紅河州生豬養(yǎng)殖場糞污產(chǎn)生量與資源化利用模式調(diào)查

周建雄，陳永軍，張 俊，柳云華，許 娟，王興宇，邱 琳，孔凡勇

（1.云南省建水縣畜牧技術(shù)推廣站，云南 紅河哈尼族彝族自治州 654300；2.云南省紅河哈尼族彝族自治州畜牧技術(shù)推廣站，云南 紅河哈尼族彝族自治州 661100；3.云南省石屏縣畜牧技術(shù)推廣站，云南 紅河哈尼族彝族自治州 662200）

畜禽養(yǎng)殖污染作為主要的農(nóng)業(yè)污染源，嚴重威脅水環(huán)境安全，同時制約著畜牧業(yè)的良性、健康發(fā)展。據(jù)第一次全國污染源普查公報，我國農(nóng)業(yè)源化學需氧量（COD）、總氮和總磷排放量分別為1 324.09萬t、270.46萬t和28.47萬t，分別占全國COD、總氮和總磷排放量的43.7%、57.2%和67.3%；畜禽養(yǎng)殖業(yè)糞便產(chǎn)生量2.43億t，尿液產(chǎn)生量1.63億t，畜禽養(yǎng)殖化學需氧量（COD）、總氮和總磷排放量分別為1 268.26萬t、102.48萬t和16.04萬t，分別占農(nóng)業(yè)污染源總排放量的95.8%、37.9%和56.3%，占全國總COD、總氮和總磷排放量的41.9%、21.7%和37.9%[1]。畜禽養(yǎng)殖污水已成為與工業(yè)廢水和生活污水一樣的污染源，其污染負荷甚至超過工業(yè)廢水和生活污水的總和，很大程度上危害了大氣、水體、土壤和生物，破壞了區(qū)域生態(tài)環(huán)境，以及地表水體和地下水水質(zhì)安全[2]。生豬養(yǎng)殖在畜禽養(yǎng)殖中糞污產(chǎn)生量最大、污染防治難度也最大，防治模式受養(yǎng)殖方式、設(shè)施設(shè)備、自然條件、環(huán)境容量、配套農(nóng)地面積等多種因素影響，各種防治模式應(yīng)用范圍和建設(shè)要求也不同。紅河哈尼族彝族自治州是全國唯一以哈尼族、彝族為主體民族的自治州，轄4市9縣，133個鄉(xiāng)（鎮(zhèn)），1 330個村委會（社區(qū)），常住人口數(shù)474.4萬人。近年來，在各級政府部門的支持下，通過大力發(fā)展標準化規(guī)模養(yǎng)殖，生豬產(chǎn)業(yè)有了快速發(fā)展，不僅實現(xiàn)了豬肉自給，而且大量外調(diào)廣東、上海、重慶等省市，生豬產(chǎn)業(yè)成為了邊疆少數(shù)民族脫貧致富的重要支柱產(chǎn)業(yè)。但隨之產(chǎn)生的環(huán)保、土地壓力增大，環(huán)境污染問題成為了社會關(guān)注的焦點。本文根據(jù)紅河州生豬飼養(yǎng)數(shù)量、飼養(yǎng)周期，采用排泄系數(shù)測算糞便、尿液、污水排放量，對不同規(guī)模生豬養(yǎng)殖場比例、清糞工藝進行調(diào)查，總結(jié)推廣了10種種養(yǎng)結(jié)合、糞污資源化利用模式，旨在為發(fā)展環(huán)境友好型生豬養(yǎng)殖提供參考。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

根據(jù)2019年紅河州生豬生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，全州生豬存欄250.47萬頭，其中能繁母豬存欄27.80萬頭；出欄355.48萬頭；豬肉產(chǎn)量31.98萬t。各縣市具體數(shù)據(jù)詳見表1。

表1 2019年末紅河州生豬存欄、出欄及豬肉產(chǎn)量

1.2 研究方法

1.2.1 生豬規(guī)模養(yǎng)殖場 根據(jù)《云南省畜禽養(yǎng)殖場養(yǎng)殖小區(qū)養(yǎng)殖規(guī)模標準和備案規(guī)定》[云農(nóng)牧字（2008）35號]規(guī)定，生豬規(guī)模養(yǎng)殖場為：能繁母豬存欄50頭以上或生豬常年存欄200頭以上。

