我国养猪业污染问题产生的根本原因及三步法整体解决方案

许道军唐艳华黄 锋蔡 鹏

（1湖南农业大学动物医学院，湖南长沙 410128；2湖南大湘农环境科技股份有限公司，湖南长沙 410128）

我国养猪业污染问题产生的根本原因及三步法整体解决方案

许道军1唐艳华1黄 锋1蔡 鹏2

（1湖南农业大学动物医学院，湖南长沙 410128；2湖南大湘农环境科技股份有限公司，湖南长沙 410128）

我国养猪业环境污染问题产生的根本原因在于养殖环节与污水处理环节脱节。养殖环节污水排放量巨大，后续的污水处理设施投资巨大，运行费用高，管理难度大，处理效果不稳定。显然，现有的技术方案无法解决我国养猪业环境污染严重的问题。为了有效解决养猪业环境污染问题，需要采取 “源头减排—粪尿分离—立页增氧污水处理系统”的三步法综合处理方案。

猪；环境污染；三步法；污水处理

我国是世界上最大的生猪养殖和猪肉消耗国，据农业部2015年统计数据，我国生猪2015年出栏量为70 825万头，猪肉产量达5 487万吨，出栏数和猪肉消费量均约占世界总量的50%左右。虽然取得了如此巨大的进步，但也必须清醒地认识到，当前我国的养猪业，还存在着病死率高、环境污染严重、劳动效率低下等重大问题。特别是养猪场环境污染问题，更是触目惊心，已经严重制约了我国养猪业的健康发展。虽然相关政府部门在养猪环境污染问题方面采取了大量措施，但由于相关的技术方案不完善，并没有取得理想的效果。一些地区干脆采取极端手段，一刀切地全面拆除猪舍。这种方法虽然在局部地区快速地解决了猪场污染问题，但对当地的肉食品供给、农民的致富产生了极大的负面影响，而且从本质上来说只是将猪场的污染问题转移到了其他地区而已，并没有从根本上解决问题。“猪粮安天下”，解决猪场的污染问题绝对不是简单的禁养限养就能解决的。事实上，通过科学的方法，是完全能够有效地解决污染问题。本文就目前猪场污染问题产生的主要原因及三步法污水处理技术进行简要阐述。

笔者认为：造成当前猪场环境污染问题如此严重的主要原因不是技术问题，而是解决养猪污染的思维方法存在问题，我国养猪业环境污染问题产生的根本原因在于目前我国猪场污水处理方案普遍存在的养殖环节与污水处理环节完全脱节，养猪场仅仅关注养猪技术，对后续的污水处理难度及后果认识不足，关心不够，猪场每天的污水排放量巨大；污水处理公司则仅仅着眼于污水处理技术本身，对于污水的来源及减排等方面缺乏兴趣，对污水处理设施投资及运行的经济因素也考量不多。而养殖环节与污水处理环节的完全脱节，最直接的后果就是已有的污水处理方案多存在投资特别巨大、运行成本高昂、管理难度大、处理效果不稳定等致命缺陷。很多猪场即使从国家获得大量的财政补贴建立了污水处理设施，但由于后续的高昂运行费用无法承受，以及管理复杂等因素，建成的设施也多闲置或废弃。

解决我国养猪业的环境污染问题，需要从猪场设计就开始考虑污水处理问题，全面考虑养猪过程的污水排放与后续的污水处理过程，并据此采取科学合理的方法。三步法猪场环境污染整体解决方案正是基于这一思路提出的，具体为：污水源头减排—粪尿即时分离—立页增氧污水处理系统。

