畜禽糞便污染監(jiān)測核算方法和減排增效關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用

主要完成人：

董紅敏，廖新俤，常志州，魏源送，陶秀萍，黃宏坤，楊軍香，張祥斌，朱志平，尚斌

主要完成單位：

中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所，江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)，中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心，廣東溫氏食品集團(tuán)股份有限公司，全國畜牧總站，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)業(yè)生態(tài)與資源保護(hù)總站

提名單位：中國農(nóng)學(xué)會

中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所研究員董紅敏牽頭完成的“畜禽糞便污染監(jiān)測核算方法和減排增效關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用” 項(xiàng)目獲2018年度國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。該項(xiàng)目首創(chuàng)了我國畜禽糞便污染核算方法，創(chuàng)建了污水源頭減量工藝，發(fā)明了污水沼液再生利用、堆肥臭氣減排與氨氮回收利用關(guān)鍵技術(shù)與裝備，集成創(chuàng)建了種養(yǎng)結(jié)合、清潔回用、集中處理3個(gè)系列的技術(shù)模式并大面積推廣應(yīng)用，為國家政策制定和重大行動實(shí)施提供了科技支撐。

我國是畜牧養(yǎng)殖大國，生豬飼養(yǎng)量占全球一半以上，豐富的畜禽產(chǎn)品供給為人民日益增長的生活水平提供了可靠的保障，但由于規(guī)模養(yǎng)殖與分散種植造成種養(yǎng)脫節(jié)，養(yǎng)殖環(huán)境污染問題日益突出。畜禽廢棄物排放規(guī)律不明、監(jiān)測核算方法處于空白、減排與利用技術(shù)效率低、經(jīng)濟(jì)適用模式缺乏，造成污染底數(shù)不清、大量糞便沒有得到有效處理和利用，資源浪費(fèi)和污染嚴(yán)重，成為影響農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展的難題。畜禽糞便污染防治和資源化利用是黨和政府高度關(guān)注的重大民生工程，事關(guān)6億農(nóng)民的生產(chǎn)生活和面源污染防治。董紅敏領(lǐng)銜的畜禽科學(xué)與工程創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)在國務(wù)院第一次全國污染源普查重大科技專項(xiàng)、國家科技攻關(guān)計(jì)劃和科技支撐計(jì)劃等項(xiàng)目支持下，歷經(jīng)18年的持續(xù)攻關(guān)，在畜禽糞便污染監(jiān)測核算方法、畜禽糞污處理利用減排增效關(guān)鍵技術(shù)和資源化利用典型模式等方面取得了創(chuàng)新性成果。

排污規(guī)律和底數(shù)是污染治理和資源化利用的基礎(chǔ)。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)組織全國62家科研、教學(xué)和推廣部門等，在第一次全國污染源普查重大科技專項(xiàng)等項(xiàng)目支持下，建立了我國第一套畜禽養(yǎng)殖業(yè)源產(chǎn)排污系數(shù)核算方法，解決了畜禽養(yǎng)殖污染減排無法定量評價(jià)的難題，成為國務(wù)院組織的第一次全國污染源普查、環(huán)保及農(nóng)業(yè)部門主要污染物減排核算方法。該方法提出了畜禽養(yǎng)殖污染物產(chǎn)生量和排放量分別核算的方法和系列計(jì)算公式，建立了畜禽養(yǎng)殖糞便和污水監(jiān)測技術(shù)規(guī)范；按照分區(qū)分類的原則，在全國6大區(qū)域建立定位監(jiān)測點(diǎn)211個(gè)，涵蓋主要區(qū)域、畜種、處理利用類型，積累了我國惟一的糞便污染監(jiān)測數(shù)據(jù)資源，創(chuàng)建了全國監(jiān)測網(wǎng)，獲得了5種主要畜禽、3種清糞工藝、6種典型處理利用方式下的產(chǎn)污和排污系數(shù)2790個(gè)，明確生豬和奶牛排放貢獻(xiàn)大，是治理的重點(diǎn)。解決了畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染底數(shù)不清、特征和成因不明、減排貢獻(xiàn)無法定量評價(jià)的技術(shù)瓶頸，為控制畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放提供了依據(jù)和方法，為摸清畜禽污染現(xiàn)狀和趨勢、污染防治戰(zhàn)略制定、資源化利用技術(shù)與工程的開發(fā)和設(shè)計(jì)提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。該套方法和系數(shù)用于國務(wù)院組織的第一次全國污染源普查畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物核算。