1.2.2 大型生豬規(guī)模養(yǎng)殖場 根據(jù)農(nóng)業(yè)部環(huán)境保護部關(guān)于印發(fā)《畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源化利用工作考核辦法（試行）》的通知[農(nóng)牧發(fā)（2018）4號]中概念解釋，大型規(guī)模養(yǎng)殖場為：生豬年出欄≥2 000頭。

1.2.3 畜禽糞污 指畜禽養(yǎng)殖過程產(chǎn)生的糞便、尿液和污水的總稱[3]。

1.2.4 干清糞工藝 指畜禽排放的糞便一經(jīng)產(chǎn)生便通過機械或人工收集、清除，尿液、殘余糞便及沖洗水則從排污道排出的清糞方式[4]。

1.2.5 水沖糞工藝 指畜禽排放的糞、尿和污水混合進入糞溝，每天數(shù)次放水沖洗，糞水順糞溝注入糞便主干溝后排出的清糞工藝[4]。

1.2.6 水泡糞工藝 指在畜禽舍內(nèi)的排糞溝中注入一定量的水，將糞、尿、沖洗和飼養(yǎng)管理用水一并排放至漏縫地板下的糞溝中，貯存一定時間（一般為1～2個月）、待糞溝填滿后，打開出口閘門，溝中的糞水順糞溝流入糞便主干溝后排出的清糞工藝[4]。

1.2.7 豬糞、尿液、沖洗污水產(chǎn)生量 豬糞便、尿液日產(chǎn)生系數(shù)，按照《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染治理工程技術(shù)規(guī)范》HJ 497—2009[4]推薦值推算。

豬糞污產(chǎn)生系數(shù)：5.3 kg/（頭·d），其中：糞便2.0 kg/（頭·d）、尿液3.3 kg/（頭·d）。

沖洗污水產(chǎn)生系數(shù)：根據(jù)當?shù)厣i養(yǎng)殖清糞工藝主要為干清糞模式，豬舍沖洗為每周1～2次，經(jīng)多戶調(diào)查沖洗污水量為4～6 L/（頭·d），系數(shù)取值5 L/（頭·d）。

飼養(yǎng)周期與單位：能繁母豬按照年末存欄數(shù)、飼養(yǎng)周期365 d計，肥育豬按照年出欄數(shù)、飼養(yǎng)周期199 d計[4]。豬年糞污產(chǎn)生量計算公式為：Q=P×N×T×10-3，其中：Q為豬年糞污產(chǎn)生量（t）；P為日糞尿產(chǎn)生系數(shù)[kg/（頭·d）]；N為肥育豬年出欄數(shù)或能繁母豬存欄數(shù)（頭）；T為飼養(yǎng)周期（d）。

1.2.8 糞污中污染物質(zhì)量濃度 糞污中污染物質(zhì)量濃度按照國家環(huán)?？偩肿匀簧鷳B(tài)保護司推薦的數(shù)據(jù)[5]推算，見表2。

表2 豬糞污中污染物質(zhì)量濃度 kg/t

糞污中污染物量計算公式為：M=Q×C×10-3，其中：M為糞污中污染物量（t）；Q為豬年糞尿產(chǎn)生量（t）；C為單位質(zhì)量糞尿中污染物濃度（kg/t）。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同生豬規(guī)模養(yǎng)殖場比例

由表3可知，紅河州生豬規(guī)模養(yǎng)殖場724個，其中，大型養(yǎng)殖場108個、占14.92%，規(guī)模養(yǎng)殖場616個、占85.08%。彌勒市、建水縣、瀘西縣、蒙自市、石屏縣、個舊市、開遠市7個北部經(jīng)濟、交通等發(fā)達地區(qū)大型生豬養(yǎng)殖場99個，占大型生豬養(yǎng)殖場的91.67%（99/108）。

