规模化猪场污染状况及防治

2020-02-14刘忠瑶高丽琴梅泉华崔建新肖信黎游新民

江西畜牧兽医杂志 2020年3期

刘忠瑶，高丽琴，梅泉华，崔建新，肖信黎，游新民

（1.吉安市畜禽良种场，江西吉安343000；2.江西生物科技职业学院；3.杭州极地海洋世界；4.南昌市东湖区家禽研究所；5.泰和县灌溪农业综合站；）

中国养猪业近十年来得到了快速的发展。目前我国猪的存栏量已经超过世界总存栏数的1/2 以上，虽然中国的养猪业发展势头很好，但是随之带来的是各种问题，尤其养猪场对环境的污染更是不容忽视。污染普查资料显示:农业污染占全部污染的57%，畜牧业污染占农业污染的68%，畜牧业已成为继工业污染之后不可忽视的污染源，而其中规模化养猪业带来的污染对环境的影响更是日益严重，如何减轻养猪业对环境的污染，合理规划，科学饲养，综合管理，建立长效可持续发展机制，是当代养猪业需要解决的重要问题[1]。

1 规模化养猪场对外界的污染状况

养猪场对外界排放的污染物主要有粪尿、污水、有害气体、病死尸体、粉尘和微生物[2]。这些污染物不仅影响周边空气质量，让土壤富营养化，污染地下水源，而在畜产品中由于某些元素的积累和富集、药物的残留，也会对人畜健康和生命产生一定的危害。

1.1 有害气体

规模化养猪场产生的有害气体有:氨、硫化氢、一氧化碳、有机酸、酚和恶臭物质。这些有害气体可刺激人的嗅觉，产生厌恶感。吸入某些高浓度气体可引起急性中毒[3]，人类长期生活在这样的低浓度环境中虽然没有明显的病理变化，但会导致慢性中毒，有些气体还会损害肝脏、肾脏，长时间吸入会改变神经内分泌功能，降低免疫功能，对疾病的抵抗力下降，提高发病率和致死率。家畜出现采食量下降、消化率下降，导致生产力下降，家畜对疫病的易感性提高或直接引起某些疾病。

1.2 有害污水

一个年产一万头商品肉猪的养猪场采用漏粪地板方式饲养，每天将排放污水200～300m3，年排放污水达7.5 万～11.0 万m3。养猪场排放的污水富含高浓度的有机物和大量病原微生物，其中COD高达10 000～12 000mg/L，BOD 达9 500mg/L，悬浮物21 000～130 000mg/L，氨氮（NH3-N）3 000mg/L，总氮30g/L[2]。这些污水如未经过处理直接排放可直接造成水源的严重污染。污水中含有的氮、磷是导致水体富营养化的主要物质富营养化水体中含有硝酸盐和亚硝酸盐的浓度极高，破坏水体生态环境，人畜长期饮用这种水会导致中毒，外观来看水体变黑，散发恶臭，并且养猪场排放的污水中含有大量的病原微生物、病菌和病毒，严重影响到居民的饮水安全，甚至无形中引起疫病发生，扩大感染面。污水对农田和农作物的污染影响非常巨大，由于污水中含有铜、锌、砷、汞等重金属物质，农田无法降解并且会在农作物中形成残留，人畜若长期食用这些污染过的农作物会导致重金属中毒，损害肝、肾功能，严重者危及生命。

1.3 猪粪的危害

规模化养猪场的粪便中含有丰富的氮，磷，钾等营养物质。随着规模化养殖的不断扩大，畜禽的粪尿排泄量也不断增加。一个日存栏10 万头的猪场，每天排粪量可达60～80t，全年产粪可达2.2万～3.0 万t，如果把这些粪便用作农作物肥料，大约需要506.6～666.6hm2土地才能消纳，因此如不加以处理很难有相应面积的土地来消纳数量如此庞大的粪便[4]，假如区域的粪便排放量超过了土壤的自净能力，便会产生亚硝酸盐等物质，导致土壤成分和性质发生改变，降低土壤的肥力，并丧失原有的功能。此外禽畜粪便中还含有铜、锌、砷等金属元素及部分病原微生物，这些物质会导致土壤养分含量降低，产量和产力都将受到很大影响，严重甚至危害到人体健康。养猪场排放的粪便具有恶臭气味，这种恶臭气味具有复合性，它是有多种恶臭物质共同散发的复合体，这些粪便如若不及时清理或处理不干净，臭味将会加倍，严重影响人类的生产生活活动。

