太湖上游地區(qū)規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖污染控制研究*

張長飛丁克強 李紅藝 劉廷鳳 曹瑩

（南京工程學(xué)院環(huán)境工程系）

太湖上游地區(qū)規(guī)模化畜禽養(yǎng)殖污染控制研究*

張長飛**丁克強 李紅藝 劉廷鳳 曹瑩

（南京工程學(xué)院環(huán)境工程系）

對江蘇省太湖上游地區(qū)規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖造成的污染進行了調(diào)查研究，總結(jié)了規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖廢水污染的特征及危害，提出了畜禽養(yǎng)殖廢水處理的基本方法和步驟，對畜禽養(yǎng)殖廢水的處理和面源污染控制具有一定的積極意義。

太湖上游 畜禽廢水 污染控制 面源污染 沼氣 環(huán)境保護

近年來，隨著太湖上游地區(qū)農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化的推進，規(guī)?；?、集約化的畜禽養(yǎng)殖業(yè)得以迅猛發(fā)展，成為我國農(nóng)業(yè)農(nóng)村經(jīng)濟的重要組成部分。但是規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖業(yè)大力發(fā)展所帶來的面源污染問題也日益嚴重，直接影響經(jīng)濟發(fā)展和危及生態(tài)安全，是太湖水質(zhì)惡化的重要污染源之一，已成為人們普遍關(guān)注的社會問題[1-4]。規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖污染已成為繼工業(yè)污染、生活污染之后的第三大污染源，成為太湖水污染控制重點防治的領(lǐng)域[5-7]。養(yǎng)殖業(yè)的糞尿排泄物及廢水中含有大量有機物、氮、磷、懸浮物及致病菌并產(chǎn)生惡臭，固液混雜，屬高有機、高氮、高磷污水，且碳氮比例失調(diào)，這些特點給養(yǎng)豬污水處理帶來很大困難，對環(huán)境質(zhì)量造成極大影響，急需治理[8]。

因此，為有效減少畜禽養(yǎng)殖廢水對環(huán)境的面源污染，在不影響太湖生態(tài)環(huán)境的前提下促進畜禽養(yǎng)殖業(yè)的穩(wěn)步健康發(fā)展，因地制宜地研究開發(fā)畜禽廢水高效、低成本、資源化利用的技術(shù)和與養(yǎng)殖業(yè)、種植業(yè)有機結(jié)合的生態(tài)處理利用技術(shù)是非常必要的[9-11]。國內(nèi)外對規(guī)模化畜禽場糞水的處理方法主要有綜合利用和處理達標(biāo)排放兩大類。綜合利用是生物質(zhì)能多層次利用、建設(shè)生態(tài)農(nóng)業(yè)和保證農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的好途徑。工藝流程大致相同，即固液分離-厭氧消化-好氧處理。但是，對于我國處于微利經(jīng)營的養(yǎng)殖行業(yè)來講，建設(shè)該類糞污處理設(shè)施所需的投資太大、運行費用過高。因此，探尋設(shè)施投資少、運行費用低和處理高效的養(yǎng)殖業(yè)糞污處理方法，已成為解決養(yǎng)殖業(yè)污染的關(guān)鍵所在[12-13]。

規(guī)模化養(yǎng)殖廢水處理設(shè)施建設(shè)工程主要考慮以下幾個方面[14-15]：（1）污水處理工藝技術(shù)可靠，運行費用低廉，投資經(jīng)濟合理，設(shè)備先進可靠；（2）工藝設(shè)計具有很好的耐沖擊負荷和操作靈活性；（3）整體布局簡潔、合理、美觀，符合國家有關(guān)綠化及環(huán)保、消防規(guī)定；（4）動力設(shè)備采用先進設(shè)備，保證能長期平穩(wěn)運行；（5）綜合具體的場地條件，設(shè)計時能考慮設(shè)備和構(gòu)筑物的平面布置及其合理的高程分布，同時考慮采用高效率的設(shè)備，盡量減少占地面積。

