韋婭儷，田慶華，王　維

(四川省環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院，成都　610041)

· 治理技術(shù) ·

四川省規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖污染治理技術(shù)水平分析

韋婭儷，田慶華，王維

(四川省環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院，成都610041)

四川省是我國畜禽養(yǎng)殖業(yè)大省，正由分散養(yǎng)殖向規(guī)?；D(zhuǎn)變，目前已成為四川省水環(huán)境污染主要因素和主要治理對象。根據(jù)四川省環(huán)境統(tǒng)計數(shù)據(jù)，對規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖業(yè)污染現(xiàn)狀及污染治理技術(shù)進(jìn)行了分析。結(jié)果表明：全省統(tǒng)計的規(guī)模化養(yǎng)殖場和養(yǎng)殖小區(qū)達(dá)6598個， COD去除率較高，均大于80%，但總氮去除率較低、大部分企業(yè)總氮去除率在40%以下；采用墊草墊料清糞方式的養(yǎng)殖場其COD、總氮、總磷及氨氮的削減率均最高，干清糞次之，水沖糞污染物減排效果最差；有農(nóng)業(yè)配套消納土地、沼氣生產(chǎn)設(shè)施和有機肥生產(chǎn)設(shè)施的養(yǎng)殖場污染物削減率明顯高于無農(nóng)業(yè)配套消納土地、沼氣生產(chǎn)設(shè)施和有機肥生產(chǎn)設(shè)施的養(yǎng)殖場；采用治理達(dá)標(biāo)模式的末端處理工藝對氮、磷等營養(yǎng)元素物質(zhì)的去除效果顯著，其中“厭氧+好氧+深度處理”工藝對污染物的去除效率最高。

規(guī)?；?；畜禽養(yǎng)殖；污染現(xiàn)狀；污染治理技術(shù)

1　前　言

傳統(tǒng)畜牧業(yè)生產(chǎn)是以農(nóng)家個體飼養(yǎng)為主，其產(chǎn)生的糞尿相對較少，畜禽糞便一直被作為土壤肥料的重要來源。至20世紀(jì)80年代中期由于我國畜禽養(yǎng)殖規(guī)模擴大，生產(chǎn)集約化程度不斷提高，畜禽養(yǎng)殖產(chǎn)生的廢棄物處理成本高；同時伴隨化肥工業(yè)的迅速發(fā)展，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大量使用化肥，使有機糞肥大量閑置，禽畜糞便不能及時還田，開始形成畜禽糞便對環(huán)境的污染[1]。調(diào)查顯示我國畜禽糞便總體土地負(fù)荷警戒值已達(dá)到0.49(正常值應(yīng) <0.40)，該值已體現(xiàn)出一定的環(huán)境脅迫水平和較嚴(yán)重的環(huán)境壓力[2]。1995 年美國審計署( GAO) 對參議院報告認(rèn)為畜禽糞便是美國水域中總 N、P 進(jìn)入水體的主要來源，它比傳統(tǒng)的污染源( 市政、工業(yè)) 更持久。

