山东省莒南县畜禽粪污减排及资源化利用探索

2024-03-01左秀丽

贵州畜牧兽医 2024年1期

左秀丽

(莒南县农业农村局,山东莒南 276600)

莒南县是畜牧养殖大县,已连续17年被列为“全国生猪调出大县”,畜禽养殖面广,环保治污压力大。为了推进畜禽养殖废弃物的综合利用和无害化处理,改善公共卫生环境,保障群众身体健康,促进畜牧业持续健康发展,近年来莒南县利用惠农政策科学抓好养殖污染源头治理、节水减排、过程控制、循环利用、种养结合、多元利用,促进农牧业降本增效、节能减排、人与自然和谐共生。现将相关情况介绍如下,供同行参考。

1 畜禽粪污情况和环境承载力分析

1.1 畜禽养殖及粪污产生量

据莒南县统计局年报,2022年全县生猪存栏73.44万头、出栏114.55万头,同比分别增长1.72%、0.38%;牛存栏2.75万头、出栏2.69万头,同比分别增长5.81%、-28.32%;羊存栏8.92万只、出栏11.72万只,同比分别增长2.83%、-27.37%;家禽存栏1 595.36万只、出栏5 415.62万只,同比分别增长-7.60%、-5.40%。根据农业农村部办公厅《关于做好畜禽粪污资源化利用跟踪监测工作的通知》(农办牧〔2018〕28号)华东区畜禽粪便、尿液产生量(见表1)测算及莒南县环保局统计数据,2022年全县畜禽养殖粪污产生量为239.96万t,其中畜禽粪便产生量158.85万t、畜禽尿液产生量81.11万t。

1.2 畜禽粪污土地承载力测算

畜禽粪污土地承载力是指某区域在土地生态系统可持续运营的前提下,该区域内耕地、林地和草地等所能承载的最大畜禽存栏量。根据《畜禽粪便土地承载力测算方法》 (NY/T 3877—2021) 推荐系数,棉花、大豆、油料、茶叶、谷物类固氮能力较强,棉花、小麦、茶叶、油料、水稻、大豆固磷能力较强。莒南县耕地面积有74 362.6 hm2,农作物播种面积106 473.3 hm2。在“粪污全部还田利用”+“固体粪肥堆积发酵外供+水肥一体化无害化利用”的基础上测算莒南县畜禽粪污土地承载力。除禁养区外,按土地最大承载力的80%计算猪当量所占的比例。根据《畜禽粪污土地承载力测算技术指南》 (农办牧〔2018〕1号)畜禽存栏量折算:100头猪相当于15头奶牛(或30头肉牛、250只羊、2 500只家禽)[1]。莒南县2022年畜禽养殖折算成猪当量为146.95万头。根据2018—2022年畜牧业增长情况预测,2025年畜禽养殖增长变化量按照增加15%测算,2025年养殖猪当量为161.31万头。莒南县最大土地氮承载力为309.54万头,最大土地磷承载力为320.37万头。全县目前总体未超过土地承载力,但相沟镇、岭泉镇养殖量超出土地承载量阈值范围,朱芦镇处于临界超载状态。

1.3 水资源承载力测算

莒南县地表水年平均可利用水量为4.2亿m3,年平均可开采量为0.99亿m3。根据《山东省农业用水定额》(DB37/T 3772—2019),莒南县2022年畜禽养殖用水量为1 053.03万m3。预测莒南县2025年畜禽养殖年总用水量为1 155.93万m3,占全县年平均水资源总量的2.22%。莒南县水资源承载力能够满足畜禽养殖业发展需求。

2 畜禽粪污减排治理及资源化利用

2.1 规划方案,源头治理

2.1.1 用好政策,扶持养殖场(户)配建粪污利用设施

莒南县连续17年获得全国生猪大县奖励,奖励方案聚焦畜禽养殖粪污利用、建沉淀池、发酵棚、补助改扩建、品种改良、生态发酵床养殖和购买粪污处理设施,扶持改扩建标准化养殖场、种养结合场、家庭农场和长三角农产品供应基地。2019年10月,中央财政批复资金5 000万元支持莒南县畜禽粪污资源化利用项目,县政府制订了《莒南县畜禽粪污资源化利用整县推进项目工作方案》,建立莒南县养殖场(户)粪污资源化利用明细台账。

