规模化畜禽养殖业污染的危害及防治对策

2016-03-11赵希智陈励芳朱旭鑫

甘肃畜牧兽医 2016年15期

关键词：养殖业粪污资源化

赵希智，陈励芳，朱旭鑫

（甘肃省畜牧业产业管理局，甘肃兰州　730030）

规模化畜禽养殖业污染的危害及防治对策

赵希智，陈励芳，朱旭鑫

（甘肃省畜牧业产业管理局，甘肃兰州730030）

畜禽粪便污染防治是一项综合技术，是关系我国畜禽养殖业可持续发展的重要因素。本文分析了甘肃省规模化畜禽养殖业污染现状，畜禽养殖业对环境污染的影响，提出了畜禽养殖业污染防治基本思路，污染防治对策和污染防治配套技术，以及研究动态。

养殖业；规模化；畜禽粪便；污染防治；处理技术；综合利用

近年来，我国畜禽养殖业发展迅速，在保障城乡畜禽产品供应、促进农业增效、农民增收、活跃农村经济方面发挥了重要作用。但随着畜禽规模化养殖业的不断发展，畜禽养殖废弃物排放量也大幅增加，对区域环境安全构成威胁。因此，积极促进对畜禽粪便进行减量化和无害化处理，资源化利用，防止和消除畜禽粪便污染，对于保护城乡生态环境，推动现代农业和循环经济发展，提升农产品质量安全具有十分积极的意义。

1　畜禽养殖业污染与治理现状

1.1畜禽养殖场情况

据不完全统计，2014年甘肃省共有各类规模养殖场6 510个，其中：饲养繁殖母牛100头以上或年出栏肉牛200头以上的肉牛养殖场900个，存栏牛28.3万头，出栏牛29.4万头；饲养繁殖母羊200只以上或年出栏肉羊500只以上的养羊场3 375个，存栏羊283.7万只，出栏羊235.5万只；饲养基础母猪100头以上或年出栏生猪500头以上的养猪场1 170个，存栏猪113.4万头，出栏猪219.2万头；存栏蛋鸡5 000只以上或年出栏肉鸡10 000只以上的养鸡场826个，存栏鸡2 272万只，出栏鸡2 349.8万只；100头以上的奶牛养殖场158个，存栏奶牛12.6万头；特种养殖场81个，主要包括皮肉兔、骆驼、马、驴、鹿、珍禽等。

1.2畜禽排泄粪尿量

据测算，2013年甘肃畜禽养殖粪便总量3 334万 t，尿液总量2 454万t，分别占全国的3.54%和2.66%。其中：规模养猪场排泄粪尿量为806万t，奶牛养殖场排泄粪尿量为386万t，规模肉牛场排泄粪尿量为3 242万t；规模养羊场排泄粪尿量为1 307万t；规模养鸡场排泄粪尿量为47万t。

1.3畜禽粪污治理情况

甘肃省政府于2007年印发了《甘肃省畜禽养殖场养殖小区建设规范暨备案管理办法》，积极推进畜禽养殖场、养殖小区粪便等废弃物的无害化和减量化处理，资源化利用。同时在千头以上奶牛养殖场、肉牛养殖场和万头以上养猪场，实施以沼气工程为纽带的建设项目，并在全省规模养猪场和奶牛养殖场，实施以改造提升粪污处理设施为主要内容的标准化养殖场项目建设，积极研究推广畜禽粪污处理利用的“种养结合、循环利用、集中处理”三种模式，有力促进了养殖场粪便污染防治力度。据平凉、天水、定西、白银、临夏等5个市州调研，畜禽粪污处理与利用率在70%以上。

2　畜禽养殖业粪污对环境的危害

2.1传播“人畜共患病”

据资料报道，全世界约有“人畜共患疾病”250种，我国共有“人畜共患疾病”120多种，其中：由猪传染的有25种，由禽传染的24种，由羊传染的25种，由牛传染的26种，马传染的13种。家畜家禽粪便及排泄物是这些传染病的主要载体［1-3］。

