长江中游水网地区生猪养殖粪污污染治理利用技术调查分析

张怀志，李全新，周振亚

（中国农业科学院农业资源与农业区划研究所，北京 100081）

长江中游水网地区生猪养殖粪污污染治理利用技术调查分析

张怀志，李全新，周振亚

（中国农业科学院农业资源与农业区划研究所，北京 100081）

为编制《南方水网地区生猪养殖布局调整优化的指导意见》，农业部畜牧司组织了长江中游江西、湖南、湖北3省水网地区生猪养殖情况调研，文章是这次调研的部分成果，主要介绍了调研区域生猪养殖粪污治理技术模式以及存在的主要问题，并提出了相应的建议。

水网地区 生猪 粪污治理 调查与分析

随着我国经济的高速发展和居民生活水平的日益提高，我国居民肉蛋奶需求量不断提高，畜禽养殖数量也随之增加。据统计2014年我国生猪出栏达到7.16亿头，在畜禽养殖数量不断增加的同时，由于受劳动力成本、配套的耕地面积、运输成本、堆肥成本等多种因素的影响，我国畜禽养殖废弃物资源化利用率不足50%，大量的养殖粪污进入水体，成为水体富营养化的一个重要因素。2010年全国第1次农业污染源普查结果显示，畜禽养殖业粪便年产生量达到2.43亿t，COD和氨氮排放量分别达到1 184万t和65万t，占全国总排放量的比例分别为45%和25%。畜禽养殖业的环境污染已成为限制畜禽养殖业持续健康发展的关键因子。为实现畜禽养殖业健康可持续发展，增加农民收入，促进生态文明建设，建设“资源节约型、环境友好型”社会，农业部畜牧司组织开展了我国重点水网地区生猪养殖业粪便处理利用情况调查，长江中游地区江西、湖南、湖北3省水网密布、湖泊众多，同时又是我国重要的生猪养殖区，2014年3省生猪出栏量为全国的18.7%，被列为重点调查区域，该次共调查3省18个县28家企业。

1 长江中游水网地区生猪养殖粪污污染治理主要技术模式

本着“资源化、生态化、无害化和减量化”原则，调查区域生猪养殖粪污污染治理技术分为3个层面：（1）合理进行养殖场规划布局，即开展禁养区、限养区、可养区划分，从源头上控制生猪养殖粪污污染。（2）养殖过程管理技术，即粪便收集技术，主要包括以下技术：两分技术即“干湿分离、雨污分离”，干清粪技术和生物发酵床技术。（3）末端治理技术，即畜禽粪便处理技术，该层面技术又细分为：①资源化利用技术，畜禽粪污中含有大量有机物、矿质元素、腐殖质等，是很好的种植业生产、能源以及饲料资源，不应总是将其视为废弃物；该技术可分为集中收集处理技术、种养结合技术、循环利用技术等；②生态处理技术；③粪污工厂化处理达标排放技术。必须指出的是，生产实践中生猪养殖企业通常采用的是上述数种技术的组合，很少使用单一技术。

1.1 养殖场合理规划和养殖过程管理

调查发现，养殖废弃物治理技术3个层面中，3个省都强调了进行禁养区、限养区、可养区（3区）的划分，但都没有省级划分技术方法，而是将3区划分的主动权交给各个县市区，目前湖南省有96个县市区已制订3区划分方法并完成划定工作，所有被调查的县区都出台了禁养区、限养区、可养区详细划分技术方法。在养殖过程处理技术层面，基本实现了两分技术和干清粪技术，但生物发酵床技术应用较少，其中江西省吉安市安东养殖场、农飞生态农庄是应用生物发酵床技术的典型代表。

1.2.1 集中收集处理利用技术

此种技术一般为有机肥（有机无机复混肥）企业所采用，主要是对一定半径内养殖场产生的粪便进行集中处理。在养殖场应用干湿分离工艺产生固体粪便的基础上，有机肥（有机无机复混肥）企业收集运输粪便，再添加秸秆、木屑、酒糟、食用菌菌渣等物料，采用自然堆肥、机械翻堆堆肥、条垛式主动供氧堆肥等堆肥技术进行堆制，再将发酵腐熟的堆肥制作成商品有机肥或者再加入化学肥料等制成有机无机复混肥。该技术的优点是生猪养殖企业无需就地消纳生猪养殖所产生的固体废弃物或者沼渣，仅需承担污水处理费用；缺点是要求区域内养殖业达到一定规模且分布较为集中。江西省新干县怡农生物有限公司，年收集处理畜禽养殖粪便15万t以上，生产有机肥5万t以上。湖南长沙县鑫广安公司在全县建设2个有机肥预处理中心，广泛收集全县中小养殖户生产过程中产生的干粪。湖南常德红花园肥业科技有限公司建设生物菌有机肥发酵基地6处先行处理畜禽养殖场粪便，年处理畜禽粪便60多万t，最终在集中生产有机肥（有机无机复混肥）。