2.1.2 划定禁养区,接续完善治污方案

依据《畜禽规模养殖污染防治条例》《山东省畜禽养殖管理办法》(山东省人民政府令第232号)等法规,莒南县从2018年起陆续出台《莒南县人民政府办公室关于进一步加强畜禽养殖管理的意见》《莒南县入河排污(水)口规范化整治工作实施方案》《莒南县畜禽养殖管理暂行办法》《莒南县人民政府关于印发莒南县畜禽养殖禁养区划定方案的通知》(莒南政办字〔2020〕2号),明确属地管理、分级负责、部门监管,严格落实养殖户环保主体责任,阶段更新畜禽粪污配建设施和资源化利用台账。全县划定禁养区22个,其中村住宅区、重点水源地、马髻山保护区、天佛风景区、临港城区和16个镇(街道)驻地为禁养区,面积 335.24 km2。根据《莒南县水功能区划》,全县共划分水功能一级区 18 个、水功能二级区 30 个。2022年制定实施《莒南县“十四五”畜禽养殖污染防治规划》。2023年3月9日全县召开畜禽面源污染整治座谈会,贯彻全县生态环境问题整治工作推进会议精神。落实《关于进一步强化十条举措、提升全市水生态环境质量的通知》,发放《山东省畜禽养殖场(户)粪污处理设施建设技术指南》明白纸2万余份,层层宣传贯彻《关于开展黄河流域畜禽粪污资源化利用和污染防治大排查大整治活动的通知》《畜禽养殖场环保发酵床养殖技术》和山东省《畜禽粪污资源化利用工作情况交流》工作简报,依法依规抓好畜禽规模养殖场排污许可和环评制度。

2.1.3 产业引导,关停迁转

各镇(街道)通过现场指导、技术宣传、张贴禁养区挂图等方式促进养殖业向适养区转移。截至2023年3月17日,全县共摸排养殖场(户)13 302户,建立河湖流域养殖污染排查表,对粪污处理设备破旧的养殖场(户)同步指导,禁养区取缔1 675户(拆除、搬迁、停养、清栏、转产),规模养殖场环保改建取得环评报告书24户,176个养猪场和养鸭场转型发展牛、羊、兔草食动物,通过秸秆养畜过腹还田发展节粮型养殖业,提高农牧生态效益。养猪大镇洙边镇属洙溪河流域,环保压力大,通过政策引导村民围绕茶溪川田园综合体实现种养结合。环河崖村原有养殖户206户,村内住宅区粪污废水横流,镇村在养猪行情低谷期间动员养殖户转种茶叶130 hm2,人均年增收5 000元以上;村党支部领办聚慧茶叶合作社,发展茶园10 hm2,投入300万元建起生产车间、展厅,村集体年收入20万元以上。

2.2 雨污分流,节水减排

2.2.1 建雨污分流设施

所有畜禽养殖场(户)建设雨污分流设施,液体粪污采用暗沟或埋管输送到3级沉淀池发酵后肥田浇树,沉淀池加盖覆网、检查口高于地面5 cm以上,防止雨水倒灌[2]。目前全县97%以上养殖户采用塑钢板和地下埋管等设施实现雨污分流。

2.2.2 采用自动供水调压阀恒压饮水器节约用水

养殖场由普拉松式饮水改为乳头式饮水,鼓励畜禽养殖场采用碗式或液位控制等自动调压阀防溢漏饮水器,减少饮用余水和漏水。使用乳头式自动饮水器,鸡节约用水0.05 kg/(只·天)、鸭节约用水0.12 kg/(只·天)、猪节约用水0.17 kg/(头·天)。2014年前采用上网下床普拉松饮水器模式,鸭用水量为0.57/(只·天)。2014年后通过采用密闭立体笼养、封闭网养、封闭式水线、乳头饮水器模式,使用压力阀、调压器、压力罐自动控制,鸭用水量降至0.45 kg/(只·天)。

