畜禽养殖污染减排合理化对策

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20世纪90年代以来，随着畜禽养殖业的快速发展，规模化、集约化的养殖场和养殖小区不断增加，在解决了畜禽产品供给和带动农村经济发展的同时，也带来了日益严重的环境污染问题。根据2007年第一次全国污染源普查结果,全国畜禽养殖业排放的COD量占当年各类污染源排放COD总量的41.87%[1]。国家在“十二五”期间除控制工业污染源和生活污染源外，还将畜禽养殖业废水污染物纳入总量减排指标。经过“十一五”污染减排的各项工作的开展，效果明显，但环境污染依然严重，工程减排潜力空间收窄。畜禽养殖业的污染减排已成为“十二五”减排工作的新突破口。在合理发展规模养殖、调整养殖结构与布局的同时实现畜禽养殖污染的有效治理，是实现畜禽养殖业可持续发展的关键所在。

1南昌畜禽养殖业污染现状

1.1南昌畜禽养殖业废水污染物排放现状畜禽养殖业的废水污染物主要来源于畜禽尿液和粪便。尿液和粪便的产生量与饲养目的、畜禽种类、存栏量、出栏量、饲养阶段和清粪方式密切相关。第一次全国污染源普查结果显示，南昌市规模化畜禽养殖COD为排放量9915.4t，氨氮排放量为323.6t。猪的养殖是南昌市规模化畜禽养殖COD和氨氮的主要来源，分别占畜禽养殖业全部排放量的86.68%和91.31%。南昌市不同畜禽类型的排放见表1。从废弃物产生量的角度来看，规模化畜禽养殖业全年废水产生量129.41万t，粪便产生量32.47万t，尿液产生量58.14万t。猪的养殖产生的废弃物最多，废水、粪便、尿液产生量分别占整个养殖业的94.16%、69.39%、93.27%，见表2。

1.2南昌市畜禽养殖业污染特点南昌市畜禽养殖业经过十几年的迅速扩张，环境污染问题日益严峻，其主要特点表现为：猪的养殖是污染物的最大来源，COD和氨氮排放量占全部的86.68%和91.31%；畜禽养殖业污染源点多、面广、治理难度大；畜禽养殖场污染防治设施不配套，畜禽养殖污水、粪尿处理率低；畜禽粪便的无害化、资源化处理工作滞后致使相当一部分畜禽粪便随意堆放，易造成严重的环境污染；畜禽养殖业从农村向城市、城镇周边逐渐集中，畜禽粪便的污染大大增加了南昌市区和各县城环境的压力。

2南昌市畜禽养殖业减排途径

畜禽废水的有机物浓度高，氮磷浓度高，治理难度大，再加上畜禽养殖业是微利行业，照搬工业污水的生化处理或物化处理思路，难以在实践中推广应用。投资大，运行费用高，管理维护难是重要的制约因素。畜禽养殖业污染物减排应当在“减量化、资源化”的前提下，因地制宜充分利用当地的环境潜力还田利用，采用处理效果理想、基建投资低、操作维护简单的治理技术，减少污染物的排放。