1.2.2 种养结合利用技术模式

种养结合原则是有关养殖粪污治理的各种规范共同坚持原则。此种技术模式与集中收集处理利用技术不同之处是种植大户（合作社）直接从生猪养殖企业处收集养殖粪污，堆放在田间地头，粪污在具有防雨顶棚和防渗性能的储存池中发酵腐熟，待作物需要时，从发酵池中泵出，直接作为肥料施用。此法主要优点是：生猪养殖企业仅需具备一定的粪污贮存设施，不需要配套足够的消纳粪便的土地，更不需要承担高额的粪污处理费用，有效地解决了生猪养殖企业缺少配套消纳粪污耕地的问题。此法的缺点是，生猪养殖企业（合作社）周围一定半径内要有一个规模化的种植大户（合作社），并与种植大户（合作社）建立良好的对接关系。如仙桃市三伏潭镇有镇农委牵头，全镇畜禽养殖场统一配套建设干粪储存池、粪水收集池等，做到干粪、粪水分类储存；由该镇的芦湾村华新蔬菜专业合作社成立清污服务公司，负责定期收集全镇畜禽养殖场粪污并建设污水储存池、田间中转池和田间输送管道等，粪污经发酵处理后用于蔬菜基地，粪污收集运输费用由镇政府按照一定金额从养殖户手中收取；再如仙桃市胡场镇阿尔迪有机农业生态园收购周边10 km范围内畜禽粪污，发酵处理后作为生态园的优质有机肥，粪污收集运输费用由公司独自承担。

图1 生猪粪便饲料化与肥料化综合利用技术模式

1.2.3 循环利用技术

（1）以沼气工程为纽带的循环利用技术模式。该模式是推广应用最为广泛、有效的技术模式，是种养结合利用技术模式的另一种表现，一般为种养结合的家庭农场或者拥有（土地流转）较大种植业基地的生猪养殖企业所使用。生猪养殖企业多采用干湿分离（为提高产气量，也有粪污一起收集），雨污分离；再利用沼气工程（工艺流程可参见相关文献），将生猪粪污进行厌氧发酵处理，产生的沼气供场内或周边农户取暖、照明、做饭，沼渣、沼液做农田、经果林的基肥和灌溉用水，适时施用；沼渣制作有机肥还田，最终实现粪污循环利用。优点是资源循环利用率高，促进了农村新能源产业发展，改善农村居住环境；缺点是必须考虑到土地的消纳能力，需配套相应面积的农田或经果林地。湖南省岳阳县枫树湾畜牧有限公司存栏生猪1.5万头，高标准建设了1 200 m3的大型沼气工程，并辅之以太阳能增温系统，沼渣、沼液直接作为肥料供应产区周边3 km内的葡萄园、有机菜地和有机茶叶生产外，剩余的沼液、沼渣分别制造液体肥料、固体肥料销售。湖北省宜都市高坝洲镇的彭兵猪场采用猪沼果模式、姚家店镇向光新猪场采用猪沼茶模式。

（2）饲料化与肥料化综合利用模式。生猪粪便中含有大量的营养成分，如粗蛋白质、脂肪、钙、磷、维生素B12等，因此可作为其他生物的饲料来源，生物利用后剩余的废弃物再用来制作有机肥。湖南仕林生物科技有限公司利用猪粪、牛粪等作为原料并结合食用菌产业所产生的废菌棒养殖蚯蚓，通过蚯蚓及微生物技术将粪便转化成含有多种微生物菌群的蚯蚓粪，蚯蚓粪加工成有机肥，用于蔬菜花卉生产，而将蚯蚓加工成蚯蚓干，或者直接销售（图1）。

对于经济社会用水调查、河湖开发治理保护情况普查等需建立取用水台账的普查项目，清查工作要提前进行。2010年12月20日，在经济社会用水情况调查清查登记省级培训结束的第二天，闻喜县水利普查办率先组织开展经济社会用水调查和河湖开发治理保护情况清查登记工作，在清查登记的同时通知用水户做好台账建立工作，确保台账按时建立。居民典型用水调查对象数量大、范围广，部分用水户计量设施未安装，台账建立困难，为减少普查成果偏差，普查员对各典型用水户统一分发水桶，多次到用水户家中指导，保证普查成果的质量。