2.2.3 废水循环利用

一是湿帘降温用水和饮用余水全部导流进入回水装置循环使用,根据气温变化精准控制湿帘上水量,减少水的浪费,鸡节约用水1.02 L/(只·天)。2018年以前传统模式水料比为2.43∶1。2018年后通过综合节水措施,水料比为 2∶1,鸡用水量降为230 mL/(只·天)。如:临沂东方禽业有限公司存栏5万只蛋鸡每年可节省用水900 t。二是废水循环再利用。岭泉六合养殖有限公司通过污水资源化循环利用升级,经搅拌→曝气→沉淀→排水→待机,采用序批式活性污泥法(SBR)工艺处理后,污水化学需氧量(COD)<150 mg/L,达到还田灌溉标准,循环利用冲栏每年可节约用水9.2万t。

2.2.4 改进栏舍冲水方式

卫生清栏采用“气吹→雾化润泡→高压冲刷”,减少冲栏用水量。如:谷蒲农牧公司利用此冲洗方式实现商品鸡节约用水0.75 kg/只,年节省冲刷用水 2 000 t。

2.2.5 采用立体笼养、床养和网下发酵床养殖技术推广干清粪

指导养殖场改造或淘汰平养、水泡粪、水冲粪工艺,建设立体养殖栏舍,发展种养立体结合农场经济,新建养殖场圈舍采取封闭或半封闭建筑设计,对粪污臭气进行化学收集处理,合理清粪频次。目前莒南县规模化畜禽养殖场已全部实现机械干清粪,97%以上的散养户应用干清粪方式,大大减少了面源污染和污水产生。

2.3 分离发酵,过程控制

2.3.1 建设3级沉淀池和储粪棚

中小型养殖户设计沉淀池及污水暂存池容积≥单位畜禽液体粪污日产生量(m3/天·头、只)×暂存天数×设计存栏量(头、只);固体粪污储存棚容积≥单位畜禽固体粪污日产生量(m3/天·头、只)×暂存周期(天)×设计存栏量(头、只)。暂存周期按转运处理最大时间间隔确定,粪堆垛压实覆膜发酵后还田。沉淀池加盖覆膜减少臭气排放和雨水进入[2]。目前全县97%的养殖专业户采用“一池三改”“联池联户”“发酵棚”等模式处理粪污,并定期通过专用车收集运到菜棚、果园和花卉园还土还田利用。

2.3.2 发酵床生态养殖减少排污

2021年县政府出台发酵床养猪技术推广项目补助政策,组织技术人员到镇(街道)进行发酵床养猪技术现场培训、政策宣讲。2021年至今共验收合格生态发酵床养殖户1 311户,验收合格发酵床垫料体积24.32万m3,其中2023年验收合格发酵床垫料改造117户,体积1.68万m3。该项目成果获2022年度齐鲁农业科技奖三等奖。

2.3.3 粪污全量还田

收集畜禽粪污全部存入氧化塘发酵无害化。(1)敞口式存贮池好氧发酵处理液体粪污:配套输送、搅拌等设施设备,容积≥单位畜禽液体粪污日产生量(m3/天·头、只)×贮存周期(天)×设计存栏量(头、只),贮存周期依据当地气候与农林作物生产用肥确定最大间隔,贮存周期>180天,经充分发酵腐熟处理后蛔虫卵、重金属等物质达到《肥料中有毒有害物质的限量要求》[2]。如:文疃镇连利养鸭场粪水经“3级沉淀池暂存+阳光房+黑膜氧化塘发酵处理”,污水可以直接灌溉农田,3万只规模可替代灌溉用水45 t/批、315 t/年。(2)全密闭污水处理池厌氧发酵:加盖覆膜减少恶臭气体排放和雨水进入,同时配套输送、搅拌、气体收集处理或燃气灶等设施。密闭贮存设施容积≥单位畜禽液体粪污日产生量,推荐贮存周期≥90天,确保充分发酵腐熟处理后达到《肥料中有毒有害物质的限量要求》[2]。如:以临沂阜康牧业有限公司为典型的奶牛养殖场采用“粪污处理发酵罐+牛床垫料回收利用+污水站+黑膜沼气袋”模式,牛粪经垫料发酵还田,污水达标灌溉周边果园农田。

