大型水庫(kù)流域畜禽養(yǎng)殖糞污資源化治理模式探討
——以資興市為例

趙燕蘭,袁興中※,季靖欽,李素梅,楊光敏

（1.湖南大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410082；2.湖南大學(xué)教育部環(huán)境生物學(xué)與污染控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 長(zhǎng)沙 410082；3.資興市畜牧水產(chǎn)事務(wù)中心，湖南 資興 423400）

資興市地處中國(guó)湖南省東南部，隸屬郴州市下轄的一個(gè)縣級(jí)市，是全國(guó)生豬調(diào)出獎(jiǎng)勵(lì)大縣。全市的畜牧業(yè)正在快速發(fā)展，據(jù)有關(guān)部門(mén)統(tǒng)計(jì)，該市年均產(chǎn)生的畜禽糞污（包括糞便，尿液和沖欄廢水）總量超過(guò)120萬(wàn)噸，而在2018年全市的畜禽養(yǎng)殖糞污處理及再利用率僅達(dá)60%。位于資興市南部的東江湖是湘江、珠江、贛江的重要水源地和華南地區(qū)重要的生態(tài)安全屏障，也是湖南的戰(zhàn)略飲用水源，是國(guó)內(nèi)稀有的優(yōu)質(zhì)淡水資源[1]。東江湖水面面積約160平方公里，正常蓄水量達(dá)81.2億立方米，一級(jí)保護(hù)區(qū)水質(zhì)常年保持國(guó)家飲用水一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，是“郴資桂”城市群的主要水源地。東江湖作為大型水庫(kù)流域，具有流域面積廣，污染源較為復(fù)雜等特點(diǎn)。

近年來(lái)，資興市大力實(shí)施東江湖周邊畜禽養(yǎng)殖污染防治項(xiàng)目，大力開(kāi)展畜禽糞污資源化利用工作，杜絕了養(yǎng)殖場(chǎng)污水直排，減少了污染物的排放，從而有效減少了化肥使用量及養(yǎng)殖場(chǎng)糞污的排放量，減輕農(nóng)業(yè)面源污染對(duì)東江湖的壓力。這些措施極大程度地保護(hù)了東江湖流域的生態(tài)環(huán)境。為了從源頭解決養(yǎng)殖糞污造成的環(huán)境問(wèn)題，需要從污染源頭出發(fā)，通過(guò)控制中間過(guò)程和末端資源化處理的途徑，達(dá)到糞污“減量化、無(wú)害化和資源化”的目的，最終才能使畜禽糞污被全量收集、無(wú)害處理和綜合利用[2]。為進(jìn)一步構(gòu)建畜禽糞污資源化利用長(zhǎng)效機(jī)制，相關(guān)部門(mén)需結(jié)合實(shí)際環(huán)境因素合理規(guī)劃，積極采用更多的現(xiàn)代化處理技術(shù)與設(shè)施[3]。要妥善處理養(yǎng)殖開(kāi)發(fā)和保護(hù)環(huán)境的關(guān)系，依法保護(hù)和改善東江湖流域生態(tài)環(huán)境，探索養(yǎng)殖場(chǎng)糞污資源化利用和東江湖水環(huán)境保護(hù)新機(jī)制。本文主要從資興市畜禽養(yǎng)殖糞污治理原則和目前采用的畜禽養(yǎng)殖糞污資源化利用模式兩個(gè)方面進(jìn)行討論，同時(shí)總結(jié)了資興市在畜禽糞污處理方面取得的進(jìn)展，最后給出了加快畜禽糞污資源化利用的幾點(diǎn)建議。

1 畜禽養(yǎng)殖糞污治理原則

1.1 “資源化、減量化、無(wú)害化”

資興市畜禽養(yǎng)殖糞污的處理主要根據(jù)“資源化、減量化、無(wú)害化、低成本”的原則選擇處理方法和技術(shù)手段，以綜合利用為目的，從污染物源頭控制，選擇合適的方式對(duì)畜禽養(yǎng)殖糞污進(jìn)行處理，可以采用糞肥還田、生產(chǎn)沼氣、制備有機(jī)肥料等方法推進(jìn)畜禽養(yǎng)殖糞污的資源化利用。改良飼養(yǎng)方式，實(shí)施干濕分離、雨污分流，從設(shè)施和工藝上盡可能減少糞污排放量，加大清潔化生產(chǎn)技術(shù)推廣，強(qiáng)化過(guò)程控制，減少末端治理的壓力。

