3種糞污資源化利用模式的探討

譚佳，宋文靜，劉瑞良，許雷，韋啟鵬*，饒煜玲

(1.江西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 畜牧獸醫(yī)研究所，江西 南昌 330200； 2.醴陵市畜牧獸醫(yī)水產(chǎn)局，湖南 株洲 412200)

隨著養(yǎng)殖業(yè)集約化、規(guī)?；l(fā)展，畜禽糞污造成的環(huán)境污染壓力也越來越大，畜禽糞污污染治理已迫在眉睫。針對(duì)這一問題農(nóng)業(yè)農(nóng)村部發(fā)布了《關(guān)于做好畜禽糞污資源化利用項(xiàng)目實(shí)施工作的通知》，全國各省市也出臺(tái)了相關(guān)政策。根據(jù)《湖南省推進(jìn)畜禽糞污資源化利用重點(diǎn)縣建設(shè)工作方案》，2017年湖南省醴陵市被認(rèn)定為全國畜禽糞污資源化利用整縣推進(jìn)項(xiàng)目首批試點(diǎn)縣，截至2019年6月，項(xiàng)目工作已全部完成。醴陵市根據(jù)種植和養(yǎng)殖的實(shí)際情況，主要推行了種養(yǎng)結(jié)合、污水達(dá)標(biāo)排放、異位發(fā)酵床3種畜禽糞污處理利用模式。本文對(duì)這3種模式進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，以期為其他地區(qū)開展該項(xiàng)工作提供參考。

1 材料與方法

采取實(shí)地走訪，對(duì)醴陵市種植、養(yǎng)殖及糞污資源化利用情況進(jìn)行調(diào)查。

調(diào)研數(shù)據(jù)采用Excel 2017和IBM spss19.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 種植、養(yǎng)殖現(xiàn)狀

醴陵市是全國縣域經(jīng)濟(jì)百強(qiáng)縣，總?cè)丝?06萬，其中，農(nóng)業(yè)人口90.9萬，種植和畜牧養(yǎng)殖業(yè)是當(dāng)?shù)厝丝谥饕?jīng)濟(jì)收入來源之一。2017年醴陵市農(nóng)作物種植面積9.83萬hm2，其中，水稻6.78萬hm2，蔬菜1.43萬hm2，油菜0.76萬hm2，紅薯0.13萬hm2，油茶林4.38萬hm2。根據(jù)表1不同作物土地承載能力推薦值計(jì)算，可知醴陵市土地承載能力相當(dāng)于240.862萬頭生豬當(dāng)量(生豬當(dāng)量即用于畜禽氮或磷排泄量的度量單位，1頭豬為一個(gè)豬當(dāng)量。1頭豬當(dāng)量的氮排泄量為11 kg，磷排泄量為1.65 kg。按存欄量折算:100頭豬相當(dāng)于15頭奶牛、30頭肉牛、250只羊、2 500只家禽)。作為生豬調(diào)出大縣，醴陵市2017年出欄生豬132.86萬頭，肉牛1.58萬頭，肉羊38.45萬頭，家禽950.14萬羽，折算為生豬當(dāng)量則為191.52萬頭生豬當(dāng)量。在現(xiàn)有養(yǎng)殖規(guī)模下，醴陵市每年產(chǎn)生的畜禽糞污約601.6萬t，其中，固體糞污約114.0萬t，液體糞污約487.6萬t[1-2]。醴陵市的種植業(yè)發(fā)達(dá)，養(yǎng)殖規(guī)模較大，這些都給醴陵市實(shí)施糞污資源化利用提供了有利的條件。