針對生豬和奶牛場污水量大且濃度高、處理利用難的問題，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)在廣泛調(diào)查的基礎(chǔ)上，堅(jiān)持理論創(chuàng)新與技術(shù)創(chuàng)新，以污水源頭減量為核心，創(chuàng)建了改飲水、改清糞和改輸送，糞尿和雨污自動分離的“三改兩分”工藝，研發(fā)了配套裝備，實(shí)現(xiàn)了污水源頭減量及糞便處理利用關(guān)鍵技術(shù)的新突破。率先提出了“三改兩分”工藝，即“改”飲水器降低飲水漏水，“改”水沖清糞、水泡糞為專用刮糞板清糞降低沖洗用水，“改”明溝排污為管道輸送，實(shí)現(xiàn)“干濕分離”及“雨污分離”，大幅度降低了污水產(chǎn)生量，豬場日污水排放量降低30%～65%。發(fā)明了糞水自動分離圈舍和配套收集分離設(shè)備，糞便收集率提高10個(gè)百分點(diǎn)；發(fā)明了污水和沼液處理技術(shù)，濃縮液養(yǎng)分提高同時(shí)透過液達(dá)到回用要求；針對好氧堆肥過程氮損失大、空氣污染重、抗生素殘留隱患多的問題，發(fā)明了糞便堆肥過程中養(yǎng)分保留與氨氣減排技術(shù)、倉式生物基氨氮回收技術(shù)，臭氣強(qiáng)度降低90%。

針對工業(yè)化處理模式，投資和運(yùn)行費(fèi)用高的問題，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)結(jié)合飼養(yǎng)方式、配套農(nóng)田等諸多因素，集成創(chuàng)建了以養(yǎng)分管理計(jì)劃為基礎(chǔ)的種養(yǎng)結(jié)合模式、以“三改兩分”工藝為核心的清潔回用模式、以收貯運(yùn)裝備和合作機(jī)制為關(guān)鍵的集中處理模式，建立了不同模式的示范工程，為模式的應(yīng)用提供了樣板。其中，種養(yǎng)結(jié)合考慮了土地承載力，清潔回用通過減量和深度處理實(shí)現(xiàn)安全回用，含固率和運(yùn)輸半徑為定價(jià)依據(jù)的收儲運(yùn)合作機(jī)制促進(jìn)了養(yǎng)殖企業(yè)節(jié)水和降低運(yùn)輸成本，實(shí)現(xiàn)資源增值和商業(yè)化持續(xù)運(yùn)行。構(gòu)建了畜禽糞污土地承載力測算方法，中國版的畜禽糞便綜合養(yǎng)分管理系統(tǒng)為糞便養(yǎng)分利用、防治二次污染提供了工具；清潔回用模式在實(shí)現(xiàn)糞便有機(jī)肥、墊料等利用基礎(chǔ)上，將污水深度處理消毒技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)污水場內(nèi)安全回用。開發(fā)了帶有計(jì)量、消毒、路徑記錄等功能的糞水運(yùn)輸專業(yè)車輛，為糞便集中處理實(shí)現(xiàn)商業(yè)化持續(xù)運(yùn)行提供支持；率先開展了三種模式的示范，成果已在3000多個(gè)養(yǎng)殖場廢棄物處理工程中應(yīng)用，社會和環(huán)境效益極為顯著。

該項(xiàng)目共獲得專利17件，其中發(fā)明專利9件；出版著作7部，發(fā)表論文100余篇；制定國家標(biāo)準(zhǔn)6項(xiàng)，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)1項(xiàng)，地方標(biāo)準(zhǔn)5項(xiàng)；推動了畜禽養(yǎng)殖污染防治和糞便資源化利用技術(shù)的進(jìn)步。該項(xiàng)目成果用于國務(wù)院發(fā)布的《第一次全國污染源普查公報(bào)》，寫入《國務(wù)院辦公廳關(guān)于加快推進(jìn)畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源化利用的意見》《農(nóng)業(yè)環(huán)境突出問題治理總體規(guī)劃（2014—2018年）》《農(nóng)業(yè)部關(guān)于打好農(nóng)業(yè)面源污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)的實(shí)施意見》和《畜禽糞污資源化利用行動方案（2017—2020年）》等政策，為養(yǎng)殖污染防治和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。成果已在3000多個(gè)養(yǎng)殖場廢棄物處理工程中應(yīng)用，年減排COD 159萬噸，總氮12.4萬噸，總磷2.4萬噸，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益32.6億元。