1 太湖上游地區(qū)規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖的特征

課題組對太湖上游武進、宜興和溧陽三地區(qū)規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖產(chǎn)生的廢水情況進行了調(diào)研。這三地區(qū)規(guī)?；B(yǎng)豬情況統(tǒng)計見圖1、圖2和圖3。

圖1 溧陽規(guī)?；i養(yǎng)殖情況各鎮(zhèn)分布（單位：頭）

圖2 武進區(qū)不同規(guī)模的生豬養(yǎng)殖情況分布（單位：頭）

規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖廢水主要由尿液、飼料殘渣、夾雜糞便及圈舍沖洗水組成，其中沖洗水及尿液占了絕大部分。采集規(guī)?；B(yǎng)殖場廢水樣本和農(nóng)業(yè)利用土壤樣品，有關(guān)檢測數(shù)據(jù)如表1、表2和表3所示。

圖3 宜興市各鎮(zhèn)及街道規(guī)?；i養(yǎng)殖分布（單位：頭）

表1 規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖廢水處理出水監(jiān)測數(shù)據(jù)

表2 規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖廢水直接排放監(jiān)測數(shù)據(jù)

表3 土壤樣品重金屬監(jiān)測數(shù)據(jù)

由表1～表3可見，規(guī)?；笄輳U水含有大量的有機污染物以及N、P等營養(yǎng)物質(zhì)，污染負荷高，重金屬中Zn和Cr濃度也較高；通過厭氧發(fā)酵和生態(tài)塘凈化處理后，氮磷得到明顯削減；養(yǎng)殖廢水農(nóng)業(yè)利用存在重金屬累積的影響。

2 太湖上游地區(qū)規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖廢水處理現(xiàn)狀

武進地區(qū)規(guī)?；B(yǎng)殖廢水中TN和TP含量均較低，TP含量最低為9.581 mg/L，最高為55.354 mg/L，TN含量最低為13.469 mg/L，最高為106.54 mg/L。處理方式主要以沼氣利用為主，配套防雨儲存池、雨污分離系統(tǒng)、厭氧池、好氧池以及三級生物氧化塘等設(shè)施，設(shè)備利用率在80%以上，大部分養(yǎng)殖場能夠?qū)崿F(xiàn)土地扭轉(zhuǎn)，沼液利用以苗木花卉和蔬菜水果為主。養(yǎng)殖廢水進行厭氧發(fā)酵，產(chǎn)生沼氣用于供暖，沼液經(jīng)過三級生物塘的處理后做為豬舍的沖洗水循環(huán)使用。沼渣則是一部分作為原料加工成有機肥，另一部分直接還田。

宜興地區(qū)規(guī)?；B(yǎng)殖廢水中TN和TP含量均較低，TP的含量最低為18.36 mg/L，最高為45.954 mg/L，TN含量最低為24.378 mg/L，最高為60.86 mg/L。宜興地區(qū)東南部山區(qū)屬于溧宜丘陵的一部分，地廣人稀，以雞鴨等禽類養(yǎng)殖為主，養(yǎng)殖方式為散養(yǎng)及半圈養(yǎng)為主，雞類養(yǎng)殖地點主要為山頂及山腰，鴨類則是靠近河流及湖泊養(yǎng)殖。

溧陽地區(qū)規(guī)?；B(yǎng)殖廢水中TN和TP含量均較低，TP的含量最低為18.276 mg/L，最高為53.156 mg/L，TN含量最低為26.383 mg/L，最高為86.79 mg/L。養(yǎng)殖廢水先是通過固液分離，進而進行厭氧發(fā)酵，處理后的廢水再經(jīng)過人工濕地的處理后排入水塘。糞便則是一部分用于種植牛飼料草，另一部分用于周圍農(nóng)戶的回田。養(yǎng)牛場存在的問題一是牛產(chǎn)生的廢水量較大，而且牛糞中的纖維素僅僅通過厭氧發(fā)酵很難被分解；二是由于牛糞的肥力較差，農(nóng)戶利用的積極性不高。