1.2 “因地制宜、因場(chǎng)施策”

結(jié)合區(qū)域內(nèi)現(xiàn)有資源環(huán)境的特點(diǎn)和不同規(guī)模養(yǎng)殖場(chǎng)的糞污產(chǎn)生量，因地制宜地采用“綜合型循環(huán)利用”“能源型循環(huán)利用”“傳統(tǒng)型循環(huán)利用”和“畜禽糞污集中處理加工有機(jī)肥料”等環(huán)保經(jīng)濟(jì)的糞污資源化利用與無(wú)害化處理模式，完善畜禽糞便收集和有機(jī)肥料生產(chǎn)加工等設(shè)備，做到可持續(xù)運(yùn)行。因場(chǎng)施策，優(yōu)先采用種養(yǎng)結(jié)合的方式使糞污得以資源化利用，還需要綜合考慮養(yǎng)殖場(chǎng)周邊可用農(nóng)田的消納能力和最終產(chǎn)品的利用渠道，實(shí)現(xiàn)種植和養(yǎng)殖之間的循環(huán)發(fā)展。

1.3 “有效消納、就近生態(tài)”

考慮糞污消納用地的農(nóng)作物種類(lèi)和土壤的理化性質(zhì)，探索糞污綜合利用的技術(shù)和工藝，推廣高效快捷的糞污處理技術(shù)和設(shè)備，做到將畜禽糞污科學(xué)還田利用。奉行“就地應(yīng)用為基、異地應(yīng)用為輔，資源化為基、無(wú)害化為輔”的原則，完善區(qū)域內(nèi)養(yǎng)殖糞污資源化利用通道。注重有效消納、綜合利用，推行經(jīng)濟(jì)高效、就近生態(tài)的原則。通過(guò)“兩分離”后糞污干濕分別收集，通過(guò)與種植基地對(duì)接就近就地利用，或者就地利用與異地綜合利用相結(jié)合的模式，實(shí)現(xiàn)生態(tài)消納[4]。

1.4 “低成本運(yùn)行”

在選擇糞污處理和資源化利用工藝時(shí)，應(yīng)當(dāng)結(jié)合考慮畜禽的品種、養(yǎng)殖場(chǎng)的規(guī)模、糞污收集排放的方式等條件，選擇適宜的技術(shù)路線和期望達(dá)到的處理目標(biāo)。除此之外，不同的畜禽養(yǎng)殖廢水可能具有不同的理化性質(zhì)。因此，針對(duì)不同的畜禽廢水應(yīng)當(dāng)采取不同的技術(shù)路線。在能實(shí)現(xiàn)綜合利用且能達(dá)到最終出水標(biāo)準(zhǔn)的前提下，應(yīng)該優(yōu)先選擇運(yùn)行成本低的工藝。

2 資興市畜禽養(yǎng)殖糞污資源化利用模式

全市畜禽業(yè)發(fā)展較快，但是產(chǎn)生的大量畜禽糞污難以處理，由此帶來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題日益突出。因此，需要探索、推廣應(yīng)用更為切合資興市實(shí)際、行之有效的技術(shù)模式，迫切需要運(yùn)用先進(jìn)的生產(chǎn)理念、手段和技術(shù)，推行標(biāo)準(zhǔn)化、清潔生產(chǎn)、生態(tài)養(yǎng)殖和畜禽糞污高效處理與資源化綜合利用，加快資興市畜牧產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，提高全市畜牧產(chǎn)業(yè)整體效益。根據(jù)養(yǎng)殖規(guī)模大小，配套工藝設(shè)備和養(yǎng)殖場(chǎng)周?chē)膶?shí)際環(huán)境情況，總結(jié)了對(duì)畜禽糞污處理的幾種模式。分別是：針對(duì)大型養(yǎng)殖場(chǎng)的“綜合型循環(huán)利用模式”模式；針對(duì)中型養(yǎng)殖場(chǎng)的“能源型循環(huán)利用”模式；針對(duì)小型養(yǎng)殖場(chǎng)的“傳統(tǒng)型循環(huán)利用”模式。此外，還有關(guān)于畜禽養(yǎng)殖糞便的集中處理模式——“畜禽糞污集中處理加工有機(jī)肥料”。