2.1畜禽养殖业污染物减量化畜禽养殖业污染物减量化是根据养殖业污染物排放量大的特点，通过推广优质品种，科学饲养，科学配料，应用环保型饲料添加剂，实施“雨污分离，干湿分离，粪尿分离”等手段削减污染物的排放总量。针对南昌市养殖业的现状，推广先进的干清粪技术是污染物减量化的关键措施。畜禽养殖业目前采用的清粪工艺主要有水冲式、水泡粪和干清粪三种形式。水冲粪和水泡粪都是耗水量大的工艺，排出的污水和粪尿混合在一起，粪便中的大部分可溶性有机物进入到废水中，给废水处理带来很大困难。相对而言，干清粪是理想的清粪工艺。这种工艺固态粪污含水量低，粪中营养成分损失小，肥料价值高，便于高温堆肥或其他方式的处理利用。产生的污水量少，且的污染物含量低，易于净化处理。不同清粪工艺的猪场污水水质和水量比较见表3[2]。干清粪的主要方法是，粪便一经产生便分流，干粪由机械或人工收集、清扫、运走，尿及冲洗水则从下水道流出，分别进行处理。日本多采用这种工艺，欧美国家倾向于这种工艺。干清粪工艺分为人工清粪和机械清粪。人工清粪是通过人力的投入，将粪便清扫出农舍，运送至贮粪场。其关键在于农舍的合理设计，便于人工清粪，减少劳动强度。传统的人工清粪式猪舍，是在地面设置粪尿沟和排粪区。排粪区地面有1%~3%坡度，尿污水顺坡流入粪尿沟，粪尿沟上设铁蓖子，防止猪粪落入。粪尿沟内每隔一定距离设一沉淀池，尿和污水由地下排出管排出舍外。猪粪则用手推车人工清除送到贮粪场[3]。人工清粪只需要一些清扫工具、人工清粪车等。设备简单，不用电力，一次性投资少，还可以做粪尿分离，便于后面的粪尿处理。其缺点是劳动量大，生产率低。对于规模不大的畜禽养殖小区，且劳动资源丰富的地区，人工清粪是理想的清粪方式。机械清粪包括铲式清粪和刮板清粪。铲式清粪机一般为在小型拖拉机前悬挂刮粪铲，将猪粪由粪区通道推出舍外。铲式清粪机灵活机动，可一机清多舍，而且结构简单，维护保养方便。机动铲式清粪机适用于南昌地区开放式或半开放式畜舍[3]。刮板清粪有两种方式，一种为明沟刮板清粪。另一种为地面设漏缝地板，粪便经踩踏落入粪沟，然后用刮板刮出舍外。用于明沟刮粪的机械通常为往复式刮板清粪装置，清粪时，刮粪板作直线往复运动，从而进行刮粪。用于漏缝地板下粪沟清粪的装置通常为往复式刮板清粪装置，南昌市一些大型机械化养猪场大多采用了这种清粪设备。机械清粪的优点是可以减轻劳动强度，节约劳动力，提高工效；缺点是一次性投资较大，还要花费一定的运行维护费用，适合于规模化养殖场采用。

2.2畜禽养殖业污染物资源化畜禽养殖粪便与工业污染不同，是一种极具价值的资源。它包含农作物所必须的氮、磷、钾等多种营养成份，经过处理后还可作为饲料，具有很大的经济价值。充分遵循经济效益、生态效益和社会效益最大限度统一的原则上实现畜禽粪便的资源化，是“十二五”期间畜禽养殖污染物业减排的重要着力点之一。当前畜禽废弃物的资源化途径主要有堆肥化、饲料化和能源化利用三个方面。江西是农业大省，耕种面积广阔，农业肥料需求量大，畜禽粪便的堆肥化具有广阔的发展前景。堆肥化处理，粪中有机物分解时产热，使物料温度上升，促进水分蒸发，杀死病原菌、寄生虫虫卵、杂草种子，促使粪便干燥，成之为使用方便的肥料，同时，使其中对作物有害的物质分解，成为无恶臭、安全、能广泛流通利用的有机质资源。为促进堆肥化，可用送风机强制送气，供给需氧微生物增殖所必需的氧气，是为好氧堆肥。好氧堆肥具有耗时短、异味少、腐熟度高，易于储，在日本等国有较为广泛的使用。缺点是处理过程中有氨气缺失，不能完全控制臭气，堆肥需要的场地大[4]。好氧堆肥广泛的应用于畜禽养殖粪便的资源化处理，技术成熟。主要影响因素有含水率、C/N比、堆体含氧量。通常堆肥的起始含水率一般为50%~60%，C/N在20~30之间，堆体含氧量保持在8%~18%以内，以达到最佳的堆肥效果。当固相的C/N降到20以下，NH4+-N含量小于20mg/kg、种子发芽率>70%时，可判定堆肥已成熟[5]。干清粪分离出来的畜禽粪便和厌氧发酵产生的沼渣通过堆肥化处理，实现了资源化综合利用。对于国内堆肥产品市场小、利润低，难以产业化的现状，建议畜禽粪便堆肥化企业与复合化肥企业联合，把堆肥熟料作为化肥添加剂，生产新型有机无机复合肥料，解决堆肥产品的去路问题。