2.2造成空气质量下降

在微生物的作用下，畜禽粪便发酵产生大量的二氧化硫、氨气、甲烷、粪臭素、二氧化碳等有害气体，可达230多种。动物与尿液、粪便、污水等释放的恶臭，不仅会造成畜禽的应激，影响其生长发育，降低畜产品质量，而且会影响畜禽养殖场周围的空气质量，危害饲养人员和周围居民的身体健康。

2.3造成水质下降

饲养场污染物若不经处理，排入水流缓慢的水中（河流、水库、塘堰、田地），将导致水体难以再净化和恢复的“富营养化”。过量进入耕地，会破坏土壤并污染地下水。

2.4危害农田生态

高浓度的畜禽养殖污水长期用于灌溉，会使作物徒长、倒伏、晚熟或不熟，造成减产，甚至毒害作物出现大面积腐烂。此外，高浓度污水可导致土壤孔隙堵塞，造成土壤透气、透水性下降及板结，严重影响土壤质量［2，4，5］。

3　畜禽养殖业污染防治的基本思路

畜禽养殖业污染防治应遵循“资源化利用、减量化处置、无害化处理、生态化发展、低廉化治理、产业化和规模化防治。”的原则，力求从源头减少污染，最大限度地实现养殖业废弃物的资源化和综合利用。根据养殖场（区）的具体情况，采取不同的技术模式，兼顾环境效益和经济效益，提高项目的投资收益率，以较低成本解决环境污染，推动新型生态养殖模式的健康发展。

资源化利用是粪污处理的核心。主要是对粪污进行无害化处理后，将粪便作为种植业生产的有机肥资源，用于粮、草、果、菜、林。将尿液污水用于改良土壤，实现资源化利用的综合性和多样性。

减量化处置是粪污处理的手段。在畜禽饲养生产中，通过多种途径。实施“雨污分离、干湿分离、粪尿分离”等手段消减污染物的排放总量。减少处理和利用难度，降低处理成本，为提高资源化水平创造条件。

无害化处理是粪污处理的前提。禽畜粪便中含有大量的有害微生物，在利用前须经过无害化处理，以减少对环境和人畜健康的威胁。主要通过化粪池、沉淀池、防渗堆粪场、发酵池等设施，对粪污进行除臭、灭菌后，再进行种养业利用。

生态化发展是粪污处理的目标。将畜牧业回归农村，促进种植业和畜牧业紧密结合，以农养牧、以牧促农，实现生态系统的良性循环，是解决畜禽养殖污染的主要途径之一，加强农牧结合，又可为绿色食品及有机食品的生产提供基础保证。

低廉化治理是粪污处理的基本要求。在资源化和减量化的前提下使用高效、实用、廉价的治理技术。才能真正实现畜禽养殖业的经济发展与环境保护的双赢。

产业化和规模化发展是粪污处理的方向。为专业化处理与利用畜禽养殖粪污提供条件，并提供优质肥料，是畜禽养殖污染防治的发展方向。

4　畜禽养殖业污染防治对策

4.1前期防制对策

合理选址、科学规划、适度规模养殖是防止畜禽养殖业污染的重要途径。畜禽养殖场的选址应远离人口稠密区，尤其是城市和交通运输方便、经济相对发达的地区和环境敏感区，实现畜牧业从城市到农村的转移。畜禽养殖场的选址，应坚持农牧结合、种养平衡原则，严格控制单位耕地面积的畜禽饲养量。新建、改扩建的畜禽养殖场，其生活区、管理区、生产区、废弃物处理区之间功能明确，彼此独立。养殖场的排水系统应推行雨污分离，污水系统采取明沟布设。采用水冲粪、水泡粪湿法清粪工艺的养殖场，应改为干法清粪工艺［6］。

4.2饲养期中控制对策

节约用水，减少液体肥和污染物排放总量。通过营养调控降低畜禽对有毒有害物质的排出量。如饲料中使用合成氨基酸，降低粪尿中氮的排出量。使用植酸酶，可以降低粪尿中磷的排出量。使用除臭剂，可降低有害气体的产生。

