两个生猪养殖场液体粪污资源化利用典型案例分析

袁雪波，王 祥，李家华，杨雪寒，曹 林，陈永军，李红伟，李俄然，孔凡勇

（1.红河哈尼族彜族自治州农民科技教育培训中心，云南 蒙自 661199；2.蒙自市农业技术推广中心，云南 蒙自 661199；3.元阳县畜牧技术推广站，云南 红河哈尼族彜族自治州 662400；4.红河哈尼族彜族自治州畜牧技术推广站，云南 蒙自 661199）

畜禽养殖污染作为主要的农业污染源，严重地威胁水环境安全，同时制约着畜牧业的良性、健康发展。据第一次全国污染源普查公报，我国农业源化学需氧量（COD）、总氮和总磷排放量分别为1 324.09万吨、270.46万吨和28.47万吨，分别占全国COD、总氮和总磷排放量的43.7%、57.2%和67.3%；畜禽养殖业粪便产生量2.43亿吨，尿液产生量1.63亿吨，畜禽养殖化学需氧量（COD）、总氮和总磷排放量分别为1 268.26万吨、102.48万吨和16.04万吨，分别占农业污染源总排放量的95.8%、37.9%和56.3%，占全国总COD、总氮和总磷排放量的41.9%、21.7%和37.9%[1]。畜禽粪污是指畜禽养殖过程产生的粪便、尿液和污水的总称[2]。实际生产中，大多数畜禽固体粪污通常采用堆肥发酵后还田利用或加工成有机肥利用，少部分经过无害化处理后作为饲料、基质等利用，生产工艺、处理难度和利用方式相对液体粪污简单易行。而易造成环境污染，处理难度大、处理成本高的是尿液和污水（液肥）。2015年全国规模化畜禽养殖粪污产生量3.834×109吨，其中新鲜粪便6.36×108吨，尿液5.65×108吨，污水2.633×109吨[3]，尿液和污水占粪污量的83.41%。畜禽养殖污水已成为与工业废水和生活污水一样的污染源，其污染负荷甚至超过工业废水和生活污水的总和，很大程度上危害了大气、水体、土壤和生物，破坏了区域生态环境，以及地表水体和地下水水质安全[4]。文章总结、分析了红河州生猪养殖场液体粪肥资源化利用的2个典型案例，旨在为解决生猪养殖中如何资源化利用液体粪污提供参考。

1 案例1：就地就近“种养结合，水肥一体化”资源化利用案例

1.1 基本情况

红河州元阳县某农业开发有限公司生猪养殖场结合当地气候、环境、资源等条件，探索出“生猪-全量粪污-香蕉”种养结合，水肥一体化粪污资源化利用模式，取得较好的经济效益、生态效益、社会效益。

1.1.1 地区特点

（1）地理信息。公司养猪场位于红河州元阳县马街乡麒麟台村委会大皮甲村，地处东经102°04'～102°51'、北纬23°09'～23°7'，属亚热带季风气候，日照充足，年最高气温44.5 ℃，最低气温10 ℃，年均降雨量700毫米。

（2）土壤特性。以红壤土为主，黄色赤红壤土，酸性结晶岩类，pH 6.9，有机质23.1毫克/千克，碱解氮90.5毫克/千克，有效磷30.4毫克/千克，速效钾265毫克/千克。适宜种植热带经济作物。

1.1.2 作物特点 养殖场周边主要作物为香蕉，种植面积为3 200亩（1亩≈666.67米2）。

1.1.3 养殖概况 生猪养殖场位于香蕉林地内，存栏基础母猪250头、种公猪10头，年出栏肥育猪4 000头（图1）。

图1 养殖场全景

1.2 粪污处理技术

猪舍粪便、尿液、污水全部收集于舍外粪污沉淀池，沉淀池液体经过孔径为1～1.5厘米过滤网进入发酵池（三级），发酵池液体经过孔径为0.5～1厘米过滤网后进入清流池，清流池液体运输到不同区域配兑池，按照一定比例与清水混合后，通过泵、PVC管输送到香蕉基地进行滴灌或喷灌（图2）。

图2 粪污处理流程

1.3 液体粪肥还田技术

养殖场年产粪污10 390吨，其中固体粪污1 590吨、液体粪污8 800吨。固体粪污经过2～3个月堆肥发酵，就地就近施用于香蕉林地；液体粪污经过无害化处理后，通过滴灌装置（泵、PVC管）施用于香蕉林地。