2.2 清糞工藝

由表4可知，紅河州生豬規(guī)模養(yǎng)殖場724個，其中采用干清糞工藝的場705個、占97.38%，采用水泡糞工藝的場15個、占2.07%，采用水沖糞工藝的場4個、占0.55%。

表3 不同生豬規(guī)模場占比

2.3 生豬糞污產(chǎn)生量

由表5可知，2019年，全州生豬養(yǎng)殖共產(chǎn)生糞污809.99萬t。其中，出欄肥豬355.48萬頭，產(chǎn)生糞便量141.49萬t、尿液量233.44萬t、沖洗圈舍污水量353.71萬t，計產(chǎn)生糞污728.64萬t；能繁母豬存欄27.80萬頭，產(chǎn)生糞便量20.29萬t、尿液量33.46萬t、沖洗圈舍污水量27.60萬t，計產(chǎn)生糞污81.35萬t。其中，蒙自市、建水縣、石屏縣、彌勒市、瀘西縣5個畜牧業(yè)大縣糞污產(chǎn)生量538.93萬t，占全州的66.54%。

2.4 生豬養(yǎng)殖糞污污染物質(zhì)量濃度

由表6可知，全州生豬養(yǎng)殖產(chǎn)生污染物質(zhì)量濃度分別為COD 10.86萬t、BOD 10.51萬t、NH3-N 0.90萬t、TN 1.84萬t、TP 0.67萬t。其中蒙自市、建水縣、石屏縣、彌勒市、瀘西縣5個畜牧業(yè)大縣產(chǎn)生污染物質(zhì)量濃度分別為COD 7.19萬t、BOD 7.00萬t、NH3-N 0.59萬t、TN 1.22萬t、TP 0.46萬t，分別占全州的66.21%、66.60%、65.56%、66.30%、68.66%。

表5 全州糞污產(chǎn)生量 萬t

表6 全州豬糞污污染物質(zhì)量濃度 萬t

3 討論

3.1 適度生豬規(guī)模養(yǎng)殖仍是紅河州主體養(yǎng)殖方式。紅河州轄區(qū)面積32 931 km2，山區(qū)面積占總面積的88.5%。特殊的地理環(huán)境決定了山區(qū)、半山區(qū)生豬養(yǎng)殖只能走適度規(guī)模模式，壩區(qū)及經(jīng)濟發(fā)達、交通便利地區(qū)可大力發(fā)展現(xiàn)代化大型生豬規(guī)模養(yǎng)殖。本次調(diào)查結(jié)果表明，全州生豬規(guī)模養(yǎng)殖場724個，其中大型養(yǎng)殖場108個、占14.92%，主要集中在彌勒市、建水縣、瀘西縣、蒙自市、石屏縣、個舊市、開遠市7個經(jīng)濟、交通等發(fā)達地區(qū)（99個，占91.67%）；適度規(guī)模養(yǎng)殖場616個、占85.08%，集中在南部山區(qū)縣及北部山區(qū)、半山區(qū)。近年來，我們在南部山區(qū)推廣“1234567”生豬養(yǎng)殖模式（1戶家庭、夫妻2人、占地3畝、投資40萬元、飼養(yǎng)50頭母豬、年出欄600頭以上肥豬、年純收入7萬元以上），既解決了農(nóng)村家庭收入問題，又解決了年青人外出打工帶來的留守兒童、留守老人等社會問題。同時，適度生豬規(guī)模養(yǎng)殖占用土地少，可就地就近種養(yǎng)結(jié)合，資源化利用糞污，減輕了土地、環(huán)保壓力。