國內(nèi)外治理畜禽糞便主要分為產(chǎn)前、 產(chǎn)中和產(chǎn)后治理，產(chǎn)前主要是制定相關(guān)政策，規(guī)劃布局，優(yōu)化畜牧場設(shè)計方案，科學(xué)配方飼料，加入添加劑控制畜禽N、P、K排放量，減少糞尿發(fā)酵中氨與硫化氫的揮發(fā)，減輕N素?fù)p失與豬糞的惡臭；產(chǎn)中強化管理，建立畜禽業(yè)污染信息系統(tǒng)，控制畜禽飼養(yǎng)環(huán)境，防治畜禽糞尿及沖洗水流失；產(chǎn)后對畜禽糞尿進(jìn)行資源化、無害化處理。由于產(chǎn)前、產(chǎn)中的治理只能相對減少畜禽糞便對環(huán)境的污染，而不能從根本上消除對環(huán)境的污染，故產(chǎn)后處理才是消除畜禽糞便污染環(huán)境的最好方法。目前有關(guān)治理方法的研究主要側(cè)重于各種畜禽糞尿處理方面，主要有物理處理法、物理化學(xué)處理法、化學(xué)處理法和生物處理法，物理處理法包括固液分離、沉淀和過濾等；化學(xué)處理法包括中和、絮凝沉淀和氧化還原等，如用甲醛、乙烯、NaOH、H2SO4等處理某些畜禽糞便后作為再生飼料；物理化學(xué)處理法包括吸附、離子交換、反滲透、電滲析和萃取等[3]；生物處理法包括好氧、厭氧、自然處理和綜合處理等。由于物理處理法處理效率和去除率低,而化學(xué)處理法存在二次污染問題，故實際中應(yīng)用較少，而目前研究最多、應(yīng)用最廣且最具發(fā)展前景為生物處理法，即主要通過微生物生命過程把廢水中有機物轉(zhuǎn)化為新的微生物細(xì)胞以及簡單形式的無機物，從而達(dá)到去除有機物、N和P等目的。

四川省是我國畜禽養(yǎng)殖業(yè)大省，生豬等畜禽產(chǎn)品產(chǎn)量長期居全國第一。經(jīng)濟的快速發(fā)展帶來了社會全面進(jìn)步，城市化進(jìn)程不斷加快，為了便于畜禽產(chǎn)品的產(chǎn)、供、銷一條龍配套，畜禽養(yǎng)殖逐漸走向規(guī)模化[4]。2014年《四川省統(tǒng)計年鑒》顯示，2013年全省生豬出欄頭數(shù)7311.20萬頭，豬、牛、羊、大牲畜年末頭數(shù)分別為5012.12、947.10、1692.46、101.01萬頭(只)。畜禽養(yǎng)殖業(yè)已經(jīng)成為四川省環(huán)境污染的主要因素和污染治理的主要對象之一?！笆濉?到2020年是現(xiàn)代化進(jìn)程最快的時期， 伴隨巨大的人口數(shù)量和持續(xù)的經(jīng)濟發(fā)展壓力， 四川省畜禽養(yǎng)殖污染風(fēng)險必將進(jìn)一步加劇[5]。因此，了解目前四川省畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染現(xiàn)狀及污染防治和治理技術(shù)水平，可以更好的推動我省規(guī)模化畜禽養(yǎng)殖污染防治工作的有效開展。

2　四川省畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染現(xiàn)狀

2.1數(shù)據(jù)來源

本文對四川省畜禽養(yǎng)殖行業(yè)污染防治技術(shù)水平分析的數(shù)據(jù)來源于四川省環(huán)境保護(hù)廳2014年的環(huán)境統(tǒng)計數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)為上一年度即2013年度數(shù)據(jù)，統(tǒng)計內(nèi)容包括養(yǎng)殖規(guī)模、養(yǎng)殖場/小區(qū)欄舍總面積、治污設(shè)施完成投資、配套農(nóng)業(yè)利用面積、養(yǎng)殖方式、污染治理方式、污染物產(chǎn)生量、污染排放量、污染物去除率等。統(tǒng)計的規(guī)?；B(yǎng)殖場和養(yǎng)殖小區(qū)合計達(dá)到6598個，其中養(yǎng)殖場6085個，養(yǎng)殖小區(qū)513個。畜禽飼養(yǎng)種類包括生豬、奶牛、肉牛、蛋雞、肉雞。

2.2污染物排放量

2013年，四川省畜禽養(yǎng)殖業(yè)COD、總氮、總磷、氨氮產(chǎn)生量分別為76.82萬噸、8.17萬噸、1.38萬噸、3.00萬噸；排放量分別為9.30萬噸、4.59萬噸、0.76萬噸、1.42萬噸。2013年與2012年畜禽養(yǎng)殖污染物產(chǎn)生量與排放量變化如圖1。

圖1　四川省2012、2013年畜禽養(yǎng)殖污染物產(chǎn)生量/排放量變化Fig.1　Pollutant production and emission change of livestock and poultry breeding in 2012, 2013 in Sichuan

