中小型生豬養(yǎng)殖場污染源頭控制技術研究

彭河山李汪晟宋李思瑩吳根義,2*

（1湖南農(nóng)業(yè)大學，湖南長沙 410128；2環(huán)保部華南環(huán)境科學研究所，廣東廣州 510655）

中小型生豬養(yǎng)殖場污染源頭控制技術研究

彭河山1李汪晟1宋李思瑩1吳根義1,2*

（1湖南農(nóng)業(yè)大學，湖南長沙 410128；2環(huán)保部華南環(huán)境科學研究所，廣東廣州 510655）

針對目前中小型生豬養(yǎng)殖場在養(yǎng)殖過程中污水產(chǎn)生量大、造成后續(xù)處理與利用難度大、給環(huán)境帶來破壞性影響的狀況，本文從飲水器和欄舍沖洗方式這兩個影響生豬養(yǎng)殖污水產(chǎn)生量的方面著手研究，通過對比試驗和深入分析，探索生豬養(yǎng)殖污染源頭控制技術。試驗結果表明，采用鴨嘴式飲水器與碗式飲水器改裝的組合式飲水器可比鴨嘴式飲水器減少飲水過程中污水產(chǎn)生量85%左右，采用水氣混合方式?jīng)_洗欄舍較常壓沖洗方式減少沖洗水量55%左右，三個周期內(nèi)污染物排放總量CODcr、TN、TP和NH3-N可分別減少49%、43%、30%、24%。

中小型豬場；源頭控制；污水產(chǎn)生量；飲水器；欄舍沖洗方式

近年來，我國畜禽養(yǎng)殖快速發(fā)展帶來的各種污染不斷挑戰(zhàn)和擠壓人類生活及生存的環(huán)境空間，尤其是畜禽養(yǎng)殖業(yè)現(xiàn)已成為農(nóng)村經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，在帶動農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展的同時，也帶來了許多環(huán)境污染問題[1]。從目前我國環(huán)境治理的現(xiàn)狀來看，大部分環(huán)境污染治理都側重于末端治理，而大部分中小型豬場的環(huán)境管理水平較低，且缺少必要的污染治理設施投資，大多數(shù)養(yǎng)豬場都沒有配套完善的糞污處理設施，畜禽養(yǎng)殖廢棄物得不到合理的處理與利用，直接排入環(huán)境，由此造成了一系列的環(huán)境污染問題。

解決生豬養(yǎng)殖污染主要有工廠化處理達標排放和資源化利用兩種模式，不管是采取哪種模式，減少水污染物產(chǎn)生量均是確保設施正常運行的關鍵。受傳統(tǒng)末端治理思想的影響，當前大部分養(yǎng)殖場對源頭控制重視不足，導致生豬養(yǎng)殖中污水產(chǎn)生量嚴重偏大，給后續(xù)處理和資源化利用帶來很大難度。如何從源頭減少水污染物產(chǎn)生，已成為生豬養(yǎng)殖污染防治的關鍵一環(huán)。

生豬養(yǎng)殖源頭控制是將養(yǎng)殖污染預防戰(zhàn)略持續(xù)應用于生產(chǎn)全過程，通過采用科學合理的飼料配方、節(jié)水型飲水器、清潔的清糞工藝和欄舍沖洗方法等技術，提高資源利用率，減少水污染物產(chǎn)生，以降低養(yǎng)殖對環(huán)境和人類的危害[2]。本研究從飲水器和欄舍沖洗方式這兩個影響生豬養(yǎng)殖污水產(chǎn)生量的方面著手，通過對比試驗和深入分析，探索總結生豬養(yǎng)殖污染的源頭控制技術。

1 生豬養(yǎng)殖清潔飲水方式研究

生豬飲水是養(yǎng)殖用水中重要的一環(huán)，研究表明，通過改變生豬的飲水方式、優(yōu)化飲水器結構、調(diào)整飲水器的安裝位置等都可以節(jié)省用水量，達到清潔飲水的目的。因養(yǎng)殖場大部分位于農(nóng)村地區(qū)，用水成本低，養(yǎng)殖場大多忽視節(jié)水這一環(huán)節(jié)，由此導致用水量增加，同時也增加污水產(chǎn)生量，加大了糞污后續(xù)處理與利用的難度。