3.2 生豬養(yǎng)殖量大，污染物產(chǎn)生量也隨之增大，防治難度也加大。調(diào)查結(jié)果可見，2019年全州生豬出欄355.48萬頭，產(chǎn)生糞污809.99萬t，污染物含量分別為COD 10.86萬t、BOD 10.51萬t、NH3-N 0.90萬t、TN 1.84萬t、TP 0.67萬t。蒙自市、建水縣、石屏縣、彌勒市、瀘西縣5個畜牧業(yè)大縣生豬出欄238.76萬頭，占全州的67.16%；糞污產(chǎn)生量538.93萬t，占全州的66.54%（538.93/809.99）；污染物質(zhì)量濃度分別為COD 7.19萬t、BOD 7.00萬t、NH3-N 0.59萬t、TN 1.22萬t、TP 0.46萬t，分別占全州的66.21%、66.60%、65.56%、66.30%、68.66%。研究表明，我國農(nóng)業(yè)化肥中氮流失率一般為8%～20%，磷流失率約5%，但畜禽糞便中氮、磷流失率分別為化肥氮、磷流失率的122%和132%，畜禽糞便進入水體的流失率高達25%～30%[6]。大量糞污如不經(jīng)過無害化處理和利用，將嚴重影響生態(tài)環(huán)境，如造成水體生態(tài)環(huán)境惡化，加重溫室效應(yīng)，使土壤結(jié)構(gòu)失衡，影響作物生長等。

3.3 不同的清糞工藝對糞污中污染物質(zhì)量濃度影響較大。從《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染治理工程技術(shù)規(guī)范》附錄A推薦參考值看，生豬養(yǎng)殖水沖糞廢水中平均污染物質(zhì)量濃度CODCr、NH3-N、TN、TP分別是干清糞的8.18（21 600 mg/L和2 640 mg/L）、2.26（590 mg/L和261 mg/L）、2.18（805 mg/L和370 mg/L）、2.92（127 mg/L和43.5 mg/L）倍。水泡糞方式因糞尿長時間在水中浸泡，糞尿中可溶解的有機物、氮、磷轉(zhuǎn)移到水中，造成污水中COD、TN、TP、氨氮均很高，其中COD可達20 000 mg/L、氨氮為1 500 mg/L左右，這種高氨氮廢水對好氧微生物產(chǎn)生抑制或毒害作用[7]，處理難度更大。干清糞工藝用水量少，所產(chǎn)生的污水量少，廢水中的污染物濃度也低，是值得推廣的清糞工藝。調(diào)查結(jié)果表明，紅河州724個生豬規(guī)模養(yǎng)殖場，其中采用干清糞工藝的場占97.38%（705/724），采用水泡糞工藝的場占2.07%（15/724），采用水沖糞工藝的場占0.55%（4/724），干清糞工藝的推廣應(yīng)用，從源頭上減少了紅河州生豬養(yǎng)殖對環(huán)境的污染影響。

3.4 豬糞便是一種極具有價值的資源，它含有大量氮、磷、鉀養(yǎng)分和一些微量元素，同時還含有大量有機物質(zhì)。根據(jù)能量守恒和物質(zhì)不滅定律，豬糞是未完全轉(zhuǎn)化為豬肉產(chǎn)品的不完全循環(huán)的中間產(chǎn)物，其本身還蘊藏著可開發(fā)利用的物質(zhì)與能量[8]。2018—2020年，全州組織開展了《紅河州畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源化利用工作》，其中，蒙自市、石屏縣、建水縣、彌勒市還實施了《畜禽糞污資源化利用整縣推進項目》，項目總投資4億元（中央財政補助資金2億元，企業(yè)自籌2億元）。通過項目實施與工作推進，2019年全州規(guī)模養(yǎng)殖場糞污處理設(shè)施裝備配套率達92.37%，大型規(guī)模養(yǎng)殖場糞污處理設(shè)施裝備配套率達100%，同時，總結(jié)推廣了10種糞污資源化利用模式，構(gòu)建了種養(yǎng)結(jié)合、糞污資源化利用體系，實現(xiàn)糞污綜合利用率87.58%。

模式1：干清糞+糞便、污水肥料化利用。蒙自市縣某生豬養(yǎng)殖場年出欄生豬800頭，采用干清糞工藝，日產(chǎn)糞污1 t左右，每天將豬舍內(nèi)固體糞便人工清運至舍外堆糞棚進行堆肥發(fā)酵1～2個月，就近就地還田利用；尿液及沖洗圈舍污水通過暗溝排到舍外三級儲液池，經(jīng)過1～2個月厭氧發(fā)酵，在農(nóng)田施肥和灌溉期間，通過管網(wǎng)就地就近還田利用。優(yōu)點：簡單易行，投入少；缺點：有臭味，需要配套與飼養(yǎng)規(guī)模相適應(yīng)的土地。適用于小規(guī)模生豬養(yǎng)豬場。

