工業(yè)固體廢物的總量，而其中造成污染面積最廣的養(yǎng)殖廢水污染尚未計(jì)算在內(nèi)；同時(shí)養(yǎng)殖過(guò)程中豬群排出的CO2、NH3對(duì)空氣造成的污染也越來(lái)越嚴(yán)重，對(duì)人們的身體健康和生命安全造成威脅，對(duì)養(yǎng)豬業(yè)的健康發(fā)展也帶來(lái)不利影響[1]。中國(guó)是養(yǎng)殖大國(guó)，養(yǎng)殖業(yè)是農(nóng)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱產(chǎn)業(yè)，隨著人們生活水平不斷提高，對(duì)豬肉的需求量逐年增加，而傳統(tǒng)的以農(nóng)戶散養(yǎng)為主的養(yǎng)殖模式逐漸被淘汰，改為集約化、規(guī)模化的現(xiàn)代養(yǎng)殖模式。該養(yǎng)殖模式的轉(zhuǎn)變?cè)斐傻募S污問(wèn)題會(huì)更加突出，也是目前大家關(guān)注的問(wèn)題，而這種污染在短時(shí)間內(nèi)是無(wú)法徹底處理的，從而會(huì)引起一系列嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題。

1 規(guī)模化養(yǎng)豬場(chǎng)糞污產(chǎn)生的不良影響

1.1 對(duì)大氣造成的影響

目前，畜禽養(yǎng)殖業(yè)是造成空氣污染的主要來(lái)源，畜禽生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生如NH3、H2S、C9H9N等大量的惡臭氣體，同時(shí)還有CO2、SO2等溫室氣體。據(jù)研究，生豬糞便在自然狀態(tài)下可產(chǎn)生160多種惡臭氣體，這些有害氣體對(duì)豬群的免疫力和抵抗力造成不利影響，同時(shí)對(duì)周邊居民身體健康造成嚴(yán)重威脅，其中NH3和H2S對(duì)機(jī)體的損傷尤為嚴(yán)重。糞污中的NH3由細(xì)菌和酶分解形成氮?dú)饣衔?，具有?qiáng)烈的刺激氣味，進(jìn)入呼吸道遇水形成氨水，透過(guò)黏膜、肺泡上皮侵入黏膜下、肺間質(zhì)和毛細(xì)血管，輕者出現(xiàn)聲帶痙攣、喉頭水腫、組織壞死，有時(shí)脫落的壞死物會(huì)引起窒息，損傷支氣管、氣管黏膜，影響支氣管的通氣功能，肺泡表面活性物質(zhì)減少，嚴(yán)重者出現(xiàn)全身缺氧。H2S是新鮮糞便、含硫有機(jī)物厭氧降解的產(chǎn)物，輕度中毒會(huì)出現(xiàn)畏光、流淚、眼刺激、異物感，伴有頭昏、頭痛；中度中毒出現(xiàn)乏力、惡心、嘔吐、呼吸困難、喉部發(fā)癢、胸部壓痛；重度中毒行動(dòng)遲緩，煩躁、意識(shí)模糊、甚至腦水腫，最后因呼吸麻痹死亡[2]。有研究報(bào)道，目前國(guó)內(nèi)畜禽養(yǎng)殖過(guò)程中產(chǎn)生的NH3占總排放量的54%，其中養(yǎng)豬場(chǎng)糞便占糞便總排放量的51%，規(guī)?；B(yǎng)豬過(guò)程中產(chǎn)生的NH3占所有NH3排放的一半以上，這些糞污造成的大氣污染長(zhǎng)期持續(xù)會(huì)造成人和動(dòng)物慢性中毒[3]。

1.2 對(duì)水體造成的影響

對(duì)規(guī)?；B(yǎng)豬場(chǎng)來(lái)說(shuō)，除了糞尿，每日產(chǎn)生的污水量也非常大。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，每頭豬每天的糞尿量和體重的比例為1:20～9:100，在我國(guó)東南沿海規(guī)?；B(yǎng)豬業(yè)高度發(fā)達(dá)的地區(qū)，生豬廢棄物中的化學(xué)需氧量(Chemical Oxygen Demand，COD)占總排放量的84%，氨氮占所有畜禽廢棄物排放總量的97%。養(yǎng)豬場(chǎng)產(chǎn)生的廢水中含有非常豐富的氮、磷、鉀等，排出時(shí)如果不經(jīng)過(guò)有效處理，流入河流、魚(yú)塘?xí)斐伤w富營(yíng)養(yǎng)化，藻類(lèi)加速生長(zhǎng)，對(duì)水生動(dòng)植物的安全造成威脅，同時(shí)破壞河流兩岸的生態(tài)環(huán)境；此外養(yǎng)殖廢水中含有大量的病原微生物或寄生蟲(chóng)，會(huì)隨地表徑流進(jìn)入含有水生生物的水體中，造成疾病傳播甚至物種死亡和滅絕，嚴(yán)重者水體失去正常的功能，可能導(dǎo)致周邊人類(lèi)食物中毒、感染疾病。目前畜禽養(yǎng)殖糞污引起的水體污染已經(jīng)成為繼工業(yè)污染、生活污染之后的第三大污染源[4]。