表1 不同作物每667 m2土地糞污承載力的推薦值

2.2 糞污處理模式

2.2.1 種養(yǎng)結(jié)合模式

推行此種模式的養(yǎng)殖場(chǎng)需要建設(shè)有足夠容積的污水貯存池并配套足夠的種植面積。

5個(gè)基本要求。1)雨、污分流，糞污通過管道、暗溝輸送，或者通過運(yùn)糞車運(yùn)送。2)干濕分離，建設(shè)有防滲、防雨的堆糞池。3)規(guī)模養(yǎng)殖場(chǎng)建設(shè)有與養(yǎng)殖量配套的防滲沼氣池。具體而言沼氣池容積要求每頭存欄生豬不少于0.3 m3，其他動(dòng)物轉(zhuǎn)換為生豬當(dāng)量計(jì)算。4)建設(shè)有防滲、防雨的沉淀池和污水(沼液)貯存池，貯存池容積大小取決于畜禽日糞污產(chǎn)生量、存欄量和貯存周期，而貯存周期需根據(jù)作物種植情況確定，一般需滿足貯存周期不小于作物生長空白期。兩者總?cè)莘e總和不少于貯存周期內(nèi)畜禽糞污總產(chǎn)量，貯存周期內(nèi)畜禽糞污總產(chǎn)量=單位畜禽日糞污產(chǎn)生量(m3)×存欄量(頭/羽)×貯存周期(d)；單位畜禽日糞污產(chǎn)生量推薦值:生豬0.01 m3，肉牛0.017 m3，家禽0.000 2 m3；貯存周期根據(jù)作物情況確定。如常年存欄300頭生豬，產(chǎn)生的糞污全部用于澆灌雙季水稻，11月至來年2月屬于水稻生產(chǎn)空白期，糞污需貯存4個(gè)月，則兩者容積不少于360 m3。5)配備與養(yǎng)殖規(guī)模相適應(yīng)的種植基地，配套有運(yùn)糞車、糞污輸送管道等。糞污通過車輛、管道輸送到種植基地。種植面積取決于存欄量和土地糞污承載力[3]，如常年存欄300頭生豬，配備水稻種植基地，單季稻面積不少于8.693 hm2；雙季稻面積不少于4.347 hm2。

根據(jù)表1對(duì)作物價(jià)值和單位承載力作物價(jià)值進(jìn)行計(jì)算，作物價(jià)值=作物價(jià)格×目標(biāo)產(chǎn)量，代表該作物的經(jīng)濟(jì)收益；單位承載力作物價(jià)值=作物價(jià)值/土地糞污承載力。計(jì)算得出每種作物單位糞污承載力的價(jià)值如圖1所示。由圖可知，在糞污承載力相同條件下，桃子和茶葉的經(jīng)濟(jì)收益較高，其次為黃瓜、番茄、茄子、大白菜，蘋果和柑橘經(jīng)濟(jì)收益也較好。結(jié)合當(dāng)?shù)貧夂虻茸魑锷L條件，推薦種植作物為桃子、茶葉、黃瓜、番茄和柑橘。

圖1 不同作物單位糞污承載力的價(jià)值

模式流程。規(guī)模養(yǎng)殖場(chǎng)通過干清糞方式獲得的糞便集中在干糞棚中進(jìn)行堆漚發(fā)酵，之后運(yùn)送至種植基地用于種植；規(guī)模養(yǎng)殖場(chǎng)也可通過鋪設(shè)漏縫板，用少量水沖糞，將糞污集中于集污池中，進(jìn)行固液分離后，得到糞渣和糞水，糞渣收集到干糞棚進(jìn)行堆漚發(fā)酵，糞水收集于沼氣池進(jìn)行發(fā)酵后，進(jìn)入沉淀池沉淀貯存，通過沼液儲(chǔ)存罐、池運(yùn)送至種植基地供作物利用[4]。圖2為種養(yǎng)結(jié)合技術(shù)模式流程圖。

圖2 種養(yǎng)結(jié)合的模式流程

2.2.2 污水達(dá)標(biāo)排放模式

2個(gè)基本要求。1)雨污分流，糞污通過管道或暗溝輸送；干濕分離，建設(shè)有防滲、防雨的堆糞池。2)建設(shè)污水處理系統(tǒng)，污水通過AO生物降解處理、MBR膜等方式處理后，排放的污水中CODCr低于400 mg·L-1，NH3-N低于80 mg·L-1，TP低于8 mg·L-1[5-6]。