1 污水源头减排

猪场污水是一种高有机物浓度的污水，处理难度极大。很多猪场在建厂之初，缺乏对后续污水处理难度的清醒认识，没有采取节水设计思路，还是沿用传统的水冲粪设计工艺；还有一些猪场虽然设计成人工干清粪工艺，但是在日常运行过程中，工人习惯采用水每天冲洗栏舍，造成猪场用水量巨大，污水产生量多。传统的一个自繁自养的万头猪场，如果猪舍设计不科学，每天产生的污水量在150吨～200吨之间；而科学节水设计的猪舍，每天产生的污水量完全可以控制在30吨以内。笔者在湖南浏阳设计的一个专业育肥猪场，年出栏量约5 000头肥猪，每天的污水排放量平均仅为4～6吨；而目前同等规模的育肥猪场排污量在50～80吨之间。可见通过科学的猪舍设计，可以轻易地减少90%以上的污水排放量，效果非常惊人，即通过源头减排来控制养猪环境污染具有极大的潜力。

液态污水源头减排的具体方案可参考笔者编著的《猪场环境保健关键技术》一书，本文不做详细阐述。简单地可归纳为：一是采用水位阀和饮水碗设备（图1）来减少猪群喝水浪费；二是采用漏粪地板设计（图2）来减少或杜绝冲洗栏舍用水。

2 粪尿即时分离

虽然猪场的固态粪污和液态粪污均为养殖污染源，但是二者的成分与处理方法完全不同。固态粪污主要为猪的粪便，其主要成分为蛋白质、脂肪、微生物、无机盐以及未消化完全的纤维素类物质；而液态粪污则主要由少量溶解于水的粪便、可溶性无机盐、尿素、尿酸等组成。在处理方法上，固态粪便肥效高，一般采用好氧堆肥处理，非常适宜制作有机肥，固体粪污运输方便，能够远距离运输，能够产生很好的经济和社会效益，所以猪场的固体粪污一般不构成污染源。液态粪污量大，肥效相对较低，主要以氨-氮为主，运输不方便，一般不适合远距离输送，因此液态粪污一般是经过适当处理后达标排放或利用猪场周边土地进行还田消纳；一旦处理不当或没有足够的土地消纳液态粪污，将造成严重的环境污染。

图1 带水位阀的饮水碗

图2 半漏粪地板设计

由于固态粪污和液态粪污不同的物理特性，造成了固态粪污和液态粪污完全不同的处理方法。有效地将固态粪污和液态粪污分离，并最大限度地防止固态粪污进入液态粪污中，能够极显著地降低液态粪污中的有机物总量，从而为猪场就近进行液态污水处理提供了方便；相反，如果大量的猪粪进入到液态污水中，则其后续的处理难度将显著加大。

粪尿分离还要考虑到即时性。目前很多猪场采用水泡粪的方式，粪便与尿液及水经过长时间发酵，粪便中的有机肥已经大部分溶解进入到液态污水中，很难再通过固液分离机进行分离。目前粪尿即时分离最佳的方法就是用粪尿分离的自动清粪系统（图3）来进行粪便、尿液的自动分离和清理。

3 立页增氧污水处理系统

对环境来说，养殖污水的主要有害成分是氮、磷、钾类物质，但这些正是种植业所必需的优质营养物质；而工业污水多是酸、碱、重金属、有毒化合物等有毒有害的物质，二者有着完全不一样的化学成分。工业污水的处理原则是最大限度地去除污水中的有毒有害物质，经过处理的污水最终达到环保标准后进行排放。养殖粪污的处理原则应首要考虑污水的资源化利用，而不是像处理工业污水那样最大限度地去除污水中的化学物质。过度重视养猪污水工业化处理的思路是目前我国养猪业污水治理的一个重大失误。

一些猪场投资数百万元，甚至数千万元建立猪场污水处理中心。放眼望去，管线密布，设施林立，各种设备轰鸣，颇有高科技的现代感；但这些高科技污水处理设备往往处理运行电耗大、运行及维护费用高昂、人工成本大，且处理效果不稳定。造成很多猪场的污水处理系统仅仅成为应付环保部门检查的“面子工程”和“交差工程”。降低污水处理设施的投资费用、运行费用和管理难度对于解决猪场污染问题具有至关重要的意义。

