广州市规模化养猪场废水污染调查与防治对策探讨

2011-01-25蒋昕

四川环境 2011年2期

蒋昕

(广州市环境技术中心,广州 510055)

1 引言

随着农业经济结构调整与产业化步伐的加快,广州市养猪业发展迅速,生产水平不断提高,过去是以农家分散饲养为主,现在规模化集约化的商品养殖生产已占主要地位,根据广东省生猪生产发展总体规划,广州到 2012年生猪出栏量要达到 260万头,主要建设大型集约化规模生猪养殖场。养猪业的快速发展一方面满足城乡居民的对猪肉消费的需求,另一方面由于规模化养猪产生的粪便与污水更加大量与集中,所带来的大气、水体、土壤等环境污染问题会日趋严重,广州市农村生态环境及环境管理将面临很大压力,如何在合理发展养殖规模、调整养殖布局与方式的同时控制和削减污染物的排放,是广州市农村环境污染防治必须面对的问题。为此,我中心通过资料收集、专家咨询、走访座谈、现场踏勘等方法,在对广州七区 (县)存栏数≥500头以上规模化养猪场进行调查的基础上,根据养猪粪便和废水收集与处理的不同方式在全市筛选出 5家有代表性的养猪场作为调查对象对养猪废水进行现场监测,并在此基础上研究提出适合广州市规模化养猪场的污染防治对策。

2 广州规模化生猪养殖业现状

按照存栏数≥500头为规模化养殖的标准统计,目前广州市共有规模化生猪养殖场 974个,各区 (县)均有分布,其中增城的养猪场数量最多,约占总数的 55.6%,年生猪出栏数占广州总量的45.3%,其余各区中从化、白云、番禺、萝岗、花都养猪场的数量较为接近,各占广州出栏生猪总量的 10%左右。广州各区生猪养殖场分布情况见表1。调查中发现,为了运输方便,减少成本,广州的养猪场大多数建在人口较密集、土地占有量相对较少的郊区或者城郊结合部位。

表1 广州规模化生猪饲养场分布情况Tab.1 Distribution of scaled pig-farms in Guangzhou (个)

2.1 猪舍建筑形式

猪舍是猪场建筑的核心。经现场调查,除生产母猪和保育猪采用高栏框架猪舍外,目前广州市养猪场猪舍主要为传统型水泥地板猪舍与高位漏缝板猪舍两种形式,其中普通水泥地板形式的猪舍约占85%。水泥地板猪舍造价便宜,构造简单,但其冲洗猪舍的用水量是漏缝板猪舍的 2～3倍。

2.2 猪场清粪工艺

目前广州市规模化养猪场主要清粪工艺有水冲式和干清粪两种,水冲式占 75%,干清粪占 25%。两种方式在废水产生及资源利用方面存在较大差异,水冲式清污耗水量大,排出的水和粪尿混合在一起,粘稠度大,有机质浓度高,后续处理困难大,而且固液分离后的干物质肥料价值降低。干清粪工艺污水产生量少,干粪直接分离,养分损失小,肥料价值高,经过适当堆肥后,可制作出高效生物活性有机肥[1]。经实地调查,猪场工人为了操作方便,部分采用干清粪方式的猪场仍然进行水冲式清粪。

2.3 产污及污染治理状况

养猪场排放的废水主要来源于猪舍内地面清洁用水、冲粪水。各养猪场因生产方式、管理水平及污染治理工艺不同,产排污状况存在较大差异。根据重点调查和抽样调查的原则,选取 5家有代表性的规模化养猪场废水进行采样监测,其结果见表2、表 3。

2.3.1 废水中污染物的浓度

由表 2可见,养猪场产生的废水中含有高浓度难降解的有机物、氨氮及病原微生物等,远高于广东省《畜禽养殖业污染物排放标准 (DB44/613-2009)》中珠三角地区标准。废水中污染物浓度与清粪方式关系密切。水冲粪方式的养猪场废水中CODCr浓度约是干清粪方式的 2倍,NH3-N则为 4～5倍。

表2 不同清粪方式养猪场废水中污染物浓度Tab.2 Concentrations of pollutants in sewage from differentways of excrement clearance (mg/L)

2.3.2 废水与污染物产生量

依据监测废水中污染物的平均浓度,在文献检索基础上[2,3],结合走访踏勘、实地测量等方式取得的不同清粪方式的用水与排水系数,以广州市2007年年出栏数 250.8万头 (存栏数 135万头)为统计数据,计算得到全市规模化养猪场年排放污水量 862.3万 t,污染物产生量分别为：CODCr6.44万 t、BOD51.92万 t、SS 0.38万 t、NH3-N 1.07万 t、TP 877.32t。数量巨大的污染物若不经处理直接排放,必然对珠江流域的水体、土壤产生严重污染。