4.3粪便、畜禽场污水、臭气处理对策

4.3.1固体粪便的处理与利用物理处理技术。主要包括自然干燥、加温烘干、机械干燥、热喷处理等技术，利用前须先进行除臭、灭菌、脱水等处理。干燥后的粪便可用作饲料、垫料、燃料、肥料等，也可加工成颗粒肥料、鱼类饵料等［1，3-4］。

化学处理技术。在畜禽粪便中加入化学试剂，如福尔马林、氢氧化钠、丙酸等达到杀菌效果［1，3-4］。

好氧发酵技术。在供氧条件下，微生物迅速繁殖，使物料温度升高至70～80℃，粪便中的有机物氧化分解，放出H2S、NH3等气体，使非蛋白氮转化为可消化氮［7，8］，因而，发酵可得到无臭、无虫（卵）及病原菌的优质有机肥。如鸡粪的槽式好氧发酵是处理粪便行之有效的方法之一。

厌氧发酵技术。主要用于沼气生产，又叫沼气发酵技术。是在厌氧细菌的同化作用下，有效地把畜禽粪便中的有机质转化，最后生成具有经济价值的甲烷及部分二氧化碳，即可作为燃烧及发电使用，且沼渣可以作为动物饲料或土地肥料，沼液还可以作为农作物的营养液［7，8］。因此，沼气化利用是具有多种功能、生物质资源循环利用一种生物技术，不仅适合于工厂化大规模生产的畜禽，而且适合于小规模的家庭养殖。

堆肥技术。是在人工控制水分、碳氮比和通风条件下，通过微生物作用，对固体粪便中的有机物进行降解，使之矿质化、腐殖化和无害化的过程，是好氧发酵技术之一。堆肥过程中的高温不仅可以杀灭粪便中的各种病原微生物和杂草种子，使粪便达到无害化，还能生成可被植物吸收利用的有效养分，具有土壤改良和调节作用［1，7，8］。

食物链“增益”技术［3，4］。是通过选定特定生物种群，对人类生产中产生的废弃物（畜禽粪便、生活、工业废水、生活垃圾等）中的物质能量进行富集，富集产品提供给食物链生产环，作为补充，以增加生产环效益的方法。在畜禽养殖生产过程中加入一个“增益环”，即利用畜禽粪便养殖蝇蛆、蝇蛹、蚯蚓、水蚕和培育浮游生物等，再将这些生物用作食料养鸡养鱼，可提高粪便利用率及利用的安全性，是间接利用畜禽粪便作饲料的一种方式。

栽培食用菌。畜禽粪便栽培食用菌是以经处理过的畜禽粪便作为培养基进行种植香菇、蘑菇等食用菌，使畜禽粪便达到无害化处理的目的。研究表明，使用经处理过的鸡粪作为栽培蘑菇的培养基材料，生长的蘑菇整齐，且与作物秸秆作为培养基材料生长的蘑菇相比平均高出4 cm。在香菇生长的培养基材料中添加15%的发酵后的牛粪，可以大大提高香菇的产量。畜禽粪便作为栽培食用菌的培养基，不仅可以带来额外的经济效益，而且使畜禽粪便得到无害化处理［9，10］。

综合利用技术。将各种资源化技术组合起来，提高废物利用处理效率。目前常用的方法是立体养殖，它是在单位土地面积上，充分利用地面空间或水域从事养殖业，是资源的多层次综合利用，大幅度提高养殖业经济效益的良好措施［3，7］。近年来，人们已近在水域条件好的地区开始了高效立体养殖。

4.3.2畜禽场污水的处理方法与利用固液分离与理化处理系统。处理流程：固液分离→沉淀→气化→酸化→净化→鱼塘→灌溉农作物。这种处理系统基本可将污水净化到排放标准得到综合利用。但处理工艺流程较长，占地面积大，工程投资费用高［1，3］。