1.4 粉尘的危害

粉尘微粒根据成分的不同可分为有机微粒和无机微粒。有机微粒是细纤维、花粉、孢子、植物的碎屑、动物的皮屑、细毛；无机微粒大部分是土壤微粒或是生产经营活动中产生的[5]。猪舍空气中的微粒大部分是来自饲养管理过程，如家畜活动、打扫地面、除粪、家畜的咳嗽、采食饲料扬起的饲料粉尘。所以，猪舍中的微粒粉尘含量高于大气的粉尘含量，并且猪舍中的粉尘多是有机性的，这些粉尘被人畜吸入呼吸道，长期吸入较高浓度粉尘可导致尘肺，并导致一系列的全身性疾病。如有些有机粉尘常附有大量微生物和病原菌，接触或吸入粉尘可对皮肤、角膜、黏膜等产生刺激作用并导致一系列病变。这些微粒落在皮肤上，能够与皮脂腺和汗腺的分泌物混合在一起，对皮肤产生刺激作用，引起皮痒、发炎，同时会让皮脂腺和汗腺管道堵塞，皮脂分泌受到阻碍，导致皮脂缺乏，皮肤会变得干燥、龟裂，发生皮肤感染，对周围环境和人群造成危害。一般来说，年出栏10 000 头的规模化养猪场，每天可以向大气排放菌株36 亿个，粉尘62.16kg，在冬季，猪舍内的粉尘浓度超标60.9 倍，细菌总数超标1 300～1 700 倍，这些猪场排放的粉尘和病原微生物随风传播扩散，扩大了污染和危害面积[7]。

2 规模化养猪场造成污染的主要原因

2.1 治污投资成本巨大

一些养猪场因机械动力运行成本高无法正常的运作，导致这些环保设备形同虚设，另外一些养猪场勉强进行处理，但由于治理工艺技术原因导致处理后的污染排放仍然不符合国家标准，这时就需要更多的资金投入来引进更好的排污处理工艺，资金的缺少又导致排污设施的不完善。

2.2 养猪场从业人员环保意识差

猪场从业人员没有经过专业的养殖知识培训，文化程度不高，环保和法律意识淡薄。大多数养猪场只为了眼前的利益，忽略了长久的可持续发展，不注重学习法律法规，为了眼前的利益肆意排污而不考虑对环境的污染。

3 养猪场的污染防治方法

3.1 有害气体的处理

恶臭的有害气体主要来自猪舍和猪粪。只要能够及时处理猪粪，就能够有效的减少恶臭气味的产生。对于有害气体的控制可在养猪场的设计，臭味的控制，猪场的建造与管理上可采取一系列措施，如及时冲洗粪便，冲洗猪舍，通风换气，猪舍的消毒。一般消除有害气体产生的恶臭味的方法主要有：物理方法、化学方法、生物学方法等。

3.1.1 吸收法。气体吸收是将混合的气体中一种或多种不溶解的成分溶解于液体中根据不同的对象要采取不同的办法。如液体洗涤和凝结法。液体洗涤是常用的除臭方法，是用水结合采用化学氧化剂，如KMnO4、NaOCI、NaOH、Ca（OH）2等，这种方法能把H2S、NH3和其他的有机物有效的被水汽吸收并且除去，缺点是需要进行2 次水处理[6]。凝结法即当饱和的水蒸气与较冷的表面接触时，温度会下降从而发生凝结现象，这个时候可溶解于水的臭气成份就能溶解于凝结的水中，并能通过后续的处理把臭气从水中除去。

3.1.2 吸附法。吸附法是将气体与粒子状物质接触，这种粒子物质可从气体中分离或存储一种或多种不溶物质，比如活性炭、泥炭是使用最经济并且最广泛的除臭剂。

3.1.3 氧化法。有机物质的氧化结果是二氧化碳、水或是部分氧化的化合物。加热氧化：这种方法需要高温，功耗较大，应用受到极大的限制，这里就不予介绍。化学氧化：可以向臭气中直接加入氧化气体如O3，但是这种方法成本较高，无法大规模应用。生物氧化：在特定的密闭空间利用生物氧化空气中的难闻物质，也可以将排出的气体通入需氧动态污泥系统和土壤中。其他方法如向高空排放：将恶臭的气味排向高空中，利用大自然来稀释恶臭气味，适用于偏远、人烟稀少的地区，人员密集的地区不可用此法。

3.2 养猪场粪便的处理

家畜粪便处理管理不当会造成严重的环境污染，但如果能经过无害化处理并加以利用，那么恶臭难闻的粪便则会变成宝贵的资源。

3.2.1 进行粪污处理量的估算。设计一个畜禽场粪污处理系统，要充分考虑到当地的气候条件、土壤类型、管理水平，粪污处理系统要满足处理各种家畜每日粪便排泄量。设计粪污处理系统的原则是：不要过度的追求机械化，要首先考虑其作为农田肥料的原料，选择地址时要避免对周边环境造成污染，场地要较大，并且收集设备和运送管道要防冻防裂。