立页增氧污水处理系统（图4）是湖南农业大学与湖南大湘农环境科技股份有限公司共同开发的新一代污水处理系统。该系统结合微生物处理和自然蒸发，利用微生物快速消纳污水中的有机物，利用自然蒸发原理来蒸发污水中的水分，达到零排放的目的。立页增氧液污治理系统分为板式立页增氧液污治理系统和膜式立页增氧液污治理系统二种，结构示意图分别见图5、6。

图3 猪场自动清粪系统

图4 立页增氧污水处理系统

图5 板式立页增氧液污治理系统

图6 膜式立页增氧液污治理系统

立页增氧液污治理系统包括发酵系统、蒸发系统和布液系统。液态粪污通过水泵和布水管进入蒸发膜，由于蒸发膜具有巨大的表面积，能够保证污水溶氧量显著增加，有助于膜表面的益生菌大量增殖，吸附消纳污水中的营养物质；同时蒸发膜巨大的表面积有助于污水在蒸发膜表面蒸发。多余的污水沿蒸发膜下流到发酵体内，进一步被发酵体垫料中的微生物快速分解消纳，剩余的污水则通过发酵体底的缝隙流入储液池内。储液池内污水再通过水泵和布液系统定期喷洒到蒸发布上，如此循环。发酵体内的垫料可以定期更换制备有机肥。该系统无需对垫料进行翻耙，投资及运行费用低，操作简单，可以做到污水零排放。

该系统的主要优势在于极大地提高了发酵体的表面积，不仅有利于氧气进入发酵垫料，促进好氧微生物增殖，而且极显著地提高了蒸发效果。以DXNWS1200系统为例，占地面积为21m×2 m=42m2，其蒸发表面积达到2 310m2，比表面积达到了55倍，是传统室内/外发酵床比表面积的55倍，且发酵垫料中的氧气含量更高，避免了传统发酵床污水处理系统蒸发量小、容易缺氧、需要翻耙等诸多缺陷。

目前，在低成本生物处理方面，除立页增氧污水处理系统外，还涌现出一些非常不错的污水处理方法，如室外发酵床处理法、室内架空隔离式发酵床处理法等，这些方法都为低成本解决养猪污染问题提供了新途径。

笔者在《猪场环境保健关键技术》一书中反复强调，我国养殖污水的处理思路犯的一个最为致命的错误就是不重视源头减排以及采用工业污水的处理思路来处理养殖污水，特别是目前新的《中华人民共和国环境保护法》在2015年已经开始实施，在污水处理思维方式没有变化、新的污水处理技术没有突破的情况下，政府强行推动规模养殖场粪污处理方案，导致大量资本投入到养殖污水的处理中，后续的巨大费用，使中国养猪业污水处理未能走上科学的、可持续发展的道路。

在这新一轮养殖污水治理过程中，从表面上看，经过政府的大力整顿，养殖污染得到了治理，环境得到了改善，但伴随着巨量的社会资金投入，运行成本剧增，这一问题将在未来几年内重新爆发，出现养殖户养猪成本剧增、管理难度增大、设备的维修折旧等无法回避的问题。大量资金投入到养殖污水处理设施，运行费用的浪费等，我国将不得不为目前的工业化污水处理思路的错误再次买单。

随着养猪业的快速发展和人们环保意识的增强，环境污染问题开始凸显。2015元旦开始施行的新环保法号称“史上最严环保法”，该法将对我国养猪业产生深远的影响，传统高消耗、高污染的粗放式养猪模式将加速退出历史舞台，“资源节约、环境友好”的新型养猪模式将引领时代的发展潮流。

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1673-4645（2016）10-0076-04

2016-07-17

许道军（1978-），男，湖南衡阳人，副教授，博士，研究方向：猪场环境控制关键技术；E-mail：xudao jun29@163.com