1.3 對(duì)土壤造成的影響

畜禽糞污中富含鉀鹽和鈉鹽，過(guò)量堆積在土壤中會(huì)出現(xiàn)諸多環(huán)境問(wèn)題。此外豬的糞便中含有鎘、銅、鋅等金屬元素，也會(huì)隨著糞污的堆積逐漸滲入到土壤中，逐漸形成生物濃縮(biological concentrations)問(wèn)題。相關(guān)調(diào)查顯示，規(guī)?；B(yǎng)豬場(chǎng)糞污中重金屬殘留的含量明顯高于散養(yǎng)戶，在生豬養(yǎng)殖過(guò)程中部分?jǐn)?shù)養(yǎng)殖戶為了補(bǔ)充日糧中的營(yíng)養(yǎng)，在日糧中添加飼料添加劑或抗病藥物，這些添加的物質(zhì)通過(guò)動(dòng)物機(jī)體代謝后以原形或中間、終末代謝產(chǎn)物的形式隨糞便或尿液排出體外，大部分會(huì)對(duì)環(huán)境造成不良影響。相關(guān)調(diào)查顯示，在規(guī)?；B(yǎng)豬場(chǎng)周?chē)耐寥拉h(huán)境中四環(huán)素、土霉素、磺胺間甲氧嘧啶、氧氟沙星、諾弗沙星等多種抗生素水平比較高。當(dāng)前用于生產(chǎn)的常規(guī)污水處理工藝對(duì)這些抗生素類(lèi)藥物的消除效果非常有限，即使經(jīng)過(guò)處理，這類(lèi)糞污中的抗生素水平仍然非常高，在糞污還田之后，檢測(cè)土壤中的抗生素水平，結(jié)果雖然比糞便低，但與糞便中抗生素的組成成分高度一致，濃度水平呈典型的正相關(guān)性[5]。

2 糞污治理現(xiàn)狀

2.1 國(guó)外畜禽糞污治理

目前國(guó)外應(yīng)用于畜禽糞污處理的成本相對(duì)較低，大多數(shù)農(nóng)場(chǎng)為農(nóng)牧結(jié)合的模式，在生產(chǎn)中重視種、養(yǎng)殖業(yè)有機(jī)結(jié)合，而且多數(shù)會(huì)根據(jù)養(yǎng)殖業(yè)的模式調(diào)整種植業(yè)的生產(chǎn)結(jié)構(gòu)，養(yǎng)、種植業(yè)從飼草、飼料、肥料三個(gè)方面進(jìn)行相互促進(jìn)和協(xié)調(diào)。養(yǎng)殖場(chǎng)的糞便會(huì)通過(guò)專(zhuān)門(mén)的運(yùn)輸管道或直接干燥固化成有機(jī)肥還田處理，有效避免了環(huán)境污染，同時(shí)提高了土壤的肥力；糞污處理采用厭氧消化塘工藝，利用沼氣工程的環(huán)境治理功能構(gòu)建生態(tài)農(nóng)場(chǎng)，在有效處理糞污的同時(shí)達(dá)到節(jié)能的目的；此外，通過(guò)立法進(jìn)行畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染的防治和管理，保障養(yǎng)殖業(yè)的健康發(fā)展，減少糞污對(duì)環(huán)境造成的不良影響。

歐盟一些國(guó)家通過(guò)立法嚴(yán)格控制排污標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格限制了畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)的規(guī)模，政府出面從源頭上控制全國(guó)畜禽的生產(chǎn)量，這個(gè)生產(chǎn)量是根據(jù)國(guó)土承載力、環(huán)境承載力、消費(fèi)水平、養(yǎng)殖技術(shù)水平等多個(gè)方面綜合考慮后制定的，具有較高的穩(wěn)定性；再者，排污要有接收方的證明，如荷蘭規(guī)定養(yǎng)殖場(chǎng)排污必須還田，由作物或牧草種植戶用專(zhuān)車(chē)將畜禽糞污運(yùn)走，埋入30 cm深的土壤內(nèi)，經(jīng)發(fā)酵后還田；此外在申辦豬場(chǎng)時(shí)必須要出具銷(xiāo)售訂單，而且辦場(chǎng)必須在制定的區(qū)域內(nèi)[6]。