由圖1知，與2012年相比，四川省畜禽養(yǎng)殖業(yè)COD、總氮、總磷、氨氮產(chǎn)生量均有所增加，而排放量卻有所降低。

由于全省畜禽養(yǎng)殖業(yè)的產(chǎn)能分布存在較為明顯的地域差異，故在污染物產(chǎn)生和排放方面也同樣存在較大的地域差異。2013年，成都市畜禽養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)生的COD和總氮量分別達(dá)到9.62萬噸和1.03萬噸，排放的COD和總氮量分別約為1.24萬噸和0.61萬噸，均位居四川省21個地市州之首。2013年四川省畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放量分布表見表1。

表1　四川省各地市州禽養(yǎng)殖業(yè)污染物產(chǎn)生量及排放量統(tǒng)計表

2.3污染治理現(xiàn)狀

根據(jù)2013年四川省環(huán)境統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2013年，四川省畜禽養(yǎng)殖業(yè)規(guī)?；B(yǎng)殖場COD去除率達(dá)到100%的企業(yè)占統(tǒng)計企業(yè)總數(shù)的4%?？偟コ?0%以上的企業(yè)占統(tǒng)計企業(yè)總數(shù)的1%，去除率40%以下的企業(yè)占68%。四川省規(guī)?；B(yǎng)殖場COD和總氮去除率分布圖分別見圖2。

圖2　四川省規(guī)?；B(yǎng)殖場污染物去除率分布圖(a：COD； b：總氮)Fig.2　Pollutant removal rates of scaled livestock and poultry breeding farms in Sichuan (a, COD, b, TN)

3　污染治理技術(shù)分析

經(jīng)過對四川省規(guī)?；B(yǎng)殖場(養(yǎng)殖小區(qū))的抽樣調(diào)查發(fā)現(xiàn)，目前全省主要存在3種畜禽養(yǎng)殖污染防治措施：第一種措施是污染預(yù)防技術(shù)，主要是選用不同的清糞方式；第二種措施是減量化、無害化、資源化技術(shù)；第三種措施是末端治理技術(shù)。

3.1污染預(yù)防技術(shù)

四川省采取的污染預(yù)防技術(shù)，主要區(qū)別來自于清糞方式。目前，清糞方式有傳統(tǒng)清糞方式和墊草墊料方式兩種。

傳統(tǒng)清糞方式主要有干清糞、水沖糞和水泡糞工藝。干清糞指畜禽排放的糞便一經(jīng)產(chǎn)生便通過機械或人工收集、清除，尿液、殘余糞便及沖洗水則從排污道排出的清糞方式，通常適用于小型養(yǎng)殖場，具有設(shè)備簡單、能耗低、投資少等優(yōu)點。水沖糞指畜禽排放的糞、尿和污水混合進(jìn)入糞溝，每天數(shù)次放水沖洗，糞水順糞溝流入糞便主干溝后排出的清糞工藝。水泡糞工藝指在畜禽舍內(nèi)的排糞溝中注入一定量的水，將糞、尿、沖洗和飼養(yǎng)管理用水一并排放至漏縫地板下的糞溝中，貯存一定時間(一般為1～2個月)，待糞溝填滿后，打開出口閘門，溝中的糞水順糞溝流入糞便主干溝后排出的清糞工藝。

發(fā)酵床是指以水泥地為底，上面鋪以沙石、有機墊料(以谷殼、鋸末為主)，噴以生物菌劑，來降解豬的糞尿，減少臭氣(硫化氫、氨氮等)，改善養(yǎng)豬場的環(huán)境，從而達(dá)到豬舍污染零排放，墊料最終還田或者商業(yè)出售。發(fā)酵床養(yǎng)殖模式適用于離城市近、較發(fā)達(dá)的農(nóng)村地區(qū)[6,7]。

