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畜禽污染现状与综合利用方式探究
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  • 发表时间:2017-09-05 07:02

近年来随着国家对畜牧业扶持力度不断加大,我国畜禽养殖场规模不断加大,但畜禽养殖企业规模参差不齐,粪污处理设施不完善,畜禽污染问题日渐突出。随着《畜禽规模养殖污染防治条例》等有关法律法规和政策的出台,在建设环境友好型养殖企业的发展要求下,各地相关部门重视养殖场的粪污污染问题,在资金、技术上都给予了很大的支持。文内就目前我国部分养殖场的粪污处理现状和对环境的主要影响进行了介绍,并在此基础上对养殖场固体粪污及废弃物处理给出了综合性的解决方案,以期实现资源的合理利用,建设生态环保型畜禽养殖场。

  1 养殖污染现状

  随着农村产业结构调整,畜禽养殖业发展迅速,畜禽粪污排放量巨大。传统农牧结合方式不足以消纳畜禽产生的粪污,加之农业政策与环境政策脱节,缺乏相应的技术指导与资金扶持,导致畜禽粪污不仅得不到充分利用而且造成环境污染。据2010年第一次全国污染源普查公报,我国农业污染物排放主要来源于畜禽养殖业,其中化学需氧量(COD)、总氮(TN)、总磷(TP)排放量分别达到1 268.26 万t、16.04 万t、102.48万t,占农业污染物排放总量的96%、56%和38%,畜禽养殖产生的COD和氨氮排放量占全国COD和氨氮排放量的41.9%和41.5%。据全国规模化畜禽养殖业污染情况调查技术报告结果表明,我国60%的养殖场缺乏干湿分离设施,而且对于环境治理的投资力度不足,80%左右的规模养殖场缺乏必要的污染治理设施及投资。

  2 畜禽污染对环境的主要影响

  畜禽养殖污染主要是畜禽粪尿排泄物、病死动物尸体及养殖废弃物对环境造成的污染。畜禽粪尿排泄物中不仅含有大量氮、磷(P)等有机物而且粪尿厌氧分解能够产生硫化氢、氨、酰胺类、胺类和吲哚等有毒有害气体。粪污中含有的大量大肠杆菌、寄生虫卵等病原微生物,易造成疫病传播;而饲料添加剂的不合理使用,更易造成抗生素、抗菌素氧化剂、激素等药物残留和汞、镉、锰(Mn)、铜(Cu)、锌(Zn)等重金属污染。

  2.1 对土壤的影响

  农田土壤生态系统具有一定的自我消纳能力,合理适度地施用畜禽粪肥,不仅可以改善土壤结构,提高土壤肥力,增加土壤有机质,更有利于促进农作物的生长,提高产量,形成土壤生态系统自然良性循环。养殖环节中,饲料中往往添加较高含量的P,及Cu、Zn、Mn 等微量元素,这些元素一小部分被动物肠道吸收,大部分随粪便排出,如果不加以处理直接大量排入农田,不仅容易造成农田土壤营养富集,还会引起土壤中溶解盐的积累,使土壤盐分增高,从而影响植物的生长。

  2.2 对水体的影响

  养殖环节中废水来源于养殖过程中畜禽自身产生的粪尿、冲刷圈舍用水以及没有实施雨污分流的雨水,这些污水如不经过净化处理,通过直接排放或逐渐渗透等方式,就会对地表水和地下水造成污染。粪污中含有的大量COD、氨氮、P等营养元素能够导致水体富营养化,溶解氧不足,严重时会改变地表水的理化性质和生物群落组成,导致水体中固体悬浮物、有机物和微生物含量升高,水体变黑、变臭。

  2.3 对大气的影响

  畜禽养殖对大气的影响主要包括动物本身产生的气体(甲烷、二氧化碳等)、畜禽粪便发酵产生的气体(氨气、硫化氢等)以及养殖造成的粉尘和微生物污染。畜禽特别是牛、羊等反刍类畜禽能够产生甲烷、二氧化碳等温室气体。粪便厌氧发酵也能够产生大量氨气和硫化氢等刺激性气体,而长时间不对其进行净化处理,这些气体又会发生一系列化学反应,产生甲基硫醇、二甲基硫醚、二甲胺等多种恶臭气体。圈舍粉尘和微生物主要会导致养殖场周边大气中可吸入颗粒物增加,同时粉尘可携带多种微生物,并为微生物提供营养和庇护,延长其生存时间。

  2.4 对人畜的影响

  畜禽粪污对人畜的危害主要包括气味、病原微生物、细菌和寄生虫等。养殖场的氨、恶臭等刺激性气体容易刺激呼吸道黏膜,引起人畜的呼吸系统疾病。粪污中大量的病原微生物、寄生虫卵及滋生的蚊蝇,通过粪污的露天堆放扩散、渗入或排入地下水体等多种方式,导致环境中病原种类和数量增多,出现病原菌和寄生虫的大量繁殖,造成人畜传染病的蔓延,甚至引发公共健康问题。

  3 畜禽污染综合处理利用模式

  畜禽粪污治理原则应遵循减量化、无害化和资源化利用的思路,从源头上减少畜禽自身排泄物、控制已排泄粪污体积的外源增加,对粪便、污水、空气进行无害化治理,达到粪污无害化、资源化利用的目的。以养猪场为例,目前我国养猪场受养殖规模、养殖地域等限制,主要采取干清粪、水冲粪、水泡粪和生态养殖法4种清粪方式,4种方法各有利弊,粪污综合处理模式也略有不同。