3 太湖上游地區(qū)規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖廢水利用工藝

由于養(yǎng)殖場廢水處理不同于工業(yè)污水處理，養(yǎng)殖場經(jīng)濟效益不高限制了污水處理投資，也就是投資金額不可能太大。養(yǎng)殖場需要投資少、處理效果好、能回收一部分資源、有一定經(jīng)濟效益的廢水處理工藝。因此，養(yǎng)殖場的廢水處理通常并不是僅采用一種處理方法，而是根據(jù)不同地區(qū)的社會條件、自然條件，以及養(yǎng)殖種類、養(yǎng)殖場的性質(zhì)規(guī)模、生產(chǎn)工藝、凈化程度和利用方向等，采用幾種處理方法（包括相應(yīng)的設(shè)備）組合成一套污水處理工藝。典型的規(guī)模化畜禽養(yǎng)殖廢水處理工藝流程如圖4所示。

圖4 養(yǎng)豬廢水處理工藝流程

該工藝處理的廢水包括沖圈廢水、豬尿液，處理后出水COD、SS、TN和TP的總平均去除率能夠達到95%以上，基本能夠滿足農(nóng)業(yè)灌溉水的要求。工程實施后可對養(yǎng)殖場的糞便和污水進行無害化處理和資源化利用，周邊環(huán)境明顯改善，水體水質(zhì)顯著提高，減少了畜禽疫病的發(fā)生，沼液灌溉增加農(nóng)民收入，減少化肥投入，畜禽死亡率下降。工程每天生產(chǎn)沼氣用于養(yǎng)殖場供暖和周圍農(nóng)戶用氣。工程一般安排1名專業(yè)人員進行維護管理，管理比較簡單，運行費用比較低，廢水處理成本約1.5元/立方米，工程廢水達標(biāo)排放。

規(guī)模化養(yǎng)殖場首先采用干清糞工藝，提高干糞收集處理水平，重點通過建設(shè)“三分離一凈化”工程（雨污分離、干濕分離、固液分離、生態(tài)凈化），實現(xiàn)畜禽養(yǎng)殖場固體糞便和污水處理利用率分別達到90%～95%和80%～85%，處理后的污水能達到畜禽養(yǎng)殖場回用要求。太湖上游地區(qū)畜禽養(yǎng)殖產(chǎn)生的廢水直接用于還田并不多見，廢水主要經(jīng)沼氣池發(fā)酵，再將沼液澄清處理，最后排入氧化塘或人工濕地。附近有農(nóng)田的，可用于農(nóng)業(yè)灌溉，但是僅在作物的需水及施肥季節(jié)進行灌溉。灌溉農(nóng)田有兩個限制條件：一是對灌溉水量的限制，灌溉的水量不超過農(nóng)作物的田間需要和田間持水量，二是在雨季及作物非生長期不要進行污水灌溉。因此養(yǎng)殖場需根據(jù)廢水產(chǎn)生量及消耗量，配套相應(yīng)的處理后水的存儲空間。

4 太湖上游地區(qū)規(guī)模化畜禽養(yǎng)殖廢水利用建議

（1)太湖上游地區(qū)規(guī)?；B(yǎng)殖需以科學(xué)發(fā)展觀為指導(dǎo)，以構(gòu)建資源循環(huán)利用、環(huán)境友好的生態(tài)養(yǎng)殖模式為目標(biāo)，以推進畜禽養(yǎng)殖糞污治理和優(yōu)化養(yǎng)殖業(yè)結(jié)構(gòu)為主線，充分利用政策、經(jīng)濟和技術(shù)等方式，在保證養(yǎng)殖業(yè)經(jīng)濟性前提下，擴大養(yǎng)殖糞污應(yīng)用領(lǐng)域和利用效益，提升區(qū)域養(yǎng)殖糞污資源利用效率和生態(tài)文明水平，節(jié)約資源，改善環(huán)境，促進養(yǎng)殖業(yè)可持續(xù)健康發(fā)展和經(jīng)濟低碳運行。

