規(guī)?；B(yǎng)豬場糞污的危害及治理措施

陳立軍

(甘肅省張掖市高臺縣南華鎮(zhèn)畜牧獸醫(yī)工作站，甘肅 高臺 734300)

0 引言

根據(jù)相關資料統(tǒng)計，每頭成年母豬糞便排泄量約為4 t/年，育肥豬出欄前所有的糞便排泄量約為1.1 t，養(yǎng)豬過程中糞便排泄的總量超過了全國工業(yè)固體廢物的總量，而其中造成污染面積最廣的養(yǎng)殖廢水污染尚未計算在內；同時養(yǎng)殖過程中豬群排出的CO2、NH3對空氣造成的污染也越來越嚴重，對人們的身體健康和生命安全造成威脅，對養(yǎng)豬業(yè)的健康發(fā)展也帶來不利影響[1]。中國是養(yǎng)殖大國，養(yǎng)殖業(yè)是農民經濟發(fā)展的重要支柱產業(yè)，隨著人們生活水平不斷提高，對豬肉的需求量逐年增加，而傳統(tǒng)的以農戶散養(yǎng)為主的養(yǎng)殖模式逐漸被淘汰，改為集約化、規(guī)?；默F(xiàn)代養(yǎng)殖模式。該養(yǎng)殖模式的轉變造成的糞污問題會更加突出，也是目前大家關注的問題，而這種污染在短時間內是無法徹底處理的，從而會引起一系列嚴重的環(huán)境問題。

1 規(guī)?；B(yǎng)豬場糞污產生的不良影響

1.1 對大氣造成的影響

目前，畜禽養(yǎng)殖業(yè)是造成空氣污染的主要來源，畜禽生產過程中會產生如NH3、H2S、C9H9N等大量的惡臭氣體，同時還有CO2、SO2等溫室氣體。據(jù)研究，生豬糞便在自然狀態(tài)下可產生160多種惡臭氣體，這些有害氣體對豬群的免疫力和抵抗力造成不利影響，同時對周邊居民身體健康造成嚴重威脅，其中NH3和H2S對機體的損傷尤為嚴重。糞污中的NH3由細菌和酶分解形成氮氣化合物，具有強烈的刺激氣味，進入呼吸道遇水形成氨水，透過黏膜、肺泡上皮侵入黏膜下、肺間質和毛細血管，輕者出現(xiàn)聲帶痙攣、喉頭水腫、組織壞死，有時脫落的壞死物會引起窒息，損傷支氣管、氣管黏膜，影響支氣管的通氣功能，肺泡表面活性物質減少，嚴重者出現(xiàn)全身缺氧。H2S是新鮮糞便、含硫有機物厭氧降解的產物，輕度中毒會出現(xiàn)畏光、流淚、眼刺激、異物感，伴有頭昏、頭痛；中度中毒出現(xiàn)乏力、惡心、嘔吐、呼吸困難、喉部發(fā)癢、胸部壓痛；重度中毒行動遲緩，煩躁、意識模糊、甚至腦水腫，最后因呼吸麻痹死亡[2]。有研究報道，目前國內畜禽養(yǎng)殖過程中產生的NH3占總排放量的54%，其中養(yǎng)豬場糞便占糞便總排放量的51%，規(guī)?；B(yǎng)豬過程中產生的NH3占所有NH3排放的一半以上，這些糞污造成的大氣污染長期持續(xù)會造成人和動物慢性中毒[3]。

1.2 對水體造成的影響

對規(guī)?；B(yǎng)豬場來說，除了糞尿，每日產生的污水量也非常大。相關數(shù)據(jù)顯示，每頭豬每天的糞尿量和體重的比例為1:20～9:100，在我國東南沿海規(guī)模化養(yǎng)豬業(yè)高度發(fā)達的地區(qū)，生豬廢棄物中的化學需氧量(Chemical Oxygen Demand，COD)占總排放量的84%，氨氮占所有畜禽廢棄物排放總量的97%。養(yǎng)豬場產生的廢水中含有非常豐富的氮、磷、鉀等，排出時如果不經過有效處理，流入河流、魚塘會造成水體富營養(yǎng)化，藻類加速生長，對水生動植物的安全造成威脅，同時破壞河流兩岸的生態(tài)環(huán)境；此外養(yǎng)殖廢水中含有大量的病原微生物或寄生蟲，會隨地表徑流進入含有水生生物的水體中，造成疾病傳播甚至物種死亡和滅絕，嚴重者水體失去正常的功能，可能導致周邊人類食物中毒、感染疾病。目前畜禽養(yǎng)殖糞污引起的水體污染已經成為繼工業(yè)污染、生活污染之后的第三大污染源[4]。

