我國養(yǎng)豬業(yè)污染問題產(chǎn)生的根本原因及三步法整體解決方案

許道軍唐艷華黃 鋒蔡 鵬

（1湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)動物醫(yī)學(xué)院，湖南長沙 410128；2湖南大湘農(nóng)環(huán)境科技股份有限公司，湖南長沙 410128）

我國養(yǎng)豬業(yè)污染問題產(chǎn)生的根本原因及三步法整體解決方案

許道軍1唐艷華1黃 鋒1蔡 鵬2

（1湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)動物醫(yī)學(xué)院，湖南長沙 410128；2湖南大湘農(nóng)環(huán)境科技股份有限公司，湖南長沙 410128）

我國養(yǎng)豬業(yè)環(huán)境污染問題產(chǎn)生的根本原因在于養(yǎng)殖環(huán)節(jié)與污水處理環(huán)節(jié)脫節(jié)。養(yǎng)殖環(huán)節(jié)污水排放量巨大，后續(xù)的污水處理設(shè)施投資巨大，運行費用高，管理難度大，處理效果不穩(wěn)定。顯然，現(xiàn)有的技術(shù)方案無法解決我國養(yǎng)豬業(yè)環(huán)境污染嚴(yán)重的問題。為了有效解決養(yǎng)豬業(yè)環(huán)境污染問題，需要采取 “源頭減排—糞尿分離—立頁增氧污水處理系統(tǒng)”的三步法綜合處理方案。

豬；環(huán)境污染；三步法；污水處理

我國是世界上最大的生豬養(yǎng)殖和豬肉消耗國，據(jù)農(nóng)業(yè)部2015年統(tǒng)計數(shù)據(jù)，我國生豬2015年出欄量為70 825萬頭，豬肉產(chǎn)量達(dá)5 487萬噸，出欄數(shù)和豬肉消費量均約占世界總量的50%左右。雖然取得了如此巨大的進(jìn)步，但也必須清醒地認(rèn)識到，當(dāng)前我國的養(yǎng)豬業(yè)，還存在著病死率高、環(huán)境污染嚴(yán)重、勞動效率低下等重大問題。特別是養(yǎng)豬場環(huán)境污染問題，更是觸目驚心，已經(jīng)嚴(yán)重制約了我國養(yǎng)豬業(yè)的健康發(fā)展。雖然相關(guān)政府部門在養(yǎng)豬環(huán)境污染問題方面采取了大量措施，但由于相關(guān)的技術(shù)方案不完善，并沒有取得理想的效果。一些地區(qū)干脆采取極端手段，一刀切地全面拆除豬舍。這種方法雖然在局部地區(qū)快速地解決了豬場污染問題，但對當(dāng)?shù)氐娜馐称饭┙o、農(nóng)民的致富產(chǎn)生了極大的負(fù)面影響，而且從本質(zhì)上來說只是將豬場的污染問題轉(zhuǎn)移到了其他地區(qū)而已，并沒有從根本上解決問題?！柏i糧安天下”，解決豬場的污染問題絕對不是簡單的禁養(yǎng)限養(yǎng)就能解決的。事實上，通過科學(xué)的方法，是完全能夠有效地解決污染問題。本文就目前豬場污染問題產(chǎn)生的主要原因及三步法污水處理技術(shù)進(jìn)行簡要闡述。

筆者認(rèn)為：造成當(dāng)前豬場環(huán)境污染問題如此嚴(yán)重的主要原因不是技術(shù)問題，而是解決養(yǎng)豬污染的思維方法存在問題，我國養(yǎng)豬業(yè)環(huán)境污染問題產(chǎn)生的根本原因在于目前我國豬場污水處理方案普遍存在的養(yǎng)殖環(huán)節(jié)與污水處理環(huán)節(jié)完全脫節(jié)，養(yǎng)豬場僅僅關(guān)注養(yǎng)豬技術(shù)，對后續(xù)的污水處理難度及后果認(rèn)識不足，關(guān)心不夠，豬場每天的污水排放量巨大；污水處理公司則僅僅著眼于污水處理技術(shù)本身，對于污水的來源及減排等方面缺乏興趣，對污水處理設(shè)施投資及運行的經(jīng)濟(jì)因素也考量不多。而養(yǎng)殖環(huán)節(jié)與污水處理環(huán)節(jié)的完全脫節(jié)，最直接的后果就是已有的污水處理方案多存在投資特別巨大、運行成本高昂、管理難度大、處理效果不穩(wěn)定等致命缺陷。很多豬場即使從國家獲得大量的財政補(bǔ)貼建立了污水處理設(shè)施，但由于后續(xù)的高昂運行費用無法承受，以及管理復(fù)雜等因素，建成的設(shè)施也多閑置或廢棄。