模式2：干清糞+污水種植狐尾藻生態(tài)循環(huán)利用。石屏縣某生豬養(yǎng)殖場，年出欄生豬2 000頭，日產(chǎn)糞污5 t左右。采用干清糞工藝，糞便堆肥發(fā)酵后出售給周邊種植戶還田利用；污水通過三級沉淀池沉淀，進入四級生物基質(zhì)池，出水進入六級狐尾藻氧化塘，出水再進入人工濕地進行廢水中污染物過濾、吸附、脫色、降解凈化處理，凈化后污水用于豬場沖洗圈舍或無償供周邊種植戶還田利用，狐尾藻作為青綠飼料飼喂母豬、魚、鴨、鵝等。優(yōu)點：此模式解決了污水處理難題，實現(xiàn)了污水循環(huán)利用或達到《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標準》排放；缺點：一次性投入成本較高。適用于處于環(huán)境敏感區(qū)的中小型養(yǎng)豬場。

模式3：干清糞+糞便養(yǎng)殖黑水虻+污水種植狐尾藻模式。石屏縣某生豬養(yǎng)殖場，年出欄生豬1 500頭，日產(chǎn)糞污3 t左右。采用干清糞工藝，糞便用于飼喂黑水虻幼蟲，經(jīng)過15～20 d，進行蟲糞分離，蟲體作為蛋白質(zhì)飼料飼喂雞鴨，蟲糞作為有機肥出售給種植戶還田利用。污水進入種植有狐尾藻的五級氧化池，通過狐尾藻吸收污水中的營養(yǎng)物質(zhì)及水體自身凈化，處理后污水無償供周邊種植戶就地就近還田利用，狐尾藻作為青綠飼料飼喂母豬、雞、鴨、鵝等。優(yōu)點：實現(xiàn)了蟲體轉(zhuǎn)化糞便為蛋白質(zhì)飼料資源，狐尾藻作為青綠飼料飼喂畜禽，降低了養(yǎng)殖飼料成本，實現(xiàn)了資源循環(huán)利用，提升了綜合經(jīng)濟價值；缺點：黑水虻養(yǎng)殖需要一定的投入和飼養(yǎng)技術(shù)。適用于處于環(huán)境敏感區(qū)的中小型養(yǎng)豬場。

模式4：干清糞+糞污干燥處理利用。部分豬場采用人工清糞工藝，將固體糞污清運到舍外塑料大棚進行人工或機械翻曬，干燥糞便銷售給種植戶異地堆肥發(fā)酵還田利用。污水通過三級沉淀厭氧池處理，在農(nóng)田施肥和灌溉期間，就地就近還田利用。優(yōu)點：簡單易行，投入少；缺點：有臭味，糞便需再次發(fā)酵。適用于小規(guī)模生豬養(yǎng)殖場。

模式5：尿泡糞+糞便、污水肥料化利用。元陽縣某生豬養(yǎng)殖場存欄生豬2 500頭，種植果樹400多畝。豬舍為半開放式，漏縫地板占欄舍面積的2/3，糞尿落入漏縫地板下面糞污溝，2～3 d沖洗糞污溝1次，糞污進入舍外糞污收集池，糞污經(jīng)干濕分離機干濕分離，分離出的固體堆肥發(fā)酵，還田利用；液體進入三級儲液池發(fā)酵，經(jīng)過1～2個月厭氧、有氧發(fā)酵，通過管網(wǎng)就地就近還田利用。優(yōu)點：簡單易行，投入少；缺點：有臭味，需要配套與飼養(yǎng)規(guī)模相適應(yīng)的土地。適用于中小規(guī)模養(yǎng)豬場。

模式6：水泡糞+異位床發(fā)酵利用。石屏縣某生豬養(yǎng)殖場，年出欄生豬4 000頭。糞尿通過漏縫地板進入舍內(nèi)集污池，通過負壓吸收到舍外儲污池，再用潛泵抽到塑料大棚發(fā)酵床噴淋，利用墊料（谷殼、木屑和秸稈等）和微生物菌進行發(fā)酵分解，發(fā)酵產(chǎn)物作為有機肥還田利用。優(yōu)點：不產(chǎn)生污水，臭味?。蝗秉c：一次性投入和后期維護成本較高，沒有實現(xiàn)污水的資源化利用。適用于處于環(huán)境敏感區(qū)、大中型豬養(yǎng)殖場。