1.3.1 配套土地面积测算 按照《畜禽粪污土地承载力测算技术指南》，以粪污中的总氮、总磷浓度测算畜禽液体粪污还田量和化肥减施量，按照粪肥占施肥60%比例，以氮计，理论上需要还田面积478.2亩（表1—表3）。

表1 液肥成分

表2 香蕉的养分需求

表3 养殖场肥力供给水平

1.3.2 还田设施设备 养殖场通过泵、PVC管将液肥输送到不同区域田间贮液池，再通过PVC管网布局于每株香蕉树根部，进行滴灌或喷灌（图3—图8）。

图3 粪污收集沉淀池

图4 粪污收集发酵池

图5 清流池

图6 污水清水配兑池

图7 液肥输送管网

图8 香蕉根部滴灌或喷灌

1.3.3 施肥措施 每月施液肥1次，年施12次，每次施用量15千克/株。

预处理：待施用的液体粪肥作为基肥施用不需要稀释，直接田间施用。日常施肥按照粪污液肥∶清水（1∶3）施用。

施用量：每月滴灌1次，每次15千克/株，年需要180千克/株，按30%液肥计算，年需要液肥54千克/株，香蕉基地有3 200亩，35.2万株，年可消纳液肥19 008吨。猪场年提供液肥8 800吨，通过水肥一体化系统，完全实现了粪污资源化利用。

施用方法：在不同的区域布局清污配兑池，利用压差或泵将液肥通过PVC管网输送到每株香蕉根部进行滴灌或喷灌。

配施化肥：除施用液肥外，补施复合化肥220千克/亩。

1.4 技术效果

1.4.1 经济效益

（1）节肥：通过施用全量液肥，每株香蕉复合肥施用量由5千克降到2千克，减少60%化肥量，亩均年减少化肥量330千克，节约支出1 320元/亩。

（2）增产：通过滴灌或喷灌全量粪肥，香蕉产量由年均亩产1 500千克提高至2 000千克，亩均增产500千克，提高产量33%，按照现行价计算，亩均增加收入1 750元。

（3）提质：施用液肥后，香蕉品质显著提高，延长生长周期1～2倍，香蕉单价提高0.5元/千克，亩均增收250元。

（4）降低人工成本：通过滴灌或喷灌系统，人工成本由15个工/亩降到6个工/亩，减少人工成本900元/亩。

（5）节水：通过滴灌或喷灌系统，较沟渠浇灌节水70%以上。

以上减少支出、增加收入共4 220元/亩。

1.4.2 生态效益 “一减一节一改”：施用粪污液肥，减少60%化肥量，节水70%，改良土壤、培肥土质、增加有机质。

1.4.3 社会效益 施用液肥，在节支、增产、增收的基础上，实现了化肥减量，减少了农业面源污染。

2 案例2：异地“种养结合，水肥一体化”资源化利用案例

2.1 基本情况

红河州蒙自市某农牧发展有限公司生猪养殖场位于蒙自市草坝镇，根据养殖场特殊的地理位置、环境条件，公司与周边果蔬基地签订粪污资源化利用协议，探索出了一条粪污场内无害化处理、异地资源化利用的模式。

2.1.1 地区特点

（1）地理信息。养殖场位于蒙自市草坝镇新沟村，海拔1 260米，属低纬高原，亚热带气候，年均气温18.6 ℃，多年平均无霜期350天。

（2）土壤特性。土壤为水稻土，pH 6.3，有机质33.7毫克/千克、碱解氮86.9毫克/千克、有效磷25.4毫克/千克。适宜多种农作物生长。

2.1.2 作物特点

（1）作物类型：主要大田作物有大棚蔬菜、葡萄、枇杷等。

（2）种植特点：大棚蔬菜一年2～3季，不同作物间轮种，水果四季种植。

2.1.3 养殖情况 公司饲养品种有杜洛克、长白、大约克纯种，长大二元母猪，杜长大三元商品猪，常年存栏母猪850头，年出栏生猪1.52万头。

2.2 粪污处理技术

养殖场内雨污分流，雨水收集作场内绿化用。干清粪工艺，粪污经过干湿分离后，粪便堆肥发酵，出售给周边果蔬基地施用；液体粪污由暗管排到污水收集池，用吸粪车运输到异地果蔬基地贮液池贮存，通过田间首部系统进行喷灌或滴灌（图9）。