解決我國養(yǎng)豬業(yè)的環(huán)境污染問題，需要從豬場設(shè)計就開始考慮污水處理問題，全面考慮養(yǎng)豬過程的污水排放與后續(xù)的污水處理過程，并據(jù)此采取科學(xué)合理的方法。三步法豬場環(huán)境污染整體解決方案正是基于這一思路提出的，具體為：污水源頭減排—糞尿即時分離—立頁增氧污水處理系統(tǒng)。

1 污水源頭減排

豬場污水是一種高有機(jī)物濃度的污水，處理難度極大。很多豬場在建廠之初，缺乏對后續(xù)污水處理難度的清醒認(rèn)識，沒有采取節(jié)水設(shè)計思路，還是沿用傳統(tǒng)的水沖糞設(shè)計工藝；還有一些豬場雖然設(shè)計成人工干清糞工藝，但是在日常運行過程中，工人習(xí)慣采用水每天沖洗欄舍，造成豬場用水量巨大，污水產(chǎn)生量多。傳統(tǒng)的一個自繁自養(yǎng)的萬頭豬場，如果豬舍設(shè)計不科學(xué)，每天產(chǎn)生的污水量在150噸～200噸之間；而科學(xué)節(jié)水設(shè)計的豬舍，每天產(chǎn)生的污水量完全可以控制在30噸以內(nèi)。筆者在湖南瀏陽設(shè)計的一個專業(yè)育肥豬場，年出欄量約5 000頭肥豬，每天的污水排放量平均僅為4～6噸；而目前同等規(guī)模的育肥豬場排污量在50～80噸之間?？梢娡ㄟ^科學(xué)的豬舍設(shè)計，可以輕易地減少90%以上的污水排放量，效果非常驚人，即通過源頭減排來控制養(yǎng)豬環(huán)境污染具有極大的潛力。

液態(tài)污水源頭減排的具體方案可參考筆者編著的《豬場環(huán)境保健關(guān)鍵技術(shù)》一書，本文不做詳細(xì)闡述。簡單地可歸納為：一是采用水位閥和飲水碗設(shè)備（圖1）來減少豬群喝水浪費；二是采用漏糞地板設(shè)計（圖2）來減少或杜絕沖洗欄舍用水。

2 糞尿即時分離

雖然豬場的固態(tài)糞污和液態(tài)糞污均為養(yǎng)殖污染源，但是二者的成分與處理方法完全不同。固態(tài)糞污主要為豬的糞便，其主要成分為蛋白質(zhì)、脂肪、微生物、無機(jī)鹽以及未消化完全的纖維素類物質(zhì)；而液態(tài)糞污則主要由少量溶解于水的糞便、可溶性無機(jī)鹽、尿素、尿酸等組成。在處理方法上，固態(tài)糞便肥效高，一般采用好氧堆肥處理，非常適宜制作有機(jī)肥，固體糞污運輸方便，能夠遠(yuǎn)距離運輸，能夠產(chǎn)生很好的經(jīng)濟(jì)和社會效益，所以豬場的固體糞污一般不構(gòu)成污染源。液態(tài)糞污量大，肥效相對較低，主要以氨-氮為主，運輸不方便，一般不適合遠(yuǎn)距離輸送，因此液態(tài)糞污一般是經(jīng)過適當(dāng)處理后達(dá)標(biāo)排放或利用豬場周邊土地進(jìn)行還田消納；一旦處理不當(dāng)或沒有足夠的土地消納液態(tài)糞污，將造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。