2.1 “綜合型循環(huán)利用”模式

年出欄生豬在5000頭以上的大型規(guī)模養(yǎng)殖場(chǎng)以大型沼氣工程為紐帶，采用綜合型循環(huán)利用模式。這類(lèi)養(yǎng)殖場(chǎng)周邊一般配套有農(nóng)田、蔬菜地、果園等種植基地，建設(shè)獨(dú)立的畜禽糞污資源化利用系統(tǒng)，主要包括：全自動(dòng)糞污收集系統(tǒng)，干濕分離裝置，污水處理工藝，有機(jī)肥料生產(chǎn)車(chē)間，沼氣綜合利用系統(tǒng)。豬舍產(chǎn)生的糞便通過(guò)全自動(dòng)糞污收集系統(tǒng)運(yùn)送至堆糞棚，經(jīng)過(guò)干濕分離系統(tǒng)處理后產(chǎn)生糞水和糞渣。糞水進(jìn)入調(diào)節(jié)池進(jìn)行初步沉淀、酸化，再通過(guò)溢流孔自流進(jìn)入?yún)捬醢l(fā)酵池。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的厭氧發(fā)酵之后，會(huì)產(chǎn)生沼渣、沼液和沼氣。沼液經(jīng)過(guò)深度處理后進(jìn)入氧化塘貯存，在農(nóng)田施肥或者灌溉期間與農(nóng)田用水按照一定的比例混合進(jìn)行水肥一體化施用。經(jīng)過(guò)干濕分離得到的糞渣以及厭氧發(fā)酵池產(chǎn)生的沼渣，在堆糞棚暫存后輸送到有機(jī)肥生產(chǎn)車(chē)間進(jìn)行堆肥生產(chǎn)有機(jī)肥，然后運(yùn)到園區(qū)內(nèi)農(nóng)田施用或者出售。沼氣綜合利用系統(tǒng)對(duì)沼氣凈化處理，增壓穩(wěn)壓后用于沼氣發(fā)電[5]。

2.2 “能源型循環(huán)利用”模式

選擇年出欄500～3000頭標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)量豬的中型畜禽規(guī)模養(yǎng)殖場(chǎng)作為實(shí)施主體，將“能源型循環(huán)利用”作為主推模式。此類(lèi)養(yǎng)殖場(chǎng)周邊配套有一定的糞污消納地如農(nóng)作物，果樹(shù)等種植基地。豬糞經(jīng)干濕分離后，固體糞便經(jīng)過(guò)堆肥等過(guò)程制備有機(jī)肥，施用于配套的農(nóng)作物種植地肥料化利用。水糞經(jīng)過(guò)兩個(gè)三級(jí)處理單元（主要包括絮凝、沉淀等步驟）后生產(chǎn)水肥，成品水肥經(jīng)過(guò)運(yùn)輸管道對(duì)周邊的果園和菜地進(jìn)行灌溉。通過(guò)該項(xiàng)目實(shí)施，建設(shè)一部分消納基地，將堆肥后的有機(jī)肥和三級(jí)處理后的水肥用于蔬菜、水果基地灌溉和施肥，實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖場(chǎng)的零排放以及資源化循環(huán)利用。

2.3 “傳統(tǒng)型循環(huán)利用”模式

選擇小規(guī)模養(yǎng)殖專(zhuān)業(yè)戶(年出欄生豬500頭以下)作為實(shí)施主體。此類(lèi)養(yǎng)殖場(chǎng)首先要控制用水，并且做好雨污分離，建設(shè)封閉式的暗道用于排污。將水清糞改為干清糞工藝，干清糞通過(guò)好氧堆肥等無(wú)害化處理之后，可以就地施用于農(nóng)田或者進(jìn)一步用于有機(jī)肥料的加工生產(chǎn)。廢水主要來(lái)源于豬圈的沖洗以及隨沖洗廢水一并帶出的豬尿糞等污染物質(zhì)，其中還可能包括部分殘留的豬飼料、豬只飲水過(guò)程中的滴漏等。對(duì)于這些廢水，配套建有廢水處理工藝，主要分為五個(gè)工藝段：預(yù)處理段；厭氧處理段；生化脫氮除磷處理段；深度處理段和污泥處理段。對(duì)其進(jìn)行降解與凈化后作種植灌溉用水或達(dá)標(biāo)排放，可實(shí)現(xiàn)就地消納、能量循環(huán)、綜合利用。該模式可有效減少化學(xué)需氧量、氨氮、總磷的排放量，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化和適度規(guī)模經(jīng)營(yíng)水平顯著提高[6]。