2.3.4 异位生物质发酵大棚处理粪污生产腐熟肥

建设防雨、防溢、防渗塑钢大棚和黑膜氧化塘,棚内堆锯末糠麸生物质发酵料,泼洒生猪和家禽全量粪污用翻抛机搅拌,发酵床建设容积≥0.2(生猪)、0.003 3(肉鸡)、0.006 7(蛋鸡)、0.013(鸭)(m3/头、只)×设计存栏量(头、只),并配套供氧、除臭和机械翻抛等设备。如:以莒南县硕丰养殖合作社、山东岭泉养殖有限公司为典型的肉鸭养殖场粪污发酵翻抛机处理生产有机肥模式,生物质发酵大棚用锯末糠处理鸭粪,喷洒EM菌液机械反抛腐熟生产的发酵肥深受蔬菜大棚户欢迎;莒南县新希望六和养殖有限公司的养猪场运行“粪污处理污水处理站+粪污发酵棚+曝气池+氧化池”模式,粪污沉淀进入生物质发酵大棚反抛发酵生产发酵肥料远销寿光市,污水经曝气处理进入氧化池达标排放灌溉崔沟头村150 hm2林田。

2.3.5 固液分离,深度处理

液体粪污经高效固液分离机进行深度处理,根据不同工艺配建集水池、曝气池、沉淀池、厌氧反应池、好氧反应池、高效脱氮除磷、膜分离浓缩、机械排泥、臭气处理等设施设备,出水可循环利用冲刷圈舍或排入田间灌溉渠道(其下游取水点水质须符合《农田灌溉水质标准》)[2]。如:以莒南县公道养殖合作社、宏志肉鸭场为典型的肉鸭养殖场采用粪污干湿分离发酵还田模式,鸭舍污水采用3级沉降过滤和曝气技术进行净化,升级采用SBR工艺处理后达到还田灌溉标准,利用废水循环冲刷鸭舍,节约用水0.62 L/只,每年节约用水8 000 t。最后排放的污水经固液分离(废水3级沉淀池+阳光房模式→采用黑膜氧化塘厌氧发酵处理)水肥一体化灌溉农田。

2.3.6 固体粪污发酵罐生产有机肥模式

莒南县高继波养殖专业合作社的蛋鸡场和临沂格润农牧有限公司的肉鸡场粪污处理均采用发酵罐生产有机肥模式,采取堆酵、沤肥、发酵垫料等方式处理固体粪污。堆肥采用条垛式、通风静态垛、槽式、发酵罐或覆膜堆肥等好氧工艺,配备输送、搅拌和除臭等设施设备;沤肥采用平地或半坑式糊泥静置等工艺;生产垫料采用密闭式滚筒好氧发酵工艺,配套固液分离、进料、混合、发酵、除臭或智能控制设备,析出的液体粪污按照贮存发酵要求进行处理。发酵腐熟处理后制成的鸡粪有机肥达到《肥料中有毒有害物质的限量要求》,远销安丘市蔬菜种植户。

2.3.7 建沼气池推广“畜-沼-果菜”模式节能减排

大型养殖场的畜禽粪污采用沼气工程进行厌氧处理,配建调节池、固液分离机、贮气设施、沼渣沼液贮存池等设施和除臭工艺。根据不同工艺配套完全混合式厌氧反应器、升流式厌氧固体反应器、干法厌氧发酵反应器、升流式厌氧污泥床反应器、内循环厌氧反应器、减压阀等设施设备。沼气工程产生的沼液还田利用,贮存容积≥沼液日产生量(m3/天)×贮存周期(天),贮存周期≥60天,充分发酵腐熟后达到《肥料中有毒有害物质的限量要求》。产生的沼渣堆肥发酵棚容积≥(沼渣日产量+辅料添加量)(m3/天)×发酵天数[2]。如:洙边恒兴养殖公司“污水处理站+5 000 m3大型沼气池”常年恒压供给洙边村村民沼气用于生活能源;大店镇仙姑山猪场大型沼气池产生的沼液水肥一体化浇灌大棚蔬菜,沼渣用于草莓无害化种植。