2.3.3 废水污染治理状况

据调查,广州全市养猪场主要有 3种污水处理方式,即 1.固液分离 +沼气池(或厌氧池)+好氧曝气池 +氧化塘 (或鱼塘);2.沼气池 (或厌氧池) +兼性塘 +氧化塘(或鱼塘);3.直接排入鱼塘。第一种工艺通过固液分离降低后续处理设施负荷,厌氧后增加好氧曝气设备,利用好氧菌降解有机物;第二种工艺利用厌氧充分降解有机物,厌氧后续充分利用兼性塘和氧化塘自然生物降解有机物和氨氮。各处理工艺处理效果的实测情况如表 3所列。

表3 养猪场废水 3种处理工艺的处理效果Tab.3 Effects of three kinds ofwastewater treatment on pig far ms (mg/L)

从表 3可看出,3种污水处理工艺的出水中CODCr、BOD5、SS基本达到广东省《畜禽养殖业污染物排放标准 (DB44/613-2009)》中珠三角地区标准,其中厌氧沼气池去除率为 80%左右,总去除率达 98%以上。部分猪场废水 NH3-N超标; TP、粪大肠菌群数超标,这与治理措施中没有脱磷、消毒措施有关,直接排入鱼塘的粪大肠菌群数显著超标,成为传播疾病的主要隐患。目前广州市存栏数＞5000头的养猪场 90%建有沼气池或厌氧池;500＜存栏数＜5000养猪场 50%建有沼气池或厌氧池;其余的规模化养猪场将粪污水经化粪池后或直接排入鱼塘或用于果林灌溉。

3 广州市规模化养猪场存在的问题

此次调查发现,目前广州全市基本未有现代化、环保化的规模养猪场,其生猪饲养方式、废水治理措施、生产管理等方面存在以下主要问题。

3.1 饲养方式相对落后

绝大部分养猪场采用普通的水泥地板猪舍,未从节水及减少排污的角度考虑从源头上控制污染。高位漏缝板猪舍等环保型、清洁型养猪方式在广州未得到很好的推广与普及。

3.2 污染治理措施不完善

3.2.1 未采用干清粪措施

绝大部分养猪场采用水冲式清粪方式,一方面增大用水量,另一方面由于粪便的排入导致污水有机质浓度高,增加污水处理设施负荷,污水处理效果不稳定。

3.2.2 粪污水直接排入鱼塘

部分养猪场的粪污水未经处理达到无害化要求而直接排入鱼塘,粪大肠菌群数严重超标,导致病菌通过水体传播,同时也对鱼塘中鱼类产生较大影响。尽管由于所监测的养猪场配套有较大面积的鱼塘,出水指标基本能满足相应排水标准,但在不利条件下,如鱼塘换水、暴雨时污水外溢等,将对周围环境产生不利影响。

3.2.3 氧化塘容量小

多数养猪场配套的氧化塘 (鱼塘)容量远远无法满足消纳养猪废水进行生物降解的需要,处理效果很差,许多氧化塘因粪便堵塞而停用,废水直接排放。

3.2.4 未充分利用沼气资源

广州全市约有 32%的养猪场没有设置粪污发酵沼气池,一些建有沼气池的养猪场将沼气用于食堂煮饭及取暖,剩余的排放,有的甚至未利用而直接排放,造成资源浪费。

3.3 生产管理水平差

据调查了解,大部分养猪场环保管理落后,没有专职人员管理污水处理设施,没有操作规程及运行记录,更没有在线监测系统。缺乏环境风险应急措施,难以应对突发性环保问题,如污水处理设施出现故障时的废水事故排放。此外,环境管理部门尚未对养猪场的设施运行进行监督管理,造成一部分处理设施处于闲置状态。

4 污染防治对策

针对广州市规模化养猪场目前存在的问题,结合广州的实际情况,从以下几个方面提出污染防治对策。

4.1 推行清洁生产工艺

(1)改变末端治理模式,从源头控制污染,推广采用节水型漏缝地板猪舍。

(2)强制推行干清粪方式。如将现有 75%采用水冲式清粪方式、存栏量 81万头的规模化养猪场全部改为干清粪方式,每年可减少排放废水 287万 t,削减各项污染物排放量 30%～60%。

4.2 养猪污水治理措施

养猪场污水处理有多种工艺技术,有些具有良好的处理效果,但因投资大、处理过程运行费用高,难以普及。根据本次调查监测和文献[4,5]查阅结果分析,从广州市土地资源日趋紧张的实际出发,考虑环保及经济效益,存栏量 5000头以下的中小型养猪场建议采用猪场污水→集水池→固液分离机→厌氧沼气池→沉淀池→兼性塘→氧化塘 (或鱼塘)模式;存栏量 5000头以上的大型养猪场建议采用猪场污水→集水池→固液分离机→厌氧沼气池→好氧曝气池→沉淀池→氧化塘 (或鱼塘)模式。猪场建设沼气池,既对废水进行处理,又可利用厌氧产生的沼气发电,供给污水处理设备或用于生活,节约成本。

猪场氧化塘 (或鱼塘)的设计规模应能满足实际处理废水的需要,据有关文献[1],60～100头猪产生的废水需配置 1hm2鱼塘来降解。水产品种结构、养殖密度与捕捞计划、塘水肥瘦、养殖季节、养殖地区气候、水质管理方法等均对“猪 -鱼”比例的配置产生影响。