2.2 我國(guó)養(yǎng)豬業(yè)糞污治理現(xiàn)狀

我國(guó)對(duì)于養(yǎng)殖業(yè)造成的糞污污染處理和相應(yīng)的環(huán)保工作基礎(chǔ)相對(duì)薄弱，和發(fā)達(dá)國(guó)家之間存在一定的差距。目前我國(guó)養(yǎng)豬業(yè)造成的環(huán)保問(wèn)題缺乏“頂層設(shè)計(jì)”，養(yǎng)豬業(yè)發(fā)展存在盲目擴(kuò)張的現(xiàn)象，并沒(méi)有根據(jù)國(guó)土資源與其他資源的承載力進(jìn)行設(shè)計(jì)，脫離了社會(huì)生活需求、豬業(yè)生產(chǎn)潛力等規(guī)劃，發(fā)展有一種無(wú)序感。在21世紀(jì)初期，政府逐漸認(rèn)識(shí)到養(yǎng)殖業(yè)對(duì)環(huán)境的危害后，陸續(xù)出臺(tái)了《畜禽養(yǎng)殖污染防治管理辦法》《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染防治技術(shù)規(guī)范》等一系列相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)養(yǎng)殖場(chǎng)建設(shè)、廢棄物堆放、糞污處理和排放做出了具體要求，但是由于缺乏相關(guān)的立法，管理規(guī)范尚未上升到法律的高度，自覺(jué)遵守相關(guān)行政法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)的養(yǎng)豬場(chǎng)數(shù)量非常少。

3 糞污治理措施

目前，規(guī)?；B(yǎng)豬場(chǎng)糞污治理按照糞污最終的流向和用途可分為工業(yè)化處理、生態(tài)型處理和農(nóng)牧結(jié)合循環(huán)利用三個(gè)方面。在實(shí)際生產(chǎn)中可根據(jù)實(shí)際情況，在保障利益的同時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的排污處理。

3.1 糞污工業(yè)化處理

工業(yè)化處理是按照常規(guī)的物理、化學(xué)等方法對(duì)糞污進(jìn)行處理，以便其達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，在地域影響小、環(huán)境保護(hù)政策執(zhí)行嚴(yán)格和土地承載能力小的地區(qū)，養(yǎng)殖場(chǎng)多推薦這種治理措施。經(jīng)該方法處理后能有效除去養(yǎng)殖廢水中的COD、氮磷、懸浮物，同時(shí)能實(shí)現(xiàn)沼氣、沼液、沼渣的資源化利用，但缺點(diǎn)是投資成本巨大，受到技術(shù)限制。糞污工業(yè)化處理一般可采用以下方法。

3.1.1 厭氧-好氧聯(lián)用法

對(duì)于大中型規(guī)?；B(yǎng)豬場(chǎng)，一般采用厭氧-好氧聯(lián)用的方法，能夠同時(shí)避免厭氧和好氧處理的缺點(diǎn)，在有效去除污水中高氨氮物質(zhì)、COD的同時(shí)降低投入成本。其中最新研發(fā)的上流式厭氧污泥床-好氧/缺氧(Up-flow Anaerobic Sludge Bed，UASB)開(kāi)始被應(yīng)用于生產(chǎn)，其核心技術(shù)就是將厭氧、好氧工藝有機(jī)結(jié)合，養(yǎng)豬產(chǎn)生的糞污經(jīng)水解酸化處理單元、厭氧處理后，沼液可制成沼氣用于生產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)和辦公區(qū)的照明用電，沼渣可以堆肥。在處理過(guò)程中，厭氧階段可將糞污中的大部分有機(jī)物處理掉，但是出水可生化性比較差，因此，在有機(jī)質(zhì)含量較低時(shí)，好氧處理過(guò)程中可適度補(bǔ)充碳源、葡萄糖、乙酸等物質(zhì)，經(jīng)過(guò)聯(lián)合處理后既能達(dá)到降解污染物的目的，又實(shí)現(xiàn)了總量減量化，沼液儲(chǔ)存后直接還田，形成綜合性利用。但是“三沼”還田并無(wú)標(biāo)準(zhǔn)，利用后有可能造成二次污染，成本較高，實(shí)際利用價(jià)值不高[7]。