1.3 對土壤造成的影響

畜禽糞污中富含鉀鹽和鈉鹽，過量堆積在土壤中會出現(xiàn)諸多環(huán)境問題。此外豬的糞便中含有鎘、銅、鋅等金屬元素，也會隨著糞污的堆積逐漸滲入到土壤中，逐漸形成生物濃縮(biological concentrations)問題。相關調查顯示，規(guī)?；B(yǎng)豬場糞污中重金屬殘留的含量明顯高于散養(yǎng)戶，在生豬養(yǎng)殖過程中部分數(shù)養(yǎng)殖戶為了補充日糧中的營養(yǎng)，在日糧中添加飼料添加劑或抗病藥物，這些添加的物質通過動物機體代謝后以原形或中間、終末代謝產物的形式隨糞便或尿液排出體外，大部分會對環(huán)境造成不良影響。相關調查顯示，在規(guī)?；B(yǎng)豬場周圍的土壤環(huán)境中四環(huán)素、土霉素、磺胺間甲氧嘧啶、氧氟沙星、諾弗沙星等多種抗生素水平比較高。當前用于生產的常規(guī)污水處理工藝對這些抗生素類藥物的消除效果非常有限，即使經過處理，這類糞污中的抗生素水平仍然非常高，在糞污還田之后，檢測土壤中的抗生素水平，結果雖然比糞便低，但與糞便中抗生素的組成成分高度一致，濃度水平呈典型的正相關性[5]。

2 糞污治理現(xiàn)狀

2.1 國外畜禽糞污治理

目前國外應用于畜禽糞污處理的成本相對較低，大多數(shù)農場為農牧結合的模式，在生產中重視種、養(yǎng)殖業(yè)有機結合，而且多數(shù)會根據(jù)養(yǎng)殖業(yè)的模式調整種植業(yè)的生產結構，養(yǎng)、種植業(yè)從飼草、飼料、肥料三個方面進行相互促進和協(xié)調。養(yǎng)殖場的糞便會通過專門的運輸管道或直接干燥固化成有機肥還田處理，有效避免了環(huán)境污染，同時提高了土壤的肥力；糞污處理采用厭氧消化塘工藝，利用沼氣工程的環(huán)境治理功能構建生態(tài)農場，在有效處理糞污的同時達到節(jié)能的目的；此外，通過立法進行畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染的防治和管理，保障養(yǎng)殖業(yè)的健康發(fā)展，減少糞污對環(huán)境造成的不良影響。

歐盟一些國家通過立法嚴格控制排污標準，嚴格限制了畜禽養(yǎng)殖場的規(guī)模，政府出面從源頭上控制全國畜禽的生產量，這個生產量是根據(jù)國土承載力、環(huán)境承載力、消費水平、養(yǎng)殖技術水平等多個方面綜合考慮后制定的，具有較高的穩(wěn)定性；再者，排污要有接收方的證明，如荷蘭規(guī)定養(yǎng)殖場排污必須還田，由作物或牧草種植戶用專車將畜禽糞污運走，埋入30 cm深的土壤內，經發(fā)酵后還田；此外在申辦豬場時必須要出具銷售訂單，而且辦場必須在制定的區(qū)域內[6]。

2.2 我國養(yǎng)豬業(yè)糞污治理現(xiàn)狀

我國對于養(yǎng)殖業(yè)造成的糞污污染處理和相應的環(huán)保工作基礎相對薄弱，和發(fā)達國家之間存在一定的差距。目前我國養(yǎng)豬業(yè)造成的環(huán)保問題缺乏“頂層設計”，養(yǎng)豬業(yè)發(fā)展存在盲目擴張的現(xiàn)象，并沒有根據(jù)國土資源與其他資源的承載力進行設計，脫離了社會生活需求、豬業(yè)生產潛力等規(guī)劃，發(fā)展有一種無序感。在21世紀初期，政府逐漸認識到養(yǎng)殖業(yè)對環(huán)境的危害后，陸續(xù)出臺了《畜禽養(yǎng)殖污染防治管理辦法》《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標準》《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染防治技術規(guī)范》等一系列相關標準，對養(yǎng)殖場建設、廢棄物堆放、糞污處理和排放做出了具體要求，但是由于缺乏相關的立法，管理規(guī)范尚未上升到法律的高度，自覺遵守相關行政法規(guī)和標準的養(yǎng)豬場數(shù)量非常少。