厌气池发酵处理系统。处理流程：畜舍排出的粪水→厌气池→沉淀池→净化池→灌溉农作物。此处理系统能使厌氧发酵生产的沼气作为能源。此种处理系统，能使养殖场排出的粪水化学需氧量（COD）浓度达到国家排放标准，同时可充分厌氧发酵生产沼气作为能源［7，8］。

土地处理系统。是将污水有节制的投配到生长有植物的土壤表面，在土壤－植物系统中经历自然的物理、化学和生物学的作用，将污水进行处理的系统。主要包括物理的过滤、吸附、化学反应和化学沉淀，以及微生物代谢作用的有机物分解等，按其运行方式不同，可分为自然湿地系统和人工湿地系统［1，3］。

4.3.3臭气的控制技术去除臭气的方法吸附法。向粪便投放吸附剂减少气味的散发。常见的有沸石、膨润土、锯末、蒿属植物等［1，3］。

化学除臭法。化学除臭剂可通过化学反应（如氧化）作用把有味的化合物转化成无味或较少气味的化合物。除了通过化学作用直接减少气味外，一些氧化剂还起杀菌消毒作用。常用的化学氧化剂有高锰酸钾、重铬酸钾、硝酸钾、双氧水、次氯酸盐和臭氧等［1，3］。

生物脱臭法。它是一种利用微生物分解恶臭物质使其无臭化、无害化的处理方法，因此也叫微生物除臭法。生物除臭法按处理方式分有生物过滤法、生物洗涤法、生物滴滤法等；按填充材料分有土壤除臭法、珍珠岩棉除臭法、堆肥除臭法、活性污泥除臭法、泥炭土除臭法和锯末除臭法等。生物脱臭法具有所需设备简单、处理效率高、无二次污染、操作简单、费用低等特点，已成为许多国家畜禽臭气治理的一个发展方向［11］。

构筑防护林。在养殖场的周围种植防护林，可以降低风速，防止气味传播到更远的距离，减少臭气污染的范围；防护林还可降低环境温度，减少气味的产生与挥发。树叶可直接吸收、过滤含有气味的气体和尘粒，从而减轻空气中的气味。树木通过光合作用吸收空气中的CO2，释放出O2，可明显降低空气中CO2浓度，改善空气质量［3］。

5　研究进展与展望

20世纪90年代后期，世界各国致力发展有机农业，取得了较好的经济、环境和社会效益，实现了农业可持续发展。近年来，我国积极发展绿色食品生产生态农业，对有机肥的需求量极大。而利用畜禽粪便生产有机肥，既解决环境污染，又为发展绿色食品生产提供了基本条件，这为生态农业及有机肥产业兴起带来新的契机。

我国养殖业与养殖环保都历经了一段发展，不仅规模化养殖业取得了迅猛发展，养殖业环保技术也取得了明显进步，但随着自然资源环境变迁，加上产业、社会、经济的发展变化，暴露出来的根本性问题也很突出，包括养殖布局与农地资源不匹配、技术单一、管理体系不健全、监管不充分等。未来养殖业污染问题的解决，需要依法提高养殖环保门槛，扭转治污与经营观念，按区域、分步骤构建我国大农业一体化的资源循环利用与污染防治体系，发展先进、适用的技术，才能从根本上实现畜牧业健康、长期、有序的发展［12］。

当前畜禽养殖污染已成为农业面源污染的重要来源，畜禽粪便污染治理是一项综合技术，是关系着我国畜禽业发展的重要因素。未来研究的重点是：加强对畜禽粪便生态还田技术、生态养殖模式和种养结合等新思维的探索实践，研发畜禽粪污肥料化、能源化利用技术，畜禽粪污综合利用模式、畜禽养殖粪污收集环节等工艺。力争2020年规模养殖场配套建设粪污处理设施比例达75%以上，畜禽粪污基本实现资源化利用。努力实现畜牧业生产与生态环境保护“双赢”，走产出高效、产品安全、资源节约、环境友好的现代畜牧业发展道路。

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（编辑：高真贞）