根據(jù)對四川省6598家規(guī)?；B(yǎng)殖場和養(yǎng)殖小區(qū)不同清糞方式的最終污染物削減率進(jìn)行統(tǒng)計分析，采用墊草墊料清糞方式的養(yǎng)殖場其COD、總氮、總磷及氨氮的削減率均最高，干清糞次之，水沖糞污染物減排效果最差。但調(diào)查發(fā)現(xiàn)墊草墊料清糞方式受四川地理條件和氣候條件限制，在實際推廣中有一定阻力，原因是墊層容易過度發(fā)酵產(chǎn)生甲烷，影響?zhàn)B殖效益。此外，由表2可以看出，3種清糞方式的COD削減率差別不大，均在80%以上，而采用不同清糞方式的氮、磷營養(yǎng)物質(zhì)削減率差異較大，特別是水沖糞工藝，削減率均低于30%。

表2　四川省規(guī)模化畜禽養(yǎng)殖場不同清糞方式污染物消減率分析表

3.2四川省畜禽養(yǎng)殖業(yè)減量化、資源化、無害化分析

四川省畜禽養(yǎng)殖業(yè)減量化、資源化、無害化主要包括農(nóng)業(yè)利用、生產(chǎn)沼氣、生產(chǎn)有機肥3種方式[8]。

四川省規(guī)?；B(yǎng)殖場和養(yǎng)殖小區(qū)共計擁有配套農(nóng)業(yè)利用土地面積238.62萬畝，配套水產(chǎn)養(yǎng)殖水面面積12.45萬畝。根據(jù)對四川省6598家規(guī)模化畜禽養(yǎng)殖場和養(yǎng)殖小區(qū)的農(nóng)業(yè)配套情況進(jìn)行統(tǒng)計，有4006家規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖場和養(yǎng)殖小區(qū)有農(nóng)業(yè)配套污染物消納土地，有10家規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖場和養(yǎng)殖小區(qū)有配套污染物消納水產(chǎn)養(yǎng)殖，其余的規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖場和養(yǎng)殖小區(qū)無污染物消納農(nóng)業(yè)配套。

2264家規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖場和養(yǎng)殖小區(qū)建設(shè)有沼氣設(shè)施對污染物進(jìn)行無害化、減量化、資源化利用，4334家未建設(shè)沼氣生產(chǎn)設(shè)施。其中，1782家養(yǎng)殖場采用干清糞生產(chǎn)沼氣，940家養(yǎng)殖場采用水沖糞生產(chǎn)沼氣，458家養(yǎng)殖場采用干清糞和水沖糞工藝同時生產(chǎn)沼氣。

319家規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖場和養(yǎng)殖小區(qū)將養(yǎng)殖糞便完全轉(zhuǎn)化為有機肥， 6013家規(guī)?；B(yǎng)殖場和養(yǎng)殖小區(qū)未建設(shè)有機肥生產(chǎn)設(shè)施。其中，墊草墊料養(yǎng)殖方式生產(chǎn)有機肥的有91家，采用干清糞養(yǎng)殖方式生產(chǎn)有機肥的有522家，采用水沖糞養(yǎng)殖方式生產(chǎn)有機肥的有75家。

三種方式對污染物的去除效果見表3，從表3可以看出，有農(nóng)業(yè)配套消納土地、沼氣生產(chǎn)設(shè)施和有機肥生產(chǎn)設(shè)施的養(yǎng)殖場污染物削減率明顯高于無農(nóng)業(yè)配套消納土地、沼氣生產(chǎn)設(shè)施和有機肥生產(chǎn)設(shè)施的養(yǎng)殖場。

根據(jù)對四川省6598家規(guī)模化畜禽養(yǎng)殖場和養(yǎng)殖小區(qū)的統(tǒng)計調(diào)查，共有2264家規(guī)模化畜禽養(yǎng)殖場和養(yǎng)殖小區(qū)建設(shè)有沼氣設(shè)施對污染物進(jìn)行無害化、減量化、資源化利用。