3.1.2 堆肥發(fā)酵+干清糞處理

堆肥發(fā)酵+干清糞處理最終還田是傳統(tǒng)糞污處理的模式，尤其適用于場(chǎng)地寬闊，遠(yuǎn)離人口密集區(qū)的中小型農(nóng)場(chǎng)，在處理過(guò)程中不需要在糞便中添加菌種，利用自然界中本身就存在的微生物進(jìn)行高達(dá)70℃的發(fā)酵，發(fā)酵過(guò)程中糞便中的有機(jī)物被降解，形成肥力較好的肥料。其優(yōu)點(diǎn)是成本低、省時(shí)省力、就近取材，但是并不適合規(guī)?；B(yǎng)殖和城郊養(yǎng)殖。豬場(chǎng)進(jìn)行糞污處理主要使用人工干清糞工藝，在很大程度上減少了廢水的產(chǎn)生，但會(huì)增加勞動(dòng)量。

3.1.3 黏土吸附技術(shù)處理

目前投入生產(chǎn)的凹凸棒黏土是一種含水富鎂硅酸鹽的非金屬黏土礦物質(zhì)，具有價(jià)格低廉、pH適用范圍廣、效率高、投入量小等諸多優(yōu)點(diǎn)，成為豬場(chǎng)優(yōu)先選用的廢水處理劑，其對(duì)養(yǎng)豬過(guò)程中產(chǎn)生的廢水中的重金屬、抗生素、高氨氮等吸附性能較強(qiáng)，對(duì)COD的去除率高達(dá)88%，隨著水溶液pH值的升高，其對(duì)四環(huán)素類(lèi)抗生素的吸附作用也會(huì)逐漸增強(qiáng)。

3.1.4 電化學(xué)法處理

電化學(xué)法處理糞污污染時(shí)用到的電解反應(yīng)，如電凝聚作用、電氣浮作用、電氧化還原作用等來(lái)處理污染，缺點(diǎn)較為明顯，如消耗電能，成本較高，電極容易鈍化，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中受到很大的限制。目前其研究主要傾向于與其他工藝聯(lián)合使用，如電解法聯(lián)合生物法能夠有效地處理硝酸鹽，脫硝率接近100%，COD和NH3-N的去除率超過(guò)90%；電解法聯(lián)合光催化法可處理亞甲藍(lán)廢水，COD去除率87%以上；電解法聯(lián)合超聲波法可處理酸性染料廢水，其比單獨(dú)的電解法去除率提高20%。電化學(xué)法在處理養(yǎng)豬過(guò)程中產(chǎn)生糞污污染時(shí)，能夠有效去除高氨氮有機(jī)物、重金屬、抗生素、激素類(lèi)物質(zhì)。

3.2 生態(tài)型處理

主要通過(guò)生物法來(lái)治理畜禽糞污，在控制成本的同時(shí)產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益，但是該技術(shù)對(duì)豬場(chǎng)周邊的環(huán)境要求較高，如較高的土地保有量和充分的農(nóng)田來(lái)消納糞污等。主要有以下3種技術(shù)。

3.2.1 微生物巢技術(shù)

該技術(shù)是基于生物發(fā)酵的原理，利用鋸末、稻殼、作物秸稈等做出蜂巢似的基本模型，將其作為碳源，糞水發(fā)酵作用氮源，雖然處理糞污的能力有限，但是富含肥效物質(zhì)的墊料可作為有機(jī)肥的原料來(lái)生產(chǎn)有機(jī)肥，安全無(wú)害，利用度比較高。和其他傳統(tǒng)處理方法相比，該技術(shù)可直接進(jìn)行處理，免去了糞污固液分離的步驟，同時(shí)消除惡臭的效果十分明顯，在反應(yīng)堆飽和后可將模型和糞便稍作處理后用作生物有機(jī)肥處理，具有投資少、效益高、無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)，也能從根本上改善生態(tài)環(huán)境。

3.2.2 復(fù)合微生物菌劑處理

通過(guò)國(guó)內(nèi)外大量研究，針對(duì)豬場(chǎng)糞污的特點(diǎn)，提出復(fù)合微生物制劑凈化修復(fù)技術(shù)，并且得到廣泛關(guān)注，可利用放線菌、光合細(xì)菌等多種功能菌株復(fù)配成復(fù)合微生物制劑，在堆肥發(fā)酵過(guò)程中能促進(jìn)污泥堆體升溫的速度和最高溫度，同時(shí)加快水分散發(fā)及有機(jī)質(zhì)分解，對(duì)豬糞污堆肥作用的效果產(chǎn)生積極的影響[8]。