2.4 种养结合,多元利用

2022年莒南县消纳粪污用地的总面积超过 74 667 hm2,融合畜禽粪污整治大县推进项目、家庭农场、秸秆青贮养牛示范项目、种养结合扶持政策,畜禽粪污发酵就近还田或制成有机肥销售,实现粪污资源高值化循环利用。

2.4.1 粪污堆酵无害化还田

适用于中小型养殖场、专业养殖场和散养户。厌氧微生物在无氧条件下将粪污有机质进行分解,堆肥自然发酵处理后还田,液体粪污发酵无害化后采取水肥一体化方式发展“生态农场”种植业。如:以临沂九州汇海生态农业有限公司、莒南县福隆家庭农场有限公司、山东利康家庭农场有限公司为重点的种养结合典型场,利用种植基地消纳粪污循环利用;莒南县茂太家庭农场采取“畜→沼→果(菜)→渔 ”模式循环利用发展生态农业,被评为临沂市家庭农场和农民科普田间驿站。

2.4.2 养殖场生态发酵床垫料还田

适用于中小型生猪养殖场、肉鸭养殖场。如:以临沂和丰牧业有限公司有机肥生产为代表的“肉鸭养殖-屠宰分割-粪便收集-有机肥生产-种植业利用”种养结合模式,将EM菌液喷洒在锯末稻壳、秸秆粉碎物等混合垫料,利用乳酸粪肠球菌等微生物对畜禽粪污有机质进行分解生产有机肥还田利用。

2.4.3 畜禽粪污经发酵罐发酵或好氧堆肥生产有机肥

利用粪污资源化利用整县推进项目结余资金培植典型,打造以山东庄氏农业科技有限公司筵宾分公司、临沂乾旭农业发展有限公司等为重点的肉鸡养殖场粪污发酵翻抛机生产有机肥模式。山东庄氏农业科技有限公司、莒南县硕丰养殖合作社已取得山东省肥料登记证,年产有机肥(含菌肥、营养土、腐殖酸等)18万t,实现了粪污的肥料化、商品化。2021—2023年莒南县在洙溪河流域、鸡龙河流域建设区域性畜禽粪污处理中心,利用好氧发酵工艺生产有机肥。一是山东庄氏农业科技有限公司在筵宾镇刘家水磨村建设畜禽粪污处理中心:构建起肉鸡养殖、农产品初加工、有机肥生产、脱毒种苗繁育、草莓种植、蔬菜种植等资源高效循环利用示范企业,2022年公司销售收入5.2亿元、利润3 720万元,研发的有机肥发酵复合菌剂及应用获得国家发明专利,申报的“墨黄金”商标已获国家知识产权局注册。该处理中心购置除臭机2台、空气能热泵 20 台、有机肥制粒机 2 套、水肥灌装设备2 台,设计利用秸秆粪便基质化年生产有机肥约10万t,处理粪便、秸秆等农业废弃物30万t。二是洙边镇锦盛养殖场畜禽粪污处理中心:建设钢结构粪污晾晒、发酵、陈化、包装车间 2万m2、沉淀池 2 400 m3、污水管网 2 533 m,购置无害化处理设备、有机肥自动生产线等设备42台(套)。该处理中心设计年可生产有机肥料等约10万t,处理粪便、秸秆等农业废弃物约15万t。