在建設(shè)有沼氣發(fā)酵設(shè)施的規(guī)?；B(yǎng)殖場和養(yǎng)殖小區(qū)中，對氮磷營養(yǎng)物質(zhì)的削減幅度大小依次為：干清糞方式>水沖糞方式>無沼氣設(shè)施方式。

表3　四川省規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖場減量化、資源化、無害化處理方式污染物消減率

在存在生產(chǎn)有機肥的規(guī)?；B(yǎng)殖場和養(yǎng)殖小區(qū)中，對氮磷營養(yǎng)物質(zhì)的削減幅度大小依次為：墊草墊料方式>干清糞方式>水沖糞方式>無生產(chǎn)有機肥方式。

在四川省規(guī)模化養(yǎng)殖場和養(yǎng)殖小區(qū)中，使用糞便生產(chǎn)有機肥的企業(yè)污染物減排量巨大，特別是采用墊草墊料養(yǎng)殖方式和對氮磷營養(yǎng)物質(zhì)的削減優(yōu)勢明顯。然而，目前全省有91.13%的規(guī)?；B(yǎng)殖場和養(yǎng)殖小區(qū)不生產(chǎn)有機肥，未來在實現(xiàn)全省規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖的總量減排目標(biāo)時應(yīng)重點考慮采用這一控制手段。

3.3四川省畜禽養(yǎng)殖業(yè)末端處理工藝分析

(1)工藝類型

根據(jù)對四川省6598家規(guī)?；B(yǎng)殖場和養(yǎng)殖小區(qū)污染物處理現(xiàn)狀的調(diào)查，目前全省畜禽養(yǎng)殖業(yè)的末端處理工藝主要有：“直接農(nóng)業(yè)利用(還田、水產(chǎn)養(yǎng)殖)”、“厭氧處理”、“厭氧+農(nóng)業(yè)利用”、“厭氧+好氧”、“厭氧+好氧+深度處理”。

其中，“直接農(nóng)業(yè)利用”和“厭氧+農(nóng)業(yè)利用”工藝屬于綜合利用模式。畜禽糞便廢水經(jīng)厭氧消化產(chǎn)生沼氣回收利用，沼渣用來生產(chǎn)有機肥，沼液則用于還田和水產(chǎn)養(yǎng)殖，可使糞便得到多層次的資源化利用，最終達(dá)到糞污的“零排放”。綜合利用模式工程投資和運行費用較低，且可回收能源，適合于有較大的農(nóng)業(yè)消納面積的地區(qū)且存欄量較小(存欄量≤ 2000頭(以豬計))的養(yǎng)殖場。該模式遵循了生態(tài)農(nóng)業(yè)原則，具有良好的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。

“厭氧+好氧”和“厭氧+好氧+深度處理”工藝屬于治理達(dá)標(biāo)模式，主要針對周邊無足夠農(nóng)業(yè)消納面積的畜禽養(yǎng)殖場，多用于大、中城市的近郊區(qū)；或者存欄量(以豬計)10000 頭及以上的大型規(guī)模化養(yǎng)殖場。與綜合利用模式相比，治理達(dá)標(biāo)模式的工程造價和運行費均相對較高。

(2)工藝占比

四川省畜禽養(yǎng)殖場污染物末端處理方式見表4。

表4　四川省規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖場污染物末端處理方式一覽表

(3)處理效果

根據(jù)對四川省規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖場和養(yǎng)殖小區(qū)干清糞和水沖糞兩種養(yǎng)殖方式不同末端處理工藝的去除效果對比，發(fā)現(xiàn)綜合利用模式和治理達(dá)標(biāo)模式均可較好的去除大量有機污染物。采用治理達(dá)標(biāo)模式的末端處理工藝對氮、磷等營養(yǎng)元素物質(zhì)的去除效果顯著，尤其是“厭氧+好氧+深度處理”處理工藝對污染物的各項去除效率最高；而無處理和采用綜合利用模式的處理工藝對氮磷等營養(yǎng)元素的去除效果較低。四川省畜禽養(yǎng)殖場污染物末端處理方式效果見表5。