（2)規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖廢水治理利用過程涉及部門廣泛，不僅包括環(huán)境保護部門、農(nóng)林部門、畜牧獸醫(yī)部門，還涉及到發(fā)展改革、規(guī)劃、衛(wèi)生、國土、工商、城管等行政管理部門。各級環(huán)保部門要依據(jù)有關(guān)法律法規(guī)和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，對轄區(qū)內(nèi)畜禽養(yǎng)殖污染防治實施統(tǒng)一監(jiān)督管理，嚴格執(zhí)行規(guī)?；B(yǎng)殖場環(huán)境影響評價制度以及排污申報登記、排污許可證發(fā)放制度。同時各級各部門需加強組織領(lǐng)導(dǎo)和協(xié)調(diào)配合，創(chuàng)新畜禽糞污治理的監(jiān)督管理機制，構(gòu)建畜禽廢水資源化管理的長效機制，推進重大項目多元化管理體系建設(shè)。

（3)規(guī)?；B(yǎng)殖廢水沼氣工程體系建設(shè)需根據(jù)豬場的地理、環(huán)境、氣候，因地制宜地設(shè)計沼氣凈化工程，根據(jù)實際地形可以靈活組合與調(diào)整，不受地形限制；在規(guī)模養(yǎng)殖場（大戶）建設(shè)小型沼氣工程，推廣“豬/沼/作物”模式。逐步形成“養(yǎng)殖/沼氣/種植”三位一體的生態(tài)農(nóng)業(yè)新格局，這種前促養(yǎng)殖后帶動種植的方式可使畜禽污染物得到充分利用，實現(xiàn)零排放。

（4）規(guī)模化養(yǎng)殖廢水量大、穩(wěn)定、營養(yǎng)元素含量高的特點與農(nóng)業(yè)灌溉有機結(jié)合，有力地緩解了農(nóng)業(yè)灌溉水資源緊缺和養(yǎng)殖廢水高污染問題。將養(yǎng)殖廢水用于農(nóng)業(yè)灌溉有利于達到節(jié)水、減污、增效的三重效果。探索養(yǎng)殖廢水灌溉對農(nóng)田土壤理化性質(zhì)的影響，提煉科學(xué)、適用的養(yǎng)殖廢水灌溉方式對于實現(xiàn)養(yǎng)殖廢水安全灌溉、保證糧食和水環(huán)境安全具有重要的意義。

5 總結(jié)

本文對太湖上游地區(qū)江蘇省武進區(qū)、溧陽市和宜興市三地的規(guī)?；B(yǎng)殖糞污處理利用現(xiàn)狀進行了調(diào)研分析，并采集了畜禽養(yǎng)殖企業(yè)畜禽糞尿處理方面的數(shù)據(jù)。研究發(fā)現(xiàn)，規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖企業(yè)處理畜禽糞便和畜禽尿液的方式存在顯著差異，畜禽糞污處理中以沼氣利用和還田方式最多。本文根據(jù)現(xiàn)狀提出了規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖糞污處理和資源化利用的積極性建議和相應(yīng)的工藝。

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Research on Pollution Control of the Large-scale Livestock and Poultry Breeding in the Upper Reaches of Taihu Lake

Zhang Changfei Ding Keqiang Li Hongyi Liu Yanfeng Cao Ying

Researches the pollution caused by the large-scale livestock and poultry breeding in the upper reaches of Taihu Lake,summarizes the characteristics and harm of large-scale breeding wastewater pollution. Furthermore,puts forward basic methods and steps for the wastewater treatment,which has a positive meaning for the treatment of livestock and poultry breeding wastewater and the control of non-point source pollution

Upper reaches of Taihu Lake;Livestock and poultry breeding wastewater;Pollution control;Nonpoint source pollution;Biogas;Environmental protection

X 5

2014-09-04）

南京工程學(xué)院青年資金項目QKJA2011007；太湖治理專項課題TH2012303；江蘇省環(huán)保廳項目2013023。

**張長飛，男，1984年生，工程師。南京市，211167。