目前，普遍使用的飲水器有鴨嘴式、碗式和乳頭式三種。其中，鴨嘴式和乳頭式飲水器的結構較簡單，造價較低，且拆卸也比較方便，出水量較大，能夠滿足生豬的飲水需求，在許多養(yǎng)殖場被廣泛使用[3]；但其缺點是出水量太大而導致水流濺射，不僅增加用水量，而且增加污水產(chǎn)生量。碗式飲水器的結構比其他兩種飲水器復雜，造價偏高，其優(yōu)勢是發(fā)生溢水的情況較少，能夠節(jié)約用水量，減少污水產(chǎn)生量；但其不足是存在飲水混入飼料殘渣引起生豬交叉感染的風險，另外還需要人工清理碗中的飼料殘渣，加大工作量和人力成本。針對上述各類飲水器的特點，本研究從如何減少污水產(chǎn)生量的角度考慮，將碗式飲水器和鴨嘴式飲水器組合成一種新型飲水器，以同時解決飲水污染和污水產(chǎn)生量大的問題，實現(xiàn)健康養(yǎng)殖與廢水的減量化。

1.1 試驗材料和方法

1.1.1 試驗材料

試驗用到的材料為：鴨嘴式飲水器2個、乳頭式飲水器2個、碗式飲水器4個。其中，將鴨嘴式飲水器與碗式飲水器改裝為組合式飲水器，具體改裝方法是將碗式飲水器內(nèi)的供水裝置改為鴨嘴式飲水器，并在碗式飲水器底部安裝導水管，生豬通過鴨嘴式飲水器飲水，飲水時溢出的干凈水經(jīng)碗收集，后由底部導水管直接外排，不進入污水系統(tǒng)。

1.1.2 試驗方法

試驗在湖南農(nóng)業(yè)大學某試驗示范基地養(yǎng)豬場內(nèi)進行，選擇同批次的生豬進行試驗，分別對采用不同飲水器條件下仔豬（體重約20 kg）、保育豬（體重約35 kg）和育肥豬（體重約75 kg）3個生長階段的用水量和污水產(chǎn)生量進行測定，試驗分3組6個欄舍（每個欄舍隨機養(yǎng)殖12頭），每2個安裝相同類型飲水器的欄舍為一組。

欄舍改造后兩周內(nèi)引導生豬適應不同飲水方式，兩周后開始進行用水量對比試驗，記錄每個欄舍的日用水量，每個生長階段連續(xù)監(jiān)測7天。

1.2 試驗結果及分析

1.2.1 試驗結果

試驗中3種飲水器在3個不同生豬生長階段日平均用水量及組合式飲水器收集溢流水量的測定結果見表1。

1.2.2 結果分析

從表1數(shù)據(jù)顯示可知，若只單純從節(jié)水方面來考慮，碗式飲水器相比起其他兩種飲水器的用水量節(jié)約50%左右，從另一方面也說明采用鴨嘴式飲水器和乳頭式飲水器的用水中有50%以上因溢流而混入污水系統(tǒng)。根據(jù)鴨嘴式與碗式飲水器改裝的組合式飲水器收集溢流水數(shù)據(jù)可知，采用該組合式飲水器一頭體重20 kg左右的仔豬可減少污水產(chǎn)生量4.9 L/天；一頭體重35 kg左右的保育豬可減少污水產(chǎn)生量5.9 L/天；一頭體重75 kg左右的育肥豬可減少污水產(chǎn)生量10.1 L/天。通過試驗測定，采用鴨嘴式飲水器一頭體重20 kg左右的仔豬污水產(chǎn)生量為5.8 L/天；一頭體重35 kg左右的保育豬污水產(chǎn)生量為7.0 L/天；一頭體重75 kg左右的育肥豬污水產(chǎn)生量11.8 L/天，對比可知組合式飲水器與鴨嘴式飲水器相比，平均減少飲水過程中污水產(chǎn)生量85%左右。

碗式飲水器比其他兩種方式飲水器的用水量要少很多，但試驗中發(fā)現(xiàn)該飲水器因碗中存留剩余飲水，從而導致飲水污染，并加大了人工清洗的力度。而從源頭控制、減少污水產(chǎn)生量的角度考慮，鴨嘴式與碗式改裝的組合式飲水器既可解決飲水污染的問題，又不增加污水的產(chǎn)生量，可有效實現(xiàn)減少污水產(chǎn)生量的目的，從而降低了后續(xù)處理和資源化利用難度，確保了健康養(yǎng)殖與環(huán)境保護的協(xié)調(diào)。