表5　四川省畜禽養(yǎng)殖場污染物末端處理方式效果一覽表

總體看來，各種末端處理方式對污染物的削減效果為：厭氧+好氧+深度處理>厭氧+好氧>厭氧+農(nóng)業(yè)利用>厭氧處理>農(nóng)業(yè)利用>無處理。

4　結(jié)　論

4.1根據(jù)2014年的環(huán)境統(tǒng)計數(shù)據(jù)對四川省6598家規(guī)模化養(yǎng)殖場和養(yǎng)殖小區(qū)的調(diào)查統(tǒng)計，與上年同期相比，四川省畜禽養(yǎng)殖業(yè)COD、總氮、總磷、氨氮產(chǎn)生量均有所增加，而排放量卻有所降低。成都市畜禽養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)生和排放的的COD和總氮量位居四川省21個地市州之首。

4.2四川省畜禽養(yǎng)殖業(yè)規(guī)?；B(yǎng)殖場COD去除率總體來說較高，統(tǒng)計的企業(yè)COD去除率均高于80%，但總氮去除率較低，大部分企業(yè)總氮去除率在40%以下。

4.3污染預(yù)防技術(shù)采用墊草墊料清糞方式的養(yǎng)殖場其COD、總氮、總磷及氨氮的削減率均最高，干清糞次之，水沖糞污染物減排效果最差。

4.4有農(nóng)業(yè)配套消納土地、沼氣生產(chǎn)設(shè)施和有機肥生產(chǎn)設(shè)施的養(yǎng)殖場污染物削減率明顯高于無農(nóng)業(yè)配套消納土地、沼氣生產(chǎn)設(shè)施和有機肥生產(chǎn)設(shè)施的養(yǎng)殖場。

4.5采用治理達(dá)標(biāo)模式的末端處理工藝對氮、磷等營養(yǎng)元素物質(zhì)的去除效果顯著，尤其是“厭氧+好氧+深度處理”處理工藝對污染物的各項去除效率最高；而無處理和采用綜合利用模式的處理工藝對氮磷等營養(yǎng)元素的去除效果較低。

[1]彭里.畜禽養(yǎng)殖環(huán)境污染及治理研究進(jìn)展[J].中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報, 2006, 14(2): 19-22.

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[7]李飛, 董鎖成.西部地區(qū)畜禽養(yǎng)殖污染負(fù)荷與資源化路徑研究[J].資源科學(xué), 2011, 33(11): 2204-2211.

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Analysis on Pollution Treatment Technology of Scaled Livestock and Poultry Breeding Farms in Sichuan Province

WEI Ya-li, TIAN Qing-hua, WANG Wei

(SichuanAcademyofEnvironmentalSciences,Chengdu610041，China)

Sichuan is the livestock and poultry breeding province in China. The livestock and poultry breeding industry is shifting from decentralized breeding towards large scale farming, and it has become one of the important water pollution sources and the main treatment target. According to environmental statistic data of Sichuan Province, this paper analyzed the pollution status and pollution treatment technologies of scaled livestock and poultry breeding farms. The result showed that there were 6598 scaled farms in Sichuan. COD removal rate was relatively high, which was higher than 80% in all farms, while TN removal rate was relatively low, which was lower than 40% in most of the farms. The pollutant removal rate were the highest when using bedding and padding mode, followed by dry collection mode, and then the manure cleaning by rinsing mode. The pollutant removal rate was higher when the farms own farmland, biogas producing facilities and organic fertilizer production facilities. The “anaerobic+ aerobic+ advanced treatment” treatment technology has the best removal efficiency on nutrient elements like nitrogen and phosphorus.

Large scale; livestock and poultry breeding; pollution status; pollution treatment technology

2015-05-29

韋婭儷(1986-)，女，四川攀枝花人，2012年畢業(yè)于美國密歇根州立大學(xué)環(huán)境地球科學(xué)專業(yè)，碩士研究生，助工，研究方向為水污染控制與防治。

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1001-3644(2015)04-0057-06