圖1 帶水位閥的飲水碗

圖2 半漏糞地板設(shè)計

由于固態(tài)糞污和液態(tài)糞污不同的物理特性，造成了固態(tài)糞污和液態(tài)糞污完全不同的處理方法。有效地將固態(tài)糞污和液態(tài)糞污分離，并最大限度地防止固態(tài)糞污進(jìn)入液態(tài)糞污中，能夠極顯著地降低液態(tài)糞污中的有機(jī)物總量，從而為豬場就近進(jìn)行液態(tài)污水處理提供了方便；相反，如果大量的豬糞進(jìn)入到液態(tài)污水中，則其后續(xù)的處理難度將顯著加大。

糞尿分離還要考慮到即時性。目前很多豬場采用水泡糞的方式，糞便與尿液及水經(jīng)過長時間發(fā)酵，糞便中的有機(jī)肥已經(jīng)大部分溶解進(jìn)入到液態(tài)污水中，很難再通過固液分離機(jī)進(jìn)行分離。目前糞尿即時分離最佳的方法就是用糞尿分離的自動清糞系統(tǒng)（圖3）來進(jìn)行糞便、尿液的自動分離和清理。

3 立頁增氧污水處理系統(tǒng)

對環(huán)境來說，養(yǎng)殖污水的主要有害成分是氮、磷、鉀類物質(zhì)，但這些正是種植業(yè)所必需的優(yōu)質(zhì)營養(yǎng)物質(zhì)；而工業(yè)污水多是酸、堿、重金屬、有毒化合物等有毒有害的物質(zhì)，二者有著完全不一樣的化學(xué)成分。工業(yè)污水的處理原則是最大限度地去除污水中的有毒有害物質(zhì)，經(jīng)過處理的污水最終達(dá)到環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)后進(jìn)行排放。養(yǎng)殖糞污的處理原則應(yīng)首要考慮污水的資源化利用，而不是像處理工業(yè)污水那樣最大限度地去除污水中的化學(xué)物質(zhì)。過度重視養(yǎng)豬污水工業(yè)化處理的思路是目前我國養(yǎng)豬業(yè)污水治理的一個重大失誤。

一些豬場投資數(shù)百萬元，甚至數(shù)千萬元建立豬場污水處理中心。放眼望去，管線密布，設(shè)施林立，各種設(shè)備轟鳴，頗有高科技的現(xiàn)代感；但這些高科技污水處理設(shè)備往往處理運行電耗大、運行及維護(hù)費用高昂、人工成本大，且處理效果不穩(wěn)定。造成很多豬場的污水處理系統(tǒng)僅僅成為應(yīng)付環(huán)保部門檢查的“面子工程”和“交差工程”。降低污水處理設(shè)施的投資費用、運行費用和管理難度對于解決豬場污染問題具有至關(guān)重要的意義。

立頁增氧污水處理系統(tǒng)（圖4）是湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)與湖南大湘農(nóng)環(huán)境科技股份有限公司共同開發(fā)的新一代污水處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)結(jié)合微生物處理和自然蒸發(fā)，利用微生物快速消納污水中的有機(jī)物，利用自然蒸發(fā)原理來蒸發(fā)污水中的水分，達(dá)到零排放的目的。立頁增氧液污治理系統(tǒng)分為板式立頁增氧液污治理系統(tǒng)和膜式立頁增氧液污治理系統(tǒng)二種，結(jié)構(gòu)示意圖分別見圖5、6。

圖3 豬場自動清糞系統(tǒng)

圖4 立頁增氧污水處理系統(tǒng)

圖5 板式立頁增氧液污治理系統(tǒng)

圖6 膜式立頁增氧液污治理系統(tǒng)