1.3 生态处理技术模式

生猪养殖粪污采用“两分技术”后，固体废弃物通常作为肥料使用，流体废污处理方式通常有3种，1种是沼气化处理后作为液体肥料使用，详见以沼气工程为纽带的循环利用技术模式；第2种是生态处理模式；第3种是流体废污沼气化处理后再利用生态处理模式进行处理。生态处理模式是一种利用天然净化能力对污水进行处理的技术模式，该模式是将养殖场附近的土地进行适当修整，建成人工湿地、土地处理系统、氧化塘等，依靠微生物、藻类或者人工种植的狸尾藻、水葫芦、水蓝花等作物的共同作用处理污水中的污染物，使之达标排放或者用于灌溉等。如湖南省长沙县天府公司干湿分离后，污水直接采用5级生态湿地处理模式，湖南省宁乡县的宇峰生猪养殖场在用过工厂化处理达标排放技术模式发现成本高、处理效果不理想后而改用生态处理技术模式、双凫镇的合轩养殖场污水沼气化处理后再利用生态处理模式进行处理。

1.4 生猪养殖粪污达标排放技术

生猪养殖粪污达标排放技术简单说就是采用工厂化处理技术进行粪污治理，使其符合国家标准后排放。江西樟树市江西绿环集团采用粪污干湿分离技术后，流体废污采用SBR工艺处理后排放；江西绿丰生态生态农业园有限公司采用SBR工艺处理沼液；湖北宜昌市正大畜牧有限公司养殖场干湿分离、沼气化处理技术，采用STCC工艺（多种介质填料的曝气生物滤池）处理沼液。粪污工厂化处理达标排放技术的优点是处理能力大，不需要配套适宜的耕地面积消纳粪污；缺点是需要较为复杂的机械设备和要求较高的构筑物，其设计、运转均需要具有较高技术水平的专业人员来执行，成本较高且浪费资源。

2 问题与对策

调查表明，3省各级政府、所有生猪养殖企业负责人都充分认识到生猪养殖粪污处理利用工作对保护环境和生猪养殖业可持续发展的重要性，但是由于生猪养殖业是“高成本、高污染、高风险、低效益”行业，生猪养殖企业对环保投资的积极性不高；另外还发现生猪规模养殖在多年发展过程中没有合理进行生猪养殖场规划布局，农牧结合不够紧密；除此，生猪养殖主管部门以及养殖企业都重视养殖粪污的资源化利用，但由于农村实行家庭联产承包责任制，养殖企业流转土地难度大，难以流转足够消纳粪污的土地；生猪规模养殖企业能够编制环境影响评价文件，但由于粪污治理技术措施投入及运行成本高等原因，养殖企业很难达到保护要求，故极少申请竣工环境保护验收或者难以通过竣工验收。为此做以下建议。

2.1 强化政策扶持，加大资金投入

国内外经验发展表明，养殖粪污资源化利用技术模式能够兼顾农产品产量和质量的同时，最大程度利用畜禽废弃物，减少环境污染。国家应该围绕促进养殖粪污资源化利用技术模式，在现有的新型农业经营主体倾斜政策、畜牧标准化养殖政策、农村沼气建设政策、扶持家庭农场发展政策、发展规模经营政策、生猪养殖大县补贴政策等基础上，出台设施用地指标、促进土地流转、生猪养殖粪污治理长效机制、养殖粪污收集运输施用设备补贴、有机肥（生物有机肥）施用补贴、促进有机种植业发展等方面的优惠政策，引导现有国家政策资金向养殖粪污治理利用方面倾斜，调整国家政策资金使用方式方法，改粪污资源化利用工程前资金支持方式为工程验收运行后的以奖代补方式。

2.2 加强科技攻关，提供技术支撑

依托高等院校、科研院所和重点企业，加快引进和消化吸收国外先进技术，加强对生猪养殖粪污利用技术装备领域共性、关键技术装备的研发，加快科技成果转化步伐，形成经济实用的集成资源循环利用技术体系。（1）要根据生猪生产性能、环境污染及资源利用情况，解决饲料配制中营养成分平衡问题，提高饲料转化率，减少粪便中氮磷的排放量，减轻环境压力。（2）要解决沼气池利用年限短、沼气发电产能不足、有机肥生产工艺及设备技术含量低等关键性问题。（3）要积极探索总结符合当地实际的粪污治理技术模式，并进行示范推广。