2.3畜禽养殖业废水治理畜禽养殖废水浓度高、水量大，已经成为了南昌市的主要污染源，做好畜禽养殖废水治理是“十二五”减排工作的关键点。纵观养殖业废水的治理技术“，厌氧+好氧”模式是规模化养殖业的必然选择。通过高负荷的厌氧处理将废水COD降低，再通过好氧处理进一步去除污染物。好氧处理分为两种模式，一是工业化模式，人为强化微生物净化过程，如SBR、生物滤池等，二是自然处理模式，提供长的停留时间使污染物充分的自然降解，如氧化塘、人工湿地等。

2.3.1畜禽养殖废水特点畜禽养殖废水是典型的高浓度有机废水，COD、NH3-N、SS、TP含量都很高；排放量大，温度低，水力冲击负荷强；废水中常伴有消毒水、重金属、残留的兽药以及各种人畜共患病原体等污染物。典型的养殖废水污染物浓度见表4[5]。

2.3.2畜禽养殖废水厌氧处理厌氧处理工艺对于畜禽养殖场高浓度的有机废水，不仅能去除大量可溶性有机物（去除率可达85%~90%），而且可杀死传染病菌，有利于防疫。厌氧处理工艺可产生沼气、沼液、沼渣，是畜禽粪污综合利用的重要手段。厌氧处理工艺因其具有投资少、运行费用低、净化效果好、能源环境综合效益高等优点，已成为畜禽养殖场粪污处理工艺中重要的处理单元。国内养殖场主要采用上流式厌氧污泥床(UASB)和升流式污泥床反应器（USR）作业养殖场污染处理的核心工艺。上流式厌氧污泥床(UASB)反应器是应用很广泛的厌氧技术。该反应器结构简单，运行费用低，效率高，得到了广泛应用。UASB由污泥反应区、气液固三相分离器(包括沉淀区)和气室三部分组成。沼气以微小气泡形式不断放出并在上升起到搅拌的作用。该工艺将污泥的沉降与回流置于同一装置内，降低了造价。UASB的优点是反应器结构简单，没有搅拌装置及供微生物附着的填料；长污泥停留时间（SRT）使其达到了很高的负荷；出水的悬浮固体物含量低。该工艺的缺点在于需要有效的布水器使进料能均匀分布于反应器的底部；要求悬浮物含量较低，SS一般不超过3.5g/L[6]。升流式污泥床反应器（USR）是一种效率高、工艺简单，适用于高悬浮固体原料的厌氧发酵技术。原料从底部进入反应器内，未消化的生物质固体颗粒和沼气发酵微生物靠被动沉降滞留反应器内，上清液从反应器上部排出。大量的厌氧活性污泥滞留在反应器，使得污泥停留时间（SRT）是水力停留时间（HRT）的好几倍，从而提高反应器内的负荷和产气率。USR的优点在于进料中SS浓度可以很高，甲烷产率相对较高；其缺点是若反应器内物料分布不均匀，易产生浮渣、结壳、堵塞、气体逸出不畅和短流现象[6]。两种厌氧处理工艺的技术参数见表5。