不同規(guī)模養(yǎng)殖場(chǎng)污水達(dá)標(biāo)排放模式的投資參考值見表2，其他動(dòng)物的投資額可將動(dòng)物轉(zhuǎn)換為豬當(dāng)量進(jìn)行換算。

表2 不同養(yǎng)殖規(guī)模污水達(dá)標(biāo)排放模式的投資額

由表2可知，污水達(dá)標(biāo)排放模式的投資數(shù)額隨養(yǎng)殖規(guī)模增加而增加，兩者呈三次函數(shù)關(guān)系，y=7+0.03x-8×10-6x2+1.333×10-9x3,R2=1.000。換言之，養(yǎng)殖規(guī)模增加，單位存欄量投資額先減小后增加，養(yǎng)殖規(guī)模為2 500～3 000頭生豬時(shí)，單位存欄量投資額最小。

2.2.3 異位發(fā)酵床模式

2個(gè)基本要求。1)雨、污分流，糞污通過管道或暗溝輸送。2)干濕分離，建設(shè)有防滲、防雨的堆糞池。

技術(shù)原理。將養(yǎng)殖場(chǎng)的糞污抽放到發(fā)酵床上，與特種微生物接觸后，24 h內(nèi)糞污即降解為水蒸氣、二氧化碳等物質(zhì)后揮發(fā)，無廢水、廢渣、臭氣進(jìn)入外界，零排放、零污染，同時(shí)，將有價(jià)值的氮、磷、鉀等物質(zhì)儲(chǔ)存在堆料中生成有機(jī)肥。

技術(shù)要點(diǎn)。采用干清糞模式，保證集污池中糞污混合物的糞和水比例不能低于1∶4，集污池必須避雨。嚴(yán)格控制堆料溫度，堆料溫度要求在45 ℃以下。木屑種類除樟木、桉木外其他均可。要求每半年補(bǔ)充一次菌種，確保菌種的優(yōu)勢(shì)生長，抑制雜菌過度繁衍及有害菌的產(chǎn)生。必須每日拋翻，軌道深翻機(jī)每日深翻一次；手扶旋耕機(jī)每日拋翻一次，再用鏟車每2個(gè)月深翻一次。

工藝流程。將豬舍糞污通過排糞溝收集到集污池，然后用攪拌機(jī)將糞污攪拌成糊狀，通過一個(gè)或多個(gè)管道噴灑在降解床上，分解為無臭無味的水蒸氣、二氧化碳、氮?dú)獾葻o害物質(zhì)；經(jīng)菌種降解后的堆肥可作為高品質(zhì)的有機(jī)肥。

不同規(guī)模養(yǎng)殖場(chǎng)異位發(fā)酵床模式的投資參考值見表3，其他動(dòng)物的投資額可將動(dòng)物轉(zhuǎn)換為豬當(dāng)量進(jìn)行換算。

表3 不同養(yǎng)殖規(guī)模異位發(fā)酵床模式的投資額

由表3可知，異位發(fā)酵床模式的投資金額隨養(yǎng)殖規(guī)模增加而增加，兩者呈線性函數(shù)關(guān)系，y=13+0.035x,R2=1.000。換言之，隨著養(yǎng)殖規(guī)模增加，總投資增加。