2.3 加强生猪养殖场环境影响评价竣工验收，源头控制污染物排放

加快提升改造现有规模养殖场粪污污染防治配套措施，配套完成与之规模相适应的雨污分流、堆肥、种养结合等综合利用措施。凡新建、改扩建生猪规模养殖场必须执行环境影响评价制度，根据拟出栏生猪规模，做到开工前编制完成环境影响报告书或者环境影响评价报告表等环境评价文件，正式投产前必须完成建设项目竣工验收工作，保证环境影响评价文件所提的各项粪污污染治理措施落到实处，做到养殖设施与粪污污染治理设施同时设计、同时施工、同时投入施用。

2.4 推行最佳农业环境管理实践，全程控制养殖污染

最佳实践的关键在于研究养殖场的各项活动如何影响环境，然后通过为养殖场每项活动选择一个最适用的技术形成技术组合来逐步消除或减少排放物的不利影响，目的是将环境问题坚决纳入决策过程中。（1）考虑选址、空间规划等方面；确认和实施教育和培训活动；经营活动规划得当；监测原料投入和废物排放；应急程序、执行维修和保养计划。（2）营养管理措施。改善饲料特性：降低蛋白质饲料的应用，提高氨基酸及其相关化合物的使用；降低磷饲料的应用，提高植酸酶和/或易消化无机磷酸盐的使用（低磷饲料配方：添加植酸酶；添加植物饲料原料中的有机磷量；减少无机磷在饲料中应用）；其他饲料添加剂的使用（酶制剂、生长激素、微生物）；促生长物质的合理使用；增加高消化性原料的使用。在使用可消化磷和氨基酸的基础上制订具有最佳饲料转化率的平衡饲料配方（遵循理想蛋白质的理念）；对猪和家禽类而言，饲料中蛋白质减少1%，能使氮和氨产生量降低10%。分段饲养。（3）高效用水技术：家禽饮水器（低容量的乳头式饮水器或高容量滴杯饮水器；水槽；圆盘饮水器），生猪饮水器（在水槽或杯中的乳头式饮水器；水槽；鸭嘴式饮水器），还可以定期校准饮水装置，以避免溢漏，通过计量耗水量还对用水量进行记录；监测和修理泄漏；单独收集雨水，并用作清洁用水。（4）能源高效利用技术。（5）降低猪舍污染物排放技术：综合技术；降低猪粪总量及氮含量的营养措施；控制猪舍室内空气；优化猪舍设计；末端治理技术。（6）降低恶臭技术：良好的猪舍管理；粪便室外储存并加盖封闭；防治气流流过猪粪。（7）降低粪便存储池污染物排放的技术。（8）场内畜禽粪便处理技术：猪粪浆的机械分离和生物处理技术；固体粪便的堆肥处理，粪便在沼气池中的厌氧处理技术；猪粪便的蒸发和干燥处理；家禽粪便的焚烧处理；猪粪便添加剂（生物制剂）。（9）减少粪便土地利用中污染物排放的技术：粪便与可利用土地之间平衡（土壤营养平衡；比率系统，比如动物数量与可用土地比率）；粪肥还田利用的管理方法（在合适地区的应用；对缓冲地带的确定及观察；应用的适当时机；还田利用率确定）；粪肥应用系统；污水的低速灌溉系统。（10）减少噪声排放技术：在养殖场房舍内进行生产活动；使用自然栅栏；使用低噪声设备；对设备应用技术措施；运用额外的噪声控制措施。

[1] 中华人民共和国农业部.中国农业统计资料.北京：中国农业出版社，2015

[2] 农业部科教司，第一次全国污染源普查领导小组办公室. 第一次全国污染源普查畜禽养殖业源产排污系数手册

[3] 符利辉.湘潭县养殖业粪污治理模式的调研.湖南畜牧兽医，2014，（1）：39～41

[4] 武深树.畜禽粪便污染防治技术.湖南科学技术出版社，2014，（12）

[5] 畜禽养殖业污染防治技术规范 HJ/T81-2001

[6] 畜禽粪便还田技术规范GB/T 25246-2010

[7] 中华人民共和国环境保护标准.畜禽养殖业污染治理工程技术规范（HJ 497-2009）

[8] 姜珊，许振成，吴根义.我国农业畜禽养殖废弃物系统控制政策措施分析.湖南农业科学，2014，（1）：39～41

[9] 欧洲共同体联合研究中心编著，郑明霞，汪翠萍，王凯军编译.集约化畜禽养殖污染综合防治最佳可行技术.北京：化学工业出版社，2013