图9 粪污处理流程

2.3 液体粪肥还田技术

养殖场年产粪污15 920吨，其中固体粪污3 020吨、液体粪污12 900吨。

2.3.1 配套土地面积测算 请见表4—表6数据。

表4 液肥成分

表5 番茄、黄瓜的养分需求

表6 养殖场肥力供给水平

2.3.2 还田设施设备 养殖场经过堆肥发酵无害化处理后的固体粪污，销售给周边果蔬种植基地施用；液体肥污由吸粪车运输到不同种植基地贮液池贮存，根据不同作物水肥需要，通过首部系统（水泵、过滤、液肥与清水混合、管网）进行喷灌或滴灌（图10—图16）。

图10 养殖场污水收集池

图11 液肥运输车

图12 田间贮液池

图13 首部系统

图14 大棚蔬菜

图15 大棚番茄

图16 田间液肥贮存池与清水配兑池

2.3.3 施肥措施

（1）预处理：待施用的液体粪肥作为基肥施用不需要稀释，直接田间施用。

（2）施用液肥量：一季种植，施用液肥夏季8次、冬季12次；液肥∶清水比1∶3，每次施用肥水1.5吨，即：500千克液肥/亩+1 000千克清水/亩。

（3）施用液肥方法：在不同的区域布局液肥贮存池、清污配兑池，利用首部系统通过PVC管网输送到蔬菜大棚进行滴灌或喷灌。

（4）配施化肥量：除了液肥外，还需要施用三元复合肥10千克/亩（夏季6次、冬季10次）。

2.4 技术效果

2.4.1 经济效益

（1）提高产量增加收入。大棚种植番茄、黄瓜施用液肥后较施用化肥提高产量1 0%～1 5%，按照现行价计算，增加收入1 400～2 100元/亩。

（2）节支增效。施用液肥后，每亩减少化肥施用量20千克，节支80元/亩。较日常减少施用水20%。

2.4.2 生态效益

（1）减化肥：实践证明，通过施用液肥，减少10%以上的化肥施用量，改善了土壤理化性质，增加土壤有机质，疏松土壤，促进土壤团粒结构结成，增加土壤保水保肥能力。

（2）节水：施用液肥后，在土壤表面形成一层有机质，可降低土壤表层水分的蒸发，节约用水量，较常规种植节水20%。

2.4.3 社会效益 施用液肥，在节支、增产、增收的同时，实现了化肥减量，减少了农业面源污染。

3 讨论

3.1 液体粪污处理难度大、成本高。生猪养殖中产生的液体粪污，由于产生量大，处理、运输成本高，成为生猪养殖污染环境的一大隐患。2019年，红河州生猪养殖共产生粪污809.99万吨。其中：粪便量161.78万吨、液体量648.21万吨，液体量占粪污量的80.02%[4]。周建雄等[4]在红河州总结推广了10种猪粪污资源化利用模式，固体粪污大多采用堆肥发酵或有机肥方式处理、还田利用。而液体粪污主要采用3种模式处理：一是储液池厌氧或有氧发酵，就地或异地还田利用；二是狐尾藻氧化塘处理，处理后的出水水质达到《畜禽养殖业污染物排放标准》（GB 18596—2001），可直接排放或消毒处理后回收利用[5]；三是膜生物反应器（MBR）处理，达标排放或消毒后回收利用。狐尾藻氧化塘处理前期投资大，后期维护、管理技术要求高；膜生物反应器（MBR）处理，投资大、运行成本高（处理1吨污水成本为7～8元）。实践证明，储液池厌氧或有氧发酵后，就地或异地还田利用是简单、易行、成本低的污水处理模式。

3.2 种养不结合、畜地不平衡，是当前生猪养殖面临的环保难题。传统生猪养殖大都集中在农区，周边有足够的土地来消纳粪污。但随着规模化、集约化程度的提高，生猪养殖往城郊结合带转移，养殖与种植开始脱钩，养殖场与种植基地的距离增大，粪污难以运输到农田利用。因此，养殖场的选址，应遵循“种养结合、畜地平衡”的原则，充分考虑环境承载能力，兼顾市场需求、效益及污染排放治理[6]。

3.3 就地就近或异地种养结合，水肥一体化粪污资源化利用效益明显。从红河州两个就地就近或异地种养结合，水肥一体化液肥资源化利用典型案例分析，均取得了增产、提质、增效的经济效益，取得了减化肥、节水、提高土壤有机质含量的生态效益，取得了减少农业面源污染的社会效益。考虑到液体粪肥运输、储存、施用等成本问题，建议异地液体粪肥资源化利用，以养殖场周边半径10千米内为宜。

4 结论

储液池厌氧或有氧发酵，种养结合、畜地平衡，水肥一体化粪污资源化利用，是解决生猪养殖液体粪污的较佳模式。