2 生豬養(yǎng)殖清潔欄舍沖洗方式研究

我國畜禽養(yǎng)殖清糞方式主要有兩種方式，一種是水沖糞方式，其特點是能及時、有效地清除舍內(nèi)的糞尿，保持豬舍環(huán)境衛(wèi)生，有利于保證生豬在生長過程中的清潔健康，且此種方式勞動效率高，勞動強度??；其缺點主要是耗水量非常大，污水產(chǎn)生量大且污水中污染物濃度高，大大增加了后續(xù)處理與利用的難度。另一種是干清糞方式，此種方式是先人工或機械清除糞便，然后再用少量水沖洗欄舍，這種清糞方式的耗水量少，產(chǎn)生的污水量少，且污水中污染物含量低，有利于后續(xù)處理與利用，其缺點是勞動強度大。從污染防治的角度考慮，干清糞方式已成為必然選擇，大部分養(yǎng)殖場均逐步采用干清糞的清糞工藝。

無論采用何種清糞方式均需定期對欄舍進行沖洗，欄舍沖洗是生豬養(yǎng)殖污水產(chǎn)生量最重要的一個環(huán)節(jié)。當前欄舍沖洗主要有常壓沖洗和高壓沖洗兩種方式，另有一些國外的研究表明，采用水氣混合沖洗方式可以減少用水量。為探明不同欄舍沖洗方式用水量的差別，指導養(yǎng)殖場選擇清潔的沖洗方式，本研究對三種欄舍沖洗方式下水污染物產(chǎn)生量及污水中污染物濃度進行對比實驗與綜合分析。

表1 不同飲水器各生長階段日平均用水量與改裝飲器日溢流水量表 （L）

2.1 試驗材料和方法

2.1.1 試驗材料

試驗養(yǎng)殖場采用半漏縫人工干清糞的清糞方式，欄舍自動通風、控溫，每個欄舍長4.2 m、寬2.9 m、面積12.2 m2，欄舍最外端設置1 m的漏縫地板，生豬產(chǎn)生的糞尿通過漏縫地板排出欄舍，漏縫地板下部設置為60°斜坡，尿液自流入收集系統(tǒng)，糞便定期人工清理。沖洗裝置包括常壓沖洗裝置（水壓2～3 kg)、高壓沖洗裝置（水壓15 kg）、水氣混合沖洗裝置三種。常壓沖洗為養(yǎng)豬場原有的設施，高壓沖洗裝置采用高壓清洗機，水氣混合沖洗裝置由水氣槍和空氣壓縮機組合改裝，使用時可自由調(diào)節(jié)水和氣的比例。

2.1.2 試驗方法

⑴試驗設計：試驗在湖南農(nóng)業(yè)大學某試驗示范基地養(yǎng)豬場內(nèi)進行，選擇同批次的生豬進行試驗，分別測定不同沖洗方式下欄舍清洗的用水量、污水產(chǎn)生量及污水中主要污染物濃度，試驗分3組6個欄舍（每個欄舍隨機養(yǎng)殖生豬12頭），每2個采用同樣沖洗方式的欄舍為一組。

⑵試驗時間：試驗時間為2016年6－8月，試驗期間在夏季，環(huán)境氣溫較高，但欄舍采用自動通風控溫，沖洗頻次基本不受環(huán)境溫度影響。

⑶試驗周期及要求：試驗以每30天為一周期，連續(xù)開展90天，根據(jù)養(yǎng)殖場日常管理規(guī)定，試驗設計每6天清洗一次欄舍，一個周期沖洗5次。

⑷測定指標與檢測方法：記錄每次沖洗用水量、污水收集量和監(jiān)測污水中CODcr、TN、TP和NH3-N濃度。污染物監(jiān)測采用國家標準方法，其中CODcr用微波消解法、TN用堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法、TP用鉬酸銨分光光度法、NH3-N用納氏試劑分光光度法。

2.2 試驗結果及分析

2.2.1 不同沖洗方式下的用水量分析

試驗期間不同欄舍沖洗方式下每頭生豬沖洗用水量見表2。

從表2數(shù)據(jù)所示可知，隨著3個周期內(nèi)生豬體重的不斷增長，3種沖洗方式的用水量也有明顯增加，污水產(chǎn)生量也增加。在同等條件下，采用高壓沖洗比常壓水沖洗豬舍要減少30%～40%的用水量，采用水氣混合沖洗比高壓沖洗豬舍要減少30%～35%的用水量。所以，采用水氣混合沖洗方式對欄舍進行清洗可大大減少污水產(chǎn)生量。