3 糞污治理措施

目前，規(guī)模化養(yǎng)豬場糞污治理按照糞污最終的流向和用途可分為工業(yè)化處理、生態(tài)型處理和農牧結合循環(huán)利用三個方面。在實際生產中可根據(jù)實際情況，在保障利益的同時進行相應的排污處理。

3.1 糞污工業(yè)化處理

工業(yè)化處理是按照常規(guī)的物理、化學等方法對糞污進行處理，以便其達到排放標準，在地域影響小、環(huán)境保護政策執(zhí)行嚴格和土地承載能力小的地區(qū)，養(yǎng)殖場多推薦這種治理措施。經該方法處理后能有效除去養(yǎng)殖廢水中的COD、氮磷、懸浮物，同時能實現(xiàn)沼氣、沼液、沼渣的資源化利用，但缺點是投資成本巨大，受到技術限制。糞污工業(yè)化處理一般可采用以下方法。

3.1.1 厭氧-好氧聯(lián)用法

對于大中型規(guī)?；B(yǎng)豬場，一般采用厭氧-好氧聯(lián)用的方法，能夠同時避免厭氧和好氧處理的缺點，在有效去除污水中高氨氮物質、COD的同時降低投入成本。其中最新研發(fā)的上流式厭氧污泥床-好氧/缺氧(Up-flow Anaerobic Sludge Bed，UASB)開始被應用于生產，其核心技術就是將厭氧、好氧工藝有機結合，養(yǎng)豬產生的糞污經水解酸化處理單元、厭氧處理后，沼液可制成沼氣用于生產養(yǎng)殖區(qū)和辦公區(qū)的照明用電，沼渣可以堆肥。在處理過程中，厭氧階段可將糞污中的大部分有機物處理掉，但是出水可生化性比較差，因此，在有機質含量較低時，好氧處理過程中可適度補充碳源、葡萄糖、乙酸等物質，經過聯(lián)合處理后既能達到降解污染物的目的，又實現(xiàn)了總量減量化，沼液儲存后直接還田，形成綜合性利用。但是“三沼”還田并無標準，利用后有可能造成二次污染，成本較高，實際利用價值不高[7]。

3.1.2 堆肥發(fā)酵+干清糞處理

堆肥發(fā)酵+干清糞處理最終還田是傳統(tǒng)糞污處理的模式，尤其適用于場地寬闊，遠離人口密集區(qū)的中小型農場，在處理過程中不需要在糞便中添加菌種，利用自然界中本身就存在的微生物進行高達70℃的發(fā)酵，發(fā)酵過程中糞便中的有機物被降解，形成肥力較好的肥料。其優(yōu)點是成本低、省時省力、就近取材，但是并不適合規(guī)?；B(yǎng)殖和城郊養(yǎng)殖。豬場進行糞污處理主要使用人工干清糞工藝，在很大程度上減少了廢水的產生，但會增加勞動量。

3.1.3 黏土吸附技術處理

目前投入生產的凹凸棒黏土是一種含水富鎂硅酸鹽的非金屬黏土礦物質，具有價格低廉、pH適用范圍廣、效率高、投入量小等諸多優(yōu)點，成為豬場優(yōu)先選用的廢水處理劑，其對養(yǎng)豬過程中產生的廢水中的重金屬、抗生素、高氨氮等吸附性能較強，對COD的去除率高達88%，隨著水溶液pH值的升高，其對四環(huán)素類抗生素的吸附作用也會逐漸增強。

3.1.4 電化學法處理

電化學法處理糞污污染時用到的電解反應，如電凝聚作用、電氣浮作用、電氧化還原作用等來處理污染，缺點較為明顯，如消耗電能，成本較高，電極容易鈍化，在實際應用過程中受到很大的限制。目前其研究主要傾向于與其他工藝聯(lián)合使用，如電解法聯(lián)合生物法能夠有效地處理硝酸鹽，脫硝率接近100%，COD和NH3-N的去除率超過90%；電解法聯(lián)合光催化法可處理亞甲藍廢水，COD去除率87%以上；電解法聯(lián)合超聲波法可處理酸性染料廢水，其比單獨的電解法去除率提高20%。電化學法在處理養(yǎng)豬過程中產生糞污污染時，能夠有效去除高氨氮有機物、重金屬、抗生素、激素類物質。