2.3.3畜禽养殖废水好氧处理在畜禽养殖废水处理中，由于所处理的废水有机物浓度较高，厌氧处理的出水中COD的浓度和氨氮浓度仍比较高，很难达到排放或再利用的标准，故通常以好氧方法对厌氧出水做进一步的处理。好氧生物处理法可分为人工好氧生物处理法和天然好氧生物处理法两类，人工条件下的好氧生物处理方法采取人工强化措施来净化废水，畜禽养殖业应用广泛的是序批式活性污泥法(SBR)。天然好氧生物处理利用水体自身和土壤中的微生物来净化废水，主要有氧化塘等。序批式活性污泥法(SBR)，是一种按间歇曝气方式运行的活性污泥污水处理技术。与传统污水处理工艺不同，SBR技术采用时间分割的操作方式替代空间分割的操作方式，非稳定生化反应替代稳态生化反应，静置理想沉淀替代传统的动态沉淀。SBR工艺技术的核心是SBR反应池，该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，无污泥回流系统。SBR工艺生化反应推动力大，脱氮除磷效果良好，沉淀效果好，耐冲击负荷，处理能力强。由于厌氧出水的BOD5/TN较低，好氧处理中容易出现“酸化”现象，COD和氨氮的去除效果不理想。可在厌氧出水中混合适量原水后再进入SBR反应器，以克服这个问题[7]。氧化塘是一种天然的或经过一定人工修建的有机废水处理池塘，其处理污水的过程实质上是一个水体自净的过程。在净化过程中，既有物理因素，如沉淀、凝聚，还有化学因素，如氧化和还原，以及生物因素。氧化塘按照塘内溶解氧的含量和微生物的特点可分为厌氧塘、兼性塘、好氧塘和曝气塘，各类型的氧化塘特征见表6[8]。氧化塘处理畜禽养殖废水，投资省、能耗低、运行管理费用低，还有一定的脱氮除磷能力，适用于养殖场规模中等，距城市较远，气温较高且土地宽广的地区。畜禽养殖废水处理工程上采用兼性—曝气塘组合作为二级处理工艺。兼性塘内好氧和厌氧生化反应兼而有之。此类塘的水上层由于大气复氧和藻类的光合作用而含较多的溶解氧；中层溶解氧逐渐减少，称过渡区或兼性区；塘水的下层为厌氧区。曝气塘通过人工曝气，一般采用水面叶轮曝气或鼓气供氧，不受大气复氧的限制，水深大，最深可达5m。曝气塘有负荷和去除率较高，BOD5去除率平均在70%以上，占地面积少，但需消耗能源，有一定的运行费用。

3南昌畜禽养殖业减排对策建议

3.1走减量化、资源化道路畜禽养殖生产有着自身的规律，污染物的产生和排放贯穿于每个生产工艺中，畜禽污染治理达标排放之路很难实施，只有减量化、资源化循环综合利用才是根本解决问题之路。积极引导采用干清粪，革新饲养模式，加强过程管理，从源头削减污染的产生量；推行养殖固体废弃物集中资源化利用，采用堆肥化、饲料化等多层次的方式变废为宝，实现畜禽养殖业的可持续发展与环境保护的双赢。

3.2采用合理的治理技术路线畜禽废水的有机物浓度高、氨氮浓度高，若要直接处理达标，不仅投资大，而且运行成本相当高，实际上难以实施。因此，要结合当地具体情况，经厌氧发酵后的沼液尽可能还田利用。对于没有还田条件的地区，沼液应该通过好氧工艺或氧化塘等土地处理系统进一步净化，回用作养殖场清洁用水和冲粪水。综合而言，可采用如下治理思路：（1）对于有还田利用条件的规模化养殖场和养殖专业户采用“厌氧发酵-部分经氧化塘处理回用、部分还田利用”治理路线。厌氧处理后通过氧化塘工艺进一步降低COD和SS浓度，使得废水能够回用作清洁用水和冲粪水。提高回用水比例，不仅减少新鲜用水，而且增大还田水中的氮磷含量，提高肥效。由此取得明显的环境效益和经济效益。（2）没有还田条件的规模化养殖场采用“厌氧发酵—好氧处理—回用”治理路线。多数规模化养殖场通常分布在城市近郊，人口密集，耕地少，废水没有还田利用的现实条件，宜通过好氧工艺进一步处理实现出水回用。好氧处理设施需要一定的日常运行维护费，但是通过处理水回用又能节约用水费用，两者相抵，养殖场的机会成本低，推广难度小。在实现环境效益的同时，又能取得一定的经济效益，是规模化养殖场污染治理的现实选择。

3.3积极扶持，合理规划，实现可持续发展畜禽养殖业是微利行业，污染治理投入大成本高，政府应该加大资金补助力度；同时制订相关政策，引导社会资金进入养殖业固体废弃物综合利用领域。做到合理布局，严禁在饮用水源地、人口稠密区及环境敏感区建设大中型养殖场；养殖场与居民区之间应设置>500m的隔离带；控制畜禽的发展速度和饲养密度[9]。积极引导采用“规模养殖，综合治理”模式，逐步缩小散养比例，推行集中治污和废弃物综合利用，减少农村散养规模，实现畜禽养殖业可持续发展。