2.2.2 不同沖洗方式下污染物濃度與污染物排放總量分析

通過對沖洗欄舍后的水樣進行測定可知各污染物平均濃度（表3）。

結合表2和表3的數(shù)據(jù)分析，可以得知在3個周期內(nèi)污染物排放總量結果（表4）。

從表3數(shù)據(jù)分析可知，在三種不同沖洗方式下，各項污染物濃度有所不同。從四種污染物濃度變化情況來看，在水氣混合沖洗方式下，其污水中CODcr、TN、

表2 不同沖洗方式下的每頭生豬日沖洗用水量表

表3 不同沖洗方式下的各污染物平均濃度 （mg/L）

污染物指標 常壓沖洗 高壓沖洗 水氣混合沖洗CODcr 106.5±10.5 76.2±9.6 54.3±9.4 TN 35.1±3.5 24.9±3.1 20.0±3.5 TP 5.3±0.5 4.5±0.6 3.7±0.6 NH3-N 9.5±0.9 8.6±1.1 7.2±1.3

表4 三個周期內(nèi)不同沖洗方式下的污染物排放總量表 （g） TP、NH3-N的濃度與其他兩種沖洗方式相比是最高的。但從表4的數(shù)據(jù)分析可知，水氣混合沖洗方式下產(chǎn)生的水污染物總量是最低的。高壓沖洗方式與常壓沖洗方式相比，污水中CODcr、TN、TP和NH3-N排放量分別減少28%、29%、14%、9%；水氣混合沖洗方式與高壓沖洗方式相比，污水中CODcr、TN、TP和NH3-N排放量分別減少28%、20%、18%、16%。所以，這種水氣混合沖洗方式既可以達到節(jié)約用水的目的，又可以從源頭上減少水污染物產(chǎn)生量，在一定程度上降低了后續(xù)處理與利用的難度，有利于生豬養(yǎng)殖污染的控制。

3 結論

⑴選擇清潔型飲水器可減少生豬養(yǎng)殖水污染物產(chǎn)生量。試驗表明：采用碗式飲水器較鴨嘴式和乳頭式飲水器減少用水量50%左右，但存在增加工作量和生豬交叉感染的不足；采用鴨嘴式與碗式飲水器改裝的組合式飲水器能比鴨嘴式飲水器減少飲水過程中污水產(chǎn)生量85%左右，同時由于組合式飲水器不存在存留飲水問題，解決了碗式飲水器交叉感染的風險，是一種既可實現(xiàn)清潔養(yǎng)殖又可解決養(yǎng)殖健康的飲水器。

⑵生豬養(yǎng)殖欄舍沖洗是養(yǎng)殖水污染物產(chǎn)生的一個重要環(huán)節(jié)，合理選擇清潔沖洗方式可大大降低水污染物產(chǎn)生量。試驗表明：高壓沖洗方式比常壓沖洗方式減少污水產(chǎn)生量30～40%，污水中CODcr、TN、TP和NH3-N排放量分別減少28%、29%、14%、9%；采用水氣混合沖洗方式較高壓沖洗減少污水產(chǎn)生量30%～35%，污水中CODcr、TN、TP和NH3-N排放量分別減少28%、20%、18%、16%。

⑶當前我國中小型生豬養(yǎng)殖場對源頭清潔生產(chǎn)重視不足，大力推廣和使用清潔飲水器和欄舍沖洗裝置可大大降低養(yǎng)殖水污染物的產(chǎn)生量，減少糞污處理或資源化利用的難度，是有效解決生豬養(yǎng)殖污染的一個重要措施。

[1]王瀅.秦皇島市畜禽養(yǎng)殖污染現(xiàn)狀調(diào)查分析 [J].畜牧科學, 2015(2):88-90.

[2]金冬霞,王凱軍.規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖場污染防治綜合對策[J].環(huán)境保護,2002(12):18-20.

[3]譚磊,顧憲紅.豬用乳頭式飲水器的水流速率和安裝高度及數(shù)量的研究[J].畜牧與獸醫(yī),2009,41(11):47-49.

X713

B

1673-4645(2016)11-0029-04

2016-09-27

環(huán)保公益性行業(yè)科研專項，畜禽養(yǎng)殖污染負荷模擬估算技術與實證研究（201509038）

彭河山（1992-），湖南永州人，在讀研究生，E-mail：664296719@qq.com

吳根義（1973-），湖南長沙人，教授，E-mail：wugenyi99@163.com