3.2 生態(tài)型處理

主要通過生物法來治理畜禽糞污，在控制成本的同時產生經濟效益，但是該技術對豬場周邊的環(huán)境要求較高，如較高的土地保有量和充分的農田來消納糞污等。主要有以下3種技術。

3.2.1 微生物巢技術

該技術是基于生物發(fā)酵的原理，利用鋸末、稻殼、作物秸稈等做出蜂巢似的基本模型，將其作為碳源，糞水發(fā)酵作用氮源，雖然處理糞污的能力有限，但是富含肥效物質的墊料可作為有機肥的原料來生產有機肥，安全無害，利用度比較高。和其他傳統(tǒng)處理方法相比，該技術可直接進行處理，免去了糞污固液分離的步驟，同時消除惡臭的效果十分明顯，在反應堆飽和后可將模型和糞便稍作處理后用作生物有機肥處理，具有投資少、效益高、無二次污染等優(yōu)點，也能從根本上改善生態(tài)環(huán)境。

3.2.2 復合微生物菌劑處理

通過國內外大量研究，針對豬場糞污的特點，提出復合微生物制劑凈化修復技術，并且得到廣泛關注，可利用放線菌、光合細菌等多種功能菌株復配成復合微生物制劑，在堆肥發(fā)酵過程中能促進污泥堆體升溫的速度和最高溫度，同時加快水分散發(fā)及有機質分解，對豬糞污堆肥作用的效果產生積極的影響[8]。

3.2.3 人工濕地處理技術

通過人為設計、建設模仿濕地的生態(tài)系統(tǒng)，在處理床上鋪設適當?shù)娜斯せ|種植水生植物，利用糞污和污水，結合生物學、化學、物理學等綜合技術手段，發(fā)揮類似于或強于自然濕地凈化功能的作用，可做污水的2級或3級處理。

3.3 農牧循環(huán)利用處理

農牧結合循環(huán)利用是指將養(yǎng)殖業(yè)作為核心，其生產的廢棄物通過資源化、無害化處理，與林業(yè)、漁業(yè)、農業(yè)中的一項或幾項相關聯(lián)，形成一條完整的農業(yè)產業(yè)鏈，最終實現(xiàn)污染的生態(tài)治理和零排放，這也是目前使用的成本最低、同時還能回收效益的處理方法。

3.3.1 傳統(tǒng)近零排放模式

將養(yǎng)豬場的糞尿污水收集、處理后進入?yún)捬醺邷匕l(fā)酵裝置產生沼氣，后者經凈化處理后裝入貯氣柜，一部分可轉化為電能用于生產或生活照明，另一部分用于保育舍供暖等生產用電，沼液沼渣運輸至種植基地。根據(jù)沼液處理工藝的差異，將規(guī)?；B(yǎng)豬場的糞污綜合利用分為沼氣工+還田、沼氣工程+自然生態(tài)處理/好氧處理，但是大量生產實踐證實，這兩種模式存在產氣量少、沼氣利用率低、投資回報率低等缺點。

3.3.2 農牧結合模式

這種模式的技術要點在于將豬糞經高溫發(fā)酵墊料中的功能菌群降解發(fā)酵，在使用2年左右后將墊料作堆肥處理，進一步高溫殺菌和腐熟后，作為農作物或樹木的肥料。該模式安全、環(huán)保、健康、節(jié)水，能在一定程度上解決規(guī)?；B(yǎng)殖場產生的糞污。但是從發(fā)展情況來看，近年來這種模式在生產中呈倒退和萎縮的趨勢，主要是由于墊料原料緊張，價格偏高，采購困難，生產成本增加，而且對處理技術要求較高，容易出現(xiàn)發(fā)酵床死亡的現(xiàn)象，進一步增加了養(yǎng)殖戶的資本投入。

4 結語

規(guī)?；B(yǎng)豬業(yè)日益發(fā)展使得豬場糞污處理問題對環(huán)境造成的不良影響非常嚴重，已經成為全社會關注的重點，養(yǎng)豬場糞污進行科學、有效的處理十分必要。處理應立足于農業(yè)和畜牧業(yè)有機循環(huán)產業(yè)鏈中，將源頭控制、中間處理和末端治理技術進行有機結合，整合污水治理、沼氣工程和有機肥產業(yè)鏈，全面實現(xiàn)污水零排放、沼氣全利用、糞渣全肥化還田等。目前農牧業(yè)結合循環(huán)利用已經成為豬場糞污及廢棄物處理的主要方式，同時應做到預防為主，將污染盡可能地控制在生產之前，從根本上減少對環(huán)境的污染。