3 討論

3.1 種養(yǎng)結(jié)合模式

從醴陵市采用種養(yǎng)結(jié)合模式消納糞污的養(yǎng)殖場(chǎng)實(shí)施效果來看，養(yǎng)殖場(chǎng)糞污處理難點(diǎn)主要是沼液而非干糞，而沼液處理的難點(diǎn)是輸送而非貯存，因此，選擇種養(yǎng)結(jié)合模式的養(yǎng)殖戶不能一味地追求沼氣池、沉淀池、沼液儲(chǔ)存池的容積足夠大，而是要多從糞污輸送途徑想辦法。在后續(xù)監(jiān)管中，我們也發(fā)現(xiàn)不少養(yǎng)殖戶因?yàn)檎右旱妮斔碗y而選擇偷排。因此，養(yǎng)殖場(chǎng)在不能通過管道、暗溝將沼液直接輸送到消納基地的情況下，可以采用車輛運(yùn)輸?shù)姆绞綄⒄右杭皶r(shí)運(yùn)送到種植基地消納。實(shí)踐證明，如果當(dāng)?shù)貨]有糞污第三方配送機(jī)構(gòu)，可以采取幾家養(yǎng)殖場(chǎng)聯(lián)合建設(shè)沼液儲(chǔ)存池、合伙購置沼液運(yùn)輸車輛的辦法，共同運(yùn)營和維護(hù)，這樣避免了設(shè)施設(shè)備的重復(fù)建設(shè)，增加了設(shè)備的使用效率，從而降低該模式的運(yùn)營成本。

3.2 異位發(fā)酵床模式

異位發(fā)酵床前期建設(shè)成本不高，后期運(yùn)行過程中投入的菌種、墊料，電費(fèi)、設(shè)備維護(hù)等費(fèi)用是主要資金消耗。因此，養(yǎng)殖戶在選擇異位發(fā)酵床模式進(jìn)行糞污處理前，應(yīng)充分核算后期運(yùn)行成本，綜合考慮糞污的銷路，避免陷入前期資金已投入，后期卻承擔(dān)不起運(yùn)行費(fèi)用，糞污仍然直排污染環(huán)境的困境。

3.3 污水達(dá)標(biāo)排放模式

該模式存在的主要問題是雨后春筍般涌出的達(dá)標(biāo)排放設(shè)備建設(shè)公司資質(zhì)和設(shè)備質(zhì)量參差不齊，這就導(dǎo)致養(yǎng)殖戶選擇和評(píng)估難度增加。解決這一問題需要政府部門對(duì)達(dá)標(biāo)設(shè)備公司進(jìn)行監(jiān)管和治理，同時(shí)也需要養(yǎng)殖戶仔細(xì)甄別，從多方面綜合考察、核實(shí)公司的資質(zhì)。建議養(yǎng)殖戶采取分段付費(fèi)的方式，公司設(shè)備處理后的排放水水質(zhì)經(jīng)權(quán)威部門檢測(cè)達(dá)標(biāo)后再進(jìn)行結(jié)算，以保證糞污治理取得切實(shí)的成效。

4 小結(jié)

醴陵市土地承載能力相當(dāng)于240.862萬頭生豬當(dāng)量，畜禽養(yǎng)殖規(guī)模為191.52萬頭生豬當(dāng)量，因此，醴陵市基本可實(shí)現(xiàn)種養(yǎng)平衡，該市的糞污資源化利用模式具有典型示范意義。

種養(yǎng)結(jié)合模式所產(chǎn)生的干糞、沼液給有機(jī)農(nóng)作物帶來增產(chǎn)、增質(zhì)的附加值，加之該模式可以利用養(yǎng)殖場(chǎng)原有的設(shè)施設(shè)備，環(huán)保投資預(yù)算不大，是目前大部分養(yǎng)殖場(chǎng)選擇的糞污資源化利用方式；異位發(fā)酵床模式干糞的銷售收入可抵去異位發(fā)酵床運(yùn)行的開支，適用于規(guī)模較大、環(huán)保投資預(yù)算適中且有穩(wěn)定的干糞銷售渠道的畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)；污水達(dá)標(biāo)排放模式設(shè)備昂貴，維護(hù)運(yùn)營成本較高，糞污回報(bào)率小，適合較大型的規(guī)模養(yǎng)殖企業(yè)。3種模式各有所長，無論選擇何種模式，最終還是要運(yùn)營好、監(jiān)管好，這樣才能兼顧經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)效益，將畜禽糞污變廢為寶，實(shí)現(xiàn)糞污資源化利用。