  3.1 能源生态型综合利用模式

  能源生态型综合利用模式适宜养殖规模不大且养殖场位于适养区,远离村庄、河流,周边环境容量大,有足够的土地或水面消纳沼液、沼渣。畜禽养殖污水经厌氧消化处理后采用种养结合,作为农田液肥综合利用,粪污实现零排放,达到生态综合利用目的;厌氧过程中产生的沼气进行发电、燃气或加工为新能源汽车燃料,实现能源综合利用。根据综合利用目的不同能源生态型综合利用模式又可以分为粪污全部厌氧发酵和粪污干湿分离单独发酵两种方式。

  3.1.1 粪污直接发酵

  粪污直接发酵综合利用方式较为简单,以粪污全部综合利用为目的,与传统粪污直接还田、还牧、还林相比,粪尿连同污水经过预处理后,一起进入厌氧反应器,进行厌氧发酵,产生的沼气经净化后进入贮气罐贮存用于能源发电等,沼液作为肥料直接用于灌溉或经加工制成液态有机肥,沼渣进行堆肥发酵或还田处理,全过程实现资源能源利用。

  3.1.2 粪污分离发酵

  粪污分离发酵综合利用方式在预处理时增加了粪污的干湿分离,主要以污染物的减排为目的,更加适用于干清粪类型的养殖场,固体粪便、废水分别处理,废水进入水解酸化池和厌氧反应池后产生沼气,经净化后进入贮气罐,沼液可直接用于灌溉施肥或制成液态有机肥,固体粪便和沼渣进行堆肥发酵生产高档有机肥或粗放还田利用。

  3.2 环保达标型综合利用模式

  环保达标型综合利用模式适宜于养殖场周边环境容量有限,没有足够的农田、林地用于消耗沼液、沼渣等排放物,养殖场位于环境敏感地带,水域较多,且环保要求较高的地区。畜禽污水有机负荷较高,COD、氨氮、悬浮物等含量很高,降解难度较大。目前利用较多的是采用厌氧工艺结合沼气工程,采取厌氧+自然处理、厌氧+好氧处理、或者两者结合综合利用,实现去除粪污COD的同时,达到脱磷、脱氮资源有效利用和达标排放的效果。

  3.2.1 厌氧+自然处理

  厌氧+自然发酵处理工艺模式适用于水体较多的地区,在我国南方地区应用普遍,养殖场粪污经固液分离后,固体堆肥发酵或还田利用,液体进入沉降池沉淀,经预处理后进行厌氧发酵,发酵后的污水排放到三级稳定塘等自然处理系统,对COD等物质进行降解,最后进入人工湿地,达标排放。该套工艺模式占地较大,但成本低,不需要额外耗能,简单易操作,较适宜中小型规模养殖场。

  3.2.2 厌氧+好氧处理

  厌氧+好氧发酵处理工艺模式适用于占地较小,环保要求高的地区,养殖场粪污首先进行固液分离,污水经厌氧发酵沉淀,进行好氧曝气处理,然后再进入氧化塘等自然处理系统,最后达标排放,有时根据畜禽粪污来源不同,固液分离后还需进行短程硝化反硝化,再进行好氧处理。这种处理模式在好氧处理过程中需要消耗大量氧气,运行成本高,耗能大,较适宜大中型养殖场或养殖区使用。

  4 畜禽粪污治理建议

  4.1 加大宣传,普及环保养殖理念

  随着绿色发展方式的提出,环保的概念深入人心,但在养殖场的实际发展中,养殖户对环保养殖的重视程度远远不如对经济效益的追求力度,“重生产效益,轻粪污处理”的现象普遍存在,其根本原因仍在于养殖人员对环境保护和粪污处理的重视程度不够,没有树立正确的养殖理念和粪污资源化利用意识,因此,加大环保养殖宣传尤为必要。

  4.2 进一步改善配套基础设施

  我国推广规模化养殖以来,养殖设施虽然有了极大改善,但粪污处理设施并未能够得到配套发展,粪污处理设施落后,一些养殖场虽然进行了粪污集中处理,但收集池和氧化塘等往往没有防渗膜,粪污渗入地下,造成土壤和地下水污染。此外,一些陈旧、小规模养殖场基础设施老化、简陋,雨污无法得到有效分离,大多直接排入河流。因此,进一步增强科技创新,改善配套粪污处理设施刻不容缓。

  4.3 加强种养循环体系建设

  养殖场在进行选址时,有关部门应予以指导,在适养区的基础上,应充分考虑粪污排放量与土地承载能力,达到种养结合的目的,减少环境污染,提高经济效益。粪污经过发酵后形成的沼渣、沼液最终仍需要排入农田处理,但目前来看,大部分养殖场缺乏足够与之相配套的农田用地,导致即使养殖场粪污经过发酵等处理后,沼液、沼渣仍要排入河流的现象,造成环境污染。

  4.4 试点建设标准化畜禽粪污处理厂

  针对养殖场单独建设粪污处理设施投入较大,设备建成后不能有效利用和稳定运行问题,有条件的地区,建议在养殖场或养殖小区附近集中建设标准化的粪污处理厂,通过政府补贴,养殖户与企业签订协议,配套建设污水连接管道,实现养殖小区内多家养殖场粪污集中处理,达到资源化利用的目的。

  5 展望

  畜牧业的健康发展关乎国计民生,畜禽养殖污染日益成为制约畜牧业发展的瓶颈之一,如何有效地处理养殖场粪污问题应引起足够的重视。只有养殖前充分考虑粪污排放,实现种养结合,降低环境污染,才能提高养殖综合效益;只有养殖中尽量减少污染物的排放,才能减少粪污治理投入;只有养殖后因地制宜,选择适宜的综合利用方式,才能真正实现粪污资源化和无害化。

 
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