模式7：水泡糞+污水異地貯存+水肥一體化利用。蒙自市某公司生豬養(yǎng)殖場，年出欄生豬1.5萬頭，水泡糞工藝，日產(chǎn)糞便8 t、污水30 t。公司與周邊果樹、蔬菜種植基地簽訂糞污利用協(xié)議，干濕分離后的固體糞便通過堆肥發(fā)酵后出售給基地還地利用，污水通過吸糞車輛免費運送到基地多個貯存池貯存，在農(nóng)田施肥和灌溉期間，將污水與灌溉用水按照一定比例混合，進行水肥一體化施用。優(yōu)點：解決了公司污水貯存、處理難題，實現(xiàn)了糞污的種養(yǎng)結(jié)合、資源化利用；缺點：需配套糞污運輸車輛，污水處理需要運輸費用。適用于無配套土地消納糞污的大中型生豬養(yǎng)殖場。

模式8：水沖糞+糞污全量收集+水肥一體化利用。元陽縣某農(nóng)業(yè)開發(fā)有限公司豬場常年生豬存欄2 800頭，年產(chǎn)糞污5 000多噸。水沖糞工藝，采用“糞污全量收集—過濾—有效微生物群（EM菌）發(fā)酵—再過濾—混合—放入施用池—滴灌或噴灌系統(tǒng)—農(nóng)田利用”水肥一體化模式，解決3 866畝46.39萬株香蕉水肥需求量，年減少成本支出399萬元，增加產(chǎn)值773.2萬元。優(yōu)點：充分利用糞污養(yǎng)分；缺點：需要配套足夠土地消納糞污。適用于有足夠土地消納糞污的豬場。

模式9：水沖糞+沼氣發(fā)電+沼液沼渣利用。瀘西縣某綠色實業(yè)有限公司生豬養(yǎng)殖場，年出欄生豬10 000頭，自有1 300多畝果樹基地。采用水沖糞工藝，全量糞污通過管網(wǎng)進入收集池，隨后進入?yún)捬醢l(fā)酵罐進行厭氧發(fā)酵，沼氣發(fā)電供本場使用，沼渣干濕分離機分離后作為有機肥還田利用；沼液回流到調(diào)節(jié)池，隨后進入一級沉淀、二級沉淀池進行曝氣，出水進入膜生物反應(yīng)器（MBR），出水經(jīng)過消毒后用于魚塘養(yǎng)殖或回流沖洗圈舍。優(yōu)點：此模式解決了污水處理難題，實現(xiàn)了循環(huán)利用；缺點：投入大、污水處理成本高。適用于處于環(huán)境敏感區(qū)、大型生豬養(yǎng)殖場。

模式10：固體糞污+有機肥生產(chǎn)+農(nóng)田利用。部分生豬養(yǎng)殖密集區(qū)，糞便由區(qū)域性糞污收集中心集中收集，轉(zhuǎn)運至有機肥廠生產(chǎn)有機肥，還田利用。污水通過管網(wǎng)集中收集到污水貯存池，在農(nóng)田施肥和灌溉期間，農(nóng)戶自行運輸?shù)阶约肄r(nóng)田，就近還田利用。優(yōu)點：農(nóng)戶有糞便銷售收入（60～80元/t），污水處理投入少；缺點：有機肥廠需要建設(shè)、管理集中收集中心，并投入運輸車輛。適用于種植土地面積少、養(yǎng)殖密度較大的區(qū)域。

4 結(jié)論

調(diào)查結(jié)果表明，適度生豬規(guī)模養(yǎng)殖仍是紅河州主體養(yǎng)殖方式，干清糞工藝有利于減少糞污產(chǎn)生量和污染物濃度，采用適宜糞污處理、利用模式，有利于實現(xiàn)種養(yǎng)結(jié)合、資源化利用。