3 畜禽粪污治理成效

莒南县畜牧业污染防治遵循源头减量、发酵床养殖、过程控制、终端利用的生态思路,集成推广雨污分流、节饮技术、废水循环利用、饮用剩余水导流再利用、干清粪、固液分离、3级沉淀池、沼气池等实用技术,经常组织创新典型现场会,综合实施种养结合和农场粪污消纳、第三方粪污收集服务和有机肥生产、肉鸡肉鸭粪污发酵翻抛、肉鸡粪污发酵罐有机肥生产、肉鸭粪污干湿分离发酵还田、生猪污水处理站+粪污发酵罐、奶牛粪污发酵罐+牛床垫料回用+污水站+黑膜沼气袋、蛋鸡粪污发酵罐生产有机肥等特色循环利用模式,示范带动了畜禽粪污资源化利用新格局。全县建成2处区域粪污处置中心,年处理畜禽粪便30万t以上;760个规模化养殖场粪污处理实现发酵有机肥、水肥一体化、发酵床垫料、堆(沤)肥、沼气池、商品有机肥、生物链高值化利用;3 838家养殖专业户利用储粪场、污水池/氧化塘/沼气池发酵就近还田,或委托第三方处理利用。全县各养殖规模场和专业户均已配建粪污处理设施。规模化养殖场的粪污处理设施配建率达到100%,其中全县纳入畜禽粪污资源化利用考核的农业部直联直报系统中615个规模养殖场粪污设施配建率为100%,养殖场工业技术装备率达80%以上,机械化智慧养殖业占比50%,130个标准化规模养殖场达到现代畜牧业生产水平。全县畜禽粪污综合利用率达91.3%,种养融合的绿色生态循环农牧业向好发展。全县共创建市级和省部级畜禽养殖标准化示范场201个,市级种养结合农场26个,被评为国家绿色农业示范区。畜禽粪污集中处理项目的实施延伸了废弃物综合利用和生态产业链,面源污染物总量减排,提升了农村饮用水安全保障水平,迎淮检查国控省控河流断面水质连年达标。城区环境空气质量监测综合指数4.89,同比提高12.2%。畜禽粪污的资源化、肥料化利用减少了化肥使用量,改善了土壤结构和肥力。全县土壤环境整体处于清洁水平、安全等级,土壤环境质量总体状况良好,畜禽粪污资源化利用和种养循环促进了农牧业降本增效、绿色低碳高质量发展。山东庄氏农业科技有限公司、莒南县振伟奶牛养殖专业合作社等7家公司被列为2021—2022年临沂市长三角中心城市农产品供应基地。莒南县庄氏家庭农场荣获2023年国家级生态农场。2023年莒南县被山东省确定为“整县域推进乡村振兴”试点县。

4 存在的主要问题

莒南县是畜牧大县,畜禽养殖面广、量大,但规模化养殖程度较低,2022年畜禽养殖规模化不足50%。散养户多分布于农村居住区及周边沿河区域,对散养户的监管难度很大。目前仍存在粪污处理配建设施破旧、粪污转运处理不及时、粪污处置利用不规范、立体种养结合不紧密、粪污消纳还田用地不足、汛期入河隐患等问题,养殖废弃物资源化利用及作物蔬菜林果高效种植模式有待创新升级。此外,联防联控部门环保技术推广、防治督导等措施也有待加强。

5 对策建议

锚定生态农业绿色低碳高质量发展理念,积极实施“农牧循环深化行动”,持续把畜禽养殖污染减排及利用作为推进乡村振兴的1项重要工作常抓不懈,以重要水源地、河流等区域为重点,继续落实全县整治方案开展畜禽粪污综合利用的技术服务,通过排查整治、政策扶持、设施配建、调整种养结构等措施,不断推动农旅融合发展和畜禽粪污资源化利用工作新常态,争取申报“绿色种养循环农业试点项目县”。

5.1 跟进落实《莒南县“十四五”畜禽养殖污染防治规划》

畜禽粪污减排及资源化利用要始终贯彻“节水减排、循环利用、资源化、无害化、种养平衡”方针,做好“一减两配三分四防”建设,通过节水养殖、循环用水减少用水量,配建储粪棚和沉淀池,推行雨污分流、固液分离、干清粪实现干湿分离,做到防渗、防雨、安全防护和防溢流。到2025年过腹还田种养循环的生态农牧业更加科学合理,县域畜禽粪污综合利用率达到92%以上。

5.2 坚持种养平衡,分区分类施策

综合各乡镇环境承载能力、人居环境整治要求等,引导散养户逐步“退出庭院、远离村庄、进入种养结合适养区”。全面落实化肥减量增效和畜禽粪肥定向施用计划,根据土壤肥力和粪肥肥效测试评价确定区域畜禽品种饲养数量和种植种类及面积。引导畜禽养殖业向资源、环境和土地承载力较强的坊前镇、石莲子镇发展。引导处于超临界土地承载力状态的相沟镇、岭泉镇、朱芦镇合理调整养殖总量、品种和选址。以地定养农牧循环,切实促进畜禽粪污资源化利用整县推进项目。