立頁增氧液污治理系統(tǒng)包括發(fā)酵系統(tǒng)、蒸發(fā)系統(tǒng)和布液系統(tǒng)。液態(tài)糞污通過水泵和布水管進(jìn)入蒸發(fā)膜，由于蒸發(fā)膜具有巨大的表面積，能夠保證污水溶氧量顯著增加，有助于膜表面的益生菌大量增殖，吸附消納污水中的營養(yǎng)物質(zhì)；同時蒸發(fā)膜巨大的表面積有助于污水在蒸發(fā)膜表面蒸發(fā)。多余的污水沿蒸發(fā)膜下流到發(fā)酵體內(nèi)，進(jìn)一步被發(fā)酵體墊料中的微生物快速分解消納，剩余的污水則通過發(fā)酵體底的縫隙流入儲液池內(nèi)。儲液池內(nèi)污水再通過水泵和布液系統(tǒng)定期噴灑到蒸發(fā)布上，如此循環(huán)。發(fā)酵體內(nèi)的墊料可以定期更換制備有機(jī)肥。該系統(tǒng)無需對墊料進(jìn)行翻耙，投資及運行費用低，操作簡單，可以做到污水零排放。

該系統(tǒng)的主要優(yōu)勢在于極大地提高了發(fā)酵體的表面積，不僅有利于氧氣進(jìn)入發(fā)酵墊料，促進(jìn)好氧微生物增殖，而且極顯著地提高了蒸發(fā)效果。以DXNWS1200系統(tǒng)為例，占地面積為21m×2 m=42m2，其蒸發(fā)表面積達(dá)到2 310m2，比表面積達(dá)到了55倍，是傳統(tǒng)室內(nèi)/外發(fā)酵床比表面積的55倍，且發(fā)酵墊料中的氧氣含量更高，避免了傳統(tǒng)發(fā)酵床污水處理系統(tǒng)蒸發(fā)量小、容易缺氧、需要翻耙等諸多缺陷。

目前，在低成本生物處理方面，除立頁增氧污水處理系統(tǒng)外，還涌現(xiàn)出一些非常不錯的污水處理方法，如室外發(fā)酵床處理法、室內(nèi)架空隔離式發(fā)酵床處理法等，這些方法都為低成本解決養(yǎng)豬污染問題提供了新途徑。

筆者在《豬場環(huán)境保健關(guān)鍵技術(shù)》一書中反復(fù)強(qiáng)調(diào)，我國養(yǎng)殖污水的處理思路犯的一個最為致命的錯誤就是不重視源頭減排以及采用工業(yè)污水的處理思路來處理養(yǎng)殖污水，特別是目前新的《中華人民共和國環(huán)境保護(hù)法》在2015年已經(jīng)開始實施，在污水處理思維方式?jīng)]有變化、新的污水處理技術(shù)沒有突破的情況下，政府強(qiáng)行推動規(guī)模養(yǎng)殖場糞污處理方案，導(dǎo)致大量資本投入到養(yǎng)殖污水的處理中，后續(xù)的巨大費用，使中國養(yǎng)豬業(yè)污水處理未能走上科學(xué)的、可持續(xù)發(fā)展的道路。

在這新一輪養(yǎng)殖污水治理過程中，從表面上看，經(jīng)過政府的大力整頓，養(yǎng)殖污染得到了治理，環(huán)境得到了改善，但伴隨著巨量的社會資金投入，運行成本劇增，這一問題將在未來幾年內(nèi)重新爆發(fā)，出現(xiàn)養(yǎng)殖戶養(yǎng)豬成本劇增、管理難度增大、設(shè)備的維修折舊等無法回避的問題。大量資金投入到養(yǎng)殖污水處理設(shè)施，運行費用的浪費等，我國將不得不為目前的工業(yè)化污水處理思路的錯誤再次買單。

隨著養(yǎng)豬業(yè)的快速發(fā)展和人們環(huán)保意識的增強(qiáng)，環(huán)境污染問題開始凸顯。2015元旦開始施行的新環(huán)保法號稱“史上最嚴(yán)環(huán)保法”，該法將對我國養(yǎng)豬業(yè)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，傳統(tǒng)高消耗、高污染的粗放式養(yǎng)豬模式將加速退出歷史舞臺，“資源節(jié)約、環(huán)境友好”的新型養(yǎng)豬模式將引領(lǐng)時代的發(fā)展潮流。

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1673-4645（2016）10-0076-04

2016-07-17

許道軍（1978-），男，湖南衡陽人，副教授，博士，研究方向：豬場環(huán)境控制關(guān)鍵技術(shù)；E-mail：xudao jun29@163.com