3.2.2 猪舍清粪系统设备。目前国内猪舍的清粪主要是机械清粪设备和水冲清粪设备两种。机械清粪设备：主要有清粪车、链式刮板清粪装置、牵引式刮板清粪装置，具有可节约用水、便于粪尿分离和处理利用等优点，但需要一定的资金设备投入，并且机械设备容易发生故障，耐用性差，维修比较困难；水冲清粪设备：主要有水冲流送式、截流阀式、沉淀闸门式和自流式，装置设备简单方便维修，工作效率高，耐用性能好，发生故障的几率小，但是污水处理基建投资比较大，并且粪便的处理利用困难。

3.2.3 猪粪便的无害化处理和利用方法。粪便可用作植物生产的肥料：家畜粪便含有丰富的氮、磷、钾、微量元素等植物生长所必需的营养元素和大量的纤维素、半纤维素、木质素等物质，由此可见家畜粪便是植物生长的优质有机肥料，经过处理的畜粪能改良土壤结构，提高土壤肥力，增加土壤有机物质有利于农作物的生长，但是未经过处理直接排放的畜粪对土壤是有害的，粪便需要经过一系列的处理才能达到作为肥料的标准，最常用的处理方法有：高温堆肥，创造一个发酵环境，控制一个适宜的相对湿度，微生物大量繁殖，有机质分解转化成为植物可以吸收的无机质，堆肥过程中产生的高温能够把病原微生物和寄生虫杀死，从而达到无害化处理的目的，获得优质肥料；干燥处理，干燥处理又分为微波干燥、大棚发酵干燥、发酵罐干燥等方式，干燥处理方式目前采用的较少，主要是粪便在干燥过程中会产生较重的臭气，造成对周边环境的污染，并且投入设施的成本较高；药物处理，在粪便中添加化学消毒剂，快速杀灭其中的病原微生物和寄生虫以达到消毒与驱虫的效果，化学消毒药物应该选择价格低、杀菌效果好、不损伤肥料效果、不会引起土壤残留、对农作物和人畜都没有危害、使用方便的药物。

粪便可作为生产沼气的原料：沼气的产生方法是将有机质在特定的厌氧环境中，在特定的湿度、温度、酸碱度等适宜条件下，经过厌氧微生物的发酵作用产生甲烷、二氧化碳。甲烷气体是干净清洁的新能源燃料，生产沼气可以消耗掉大量的粪便，并且生产沼气后的渣汁含有较高的氮、磷、微量元素可作为鱼塘的饵料，沼渣也是无臭的良好肥料。

粪便可作为养殖业的饲料：目前我国推行安全、优质的农产品生产，对畜产品和农产品的生产提出了越来越高的要求，粪便作为饲料的空间越来越小，目前畜便做饲料的安全性问题主要有：粪便中有各种抗生素、残留的大量寄生虫和病原微生物、有重金属残留。所以需要对粪便进行适当处理和控制用量，一般不会对动物造成伤害。目前国内将粪便转换为饲料利用的方法有：直接饲喂、干燥处理、发酵处理、青贮、膨化制粒。

通过水生植物的处理和利用：粪便中的养分能够被水生植物快速吸收和利用但是要避免水体的富营养化，难以处理和利用大量的粪便，还需寻找更好的解决办法。

通过水体动物的处理和利用：猪粪适度的投入到水中，有利于水中藻类的生长与繁殖，为鱼类的生长创造一个良好的生长环境，但要控制好水体的富营养化，避免水中氧气的枯竭。

3.3 养殖场污水的无害化处理

为避免污水对周围环境造成污染，必须对污水进行处理，处理方法按照其作用的原理可分为物理、化学和生物学处理法。

物理法：通过物理作用，分离水中不溶解污染杂质，主要有：重力沉淀、离心沉淀和过滤法。

化学法：向污水中加入化学物质，通过化学反应来处理水中的溶解性或胶体性污染，将其转化为无害的物质。

生物处理法：主要靠微生物的作用来实现，在生产上主要有活性污泥法和生物膜法两种方法。活性污泥法，在污水中加入活性污泥，均匀混合曝气后，把污水中的有机物质吸附和氧化，依靠生物膜上的大量微生物，氧化污水中的有机物，从而达到净化水的目的，生物膜是污水中的微生物在过滤材料表面大量繁殖所形成的一种胶状膜，所以叫生物膜法。