3.2.3 人工濕地處理技術(shù)

通過(guò)人為設(shè)計(jì)、建設(shè)模仿濕地的生態(tài)系統(tǒng)，在處理床上鋪設(shè)適當(dāng)?shù)娜斯せ|(zhì)種植水生植物，利用糞污和污水，結(jié)合生物學(xué)、化學(xué)、物理學(xué)等綜合技術(shù)手段，發(fā)揮類(lèi)似于或強(qiáng)于自然濕地凈化功能的作用，可做污水的2級(jí)或3級(jí)處理。

3.3 農(nóng)牧循環(huán)利用處理

農(nóng)牧結(jié)合循環(huán)利用是指將養(yǎng)殖業(yè)作為核心，其生產(chǎn)的廢棄物通過(guò)資源化、無(wú)害化處理，與林業(yè)、漁業(yè)、農(nóng)業(yè)中的一項(xiàng)或幾項(xiàng)相關(guān)聯(lián)，形成一條完整的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈，最終實(shí)現(xiàn)污染的生態(tài)治理和零排放，這也是目前使用的成本最低、同時(shí)還能回收效益的處理方法。

3.3.1 傳統(tǒng)近零排放模式

將養(yǎng)豬場(chǎng)的糞尿污水收集、處理后進(jìn)入?yún)捬醺邷匕l(fā)酵裝置產(chǎn)生沼氣，后者經(jīng)凈化處理后裝入貯氣柜，一部分可轉(zhuǎn)化為電能用于生產(chǎn)或生活照明，另一部分用于保育舍供暖等生產(chǎn)用電，沼液沼渣運(yùn)輸至種植基地。根據(jù)沼液處理工藝的差異，將規(guī)模化養(yǎng)豬場(chǎng)的糞污綜合利用分為沼氣工+還田、沼氣工程+自然生態(tài)處理/好氧處理，但是大量生產(chǎn)實(shí)踐證實(shí)，這兩種模式存在產(chǎn)氣量少、沼氣利用率低、投資回報(bào)率低等缺點(diǎn)。

3.3.2 農(nóng)牧結(jié)合模式

這種模式的技術(shù)要點(diǎn)在于將豬糞經(jīng)高溫發(fā)酵墊料中的功能菌群降解發(fā)酵，在使用2年左右后將墊料作堆肥處理，進(jìn)一步高溫殺菌和腐熟后，作為農(nóng)作物或樹(shù)木的肥料。該模式安全、環(huán)保、健康、節(jié)水，能在一定程度上解決規(guī)?；B(yǎng)殖場(chǎng)產(chǎn)生的糞污。但是從發(fā)展情況來(lái)看，近年來(lái)這種模式在生產(chǎn)中呈倒退和萎縮的趨勢(shì)，主要是由于墊料原料緊張，價(jià)格偏高，采購(gòu)困難，生產(chǎn)成本增加，而且對(duì)處理技術(shù)要求較高，容易出現(xiàn)發(fā)酵床死亡的現(xiàn)象，進(jìn)一步增加了養(yǎng)殖戶的資本投入。

4 結(jié)語(yǔ)

規(guī)?；B(yǎng)豬業(yè)日益發(fā)展使得豬場(chǎng)糞污處理問(wèn)題對(duì)環(huán)境造成的不良影響非常嚴(yán)重，已經(jīng)成為全社會(huì)關(guān)注的重點(diǎn)，養(yǎng)豬場(chǎng)糞污進(jìn)行科學(xué)、有效的處理十分必要。處理應(yīng)立足于農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)有機(jī)循環(huán)產(chǎn)業(yè)鏈中，將源頭控制、中間處理和末端治理技術(shù)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，整合污水治理、沼氣工程和有機(jī)肥產(chǎn)業(yè)鏈，全面實(shí)現(xiàn)污水零排放、沼氣全利用、糞渣全肥化還田等。目前農(nóng)牧業(yè)結(jié)合循環(huán)利用已經(jīng)成為豬場(chǎng)糞污及廢棄物處理的主要方式，同時(shí)應(yīng)做到預(yù)防為主，將污染盡可能地控制在生產(chǎn)之前，從根本上減少對(duì)環(huán)境的污染。