2.4 “畜禽糞污集中處理加工有機(jī)肥料”模式

對(duì)于中小規(guī)模的畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)，實(shí)行政府主導(dǎo)、第三方企業(yè)參與、市場(chǎng)化運(yùn)營(yíng)的畜禽養(yǎng)殖糞污集中處理和循環(huán)利用模式，該模式具有相當(dāng)?shù)膮^(qū)域特色。對(duì)于規(guī)模較小的養(yǎng)殖場(chǎng)，奉行糞污托管、集中處置的經(jīng)營(yíng)方式[7]。通過(guò)三級(jí)網(wǎng)絡(luò)收集小規(guī)模養(yǎng)殖糞污進(jìn)行集中處理，制備有機(jī)肥和生物天然氣，實(shí)現(xiàn)社會(huì)化集中處理。依托資興市域內(nèi)已建成的有機(jī)肥料加工企業(yè)和較大規(guī)模養(yǎng)殖場(chǎng)，為了進(jìn)一步完善畜禽糞污集中收集、貯運(yùn)、加工設(shè)施建設(shè)，擴(kuò)大有機(jī)肥料加工生產(chǎn)能力，建設(shè)畜禽糞污集中處理中心；此外，還可以利用畜禽糞便和秸稈等農(nóng)林廢棄物制備有機(jī)肥料，實(shí)現(xiàn)廢棄物的循環(huán)利用，變廢棄物為“寶物”。

通過(guò)以上幾種資源化利用模式的實(shí)施，可以對(duì)畜禽養(yǎng)殖糞污進(jìn)行肥料化和能源化利用，將糞污定向轉(zhuǎn)化為可利用的資源如有機(jī)肥料，沼氣，水溶肥等。目前，全市已建成多個(gè)有機(jī)肥料加工廠和大型沼氣工程，為畜禽糞污的資源化利用提供了保障。此外，通過(guò)種養(yǎng)結(jié)合的模式可以實(shí)現(xiàn)畜禽糞污全消納，零排放。截至2021年12月底，規(guī)?；B(yǎng)殖場(chǎng)的糞污處理設(shè)施裝備配套齊全，縣域內(nèi)規(guī)模養(yǎng)殖場(chǎng)的種養(yǎng)結(jié)合比重達(dá)到85%以上，利用畜禽糞污生產(chǎn)商品有機(jī)肥料替代化肥的比例達(dá)到20.63%以上。資興市全市畜禽糞污綜合利用率由2018年的60%提升至90%以上，每年新增畜禽糞污資源化利用量為34.4萬(wàn)t，每年新增減排COD 8482t、BOD 7530t、NH3-N 746t、總氮1230t、總磷1803t，可以有效提高區(qū)域水環(huán)境質(zhì)量和水環(huán)境承載能力，實(shí)現(xiàn)了全市畜禽養(yǎng)殖與資源環(huán)境相適應(yīng)?？梢?jiàn)資興市畜禽糞污綜合治理和資源化利用已經(jīng)取得了一定成效，全市畜禽養(yǎng)殖業(yè)造成的環(huán)境污染得到了有效治理。畜禽糞污綜合利用率的提升能夠有效防止畜禽養(yǎng)殖糞污匯集至東江湖流域，實(shí)現(xiàn)了東江湖流域生態(tài)環(huán)境的根本好轉(zhuǎn)。

3 加快禽畜糞污資源化利用的建議

資興作為一個(gè)縣級(jí)市，由于養(yǎng)殖業(yè)污染治理點(diǎn)多面廣且財(cái)政資金比較緊張，目前畜禽糞污的治理方面還存在一些問(wèn)題：一是規(guī)?；B(yǎng)殖場(chǎng)畜禽糞污處理設(shè)施簡(jiǎn)陋，工藝不盡合理，總體上糞污資源化利用水平低。部分規(guī)模養(yǎng)殖場(chǎng)單純建設(shè)貯糞池盡管解決了糞污貯存的防滲、防漏問(wèn)題，但由于畜禽糞污水分含量高，直接用作肥料不利于運(yùn)輸?shù)膯?wèn)題依然沒(méi)有很好地解決；二是小規(guī)模養(yǎng)殖專(zhuān)業(yè)戶所占比重較大，其糞污治理設(shè)施建設(shè)不完善；三是種養(yǎng)結(jié)合還不夠緊密，未形成完整的利益鏈條，缺乏有效運(yùn)營(yíng)機(jī)制，因此迫切需要建立以種養(yǎng)結(jié)合為主的可持續(xù)發(fā)展機(jī)制。以下提出幾條加快東江湖流域畜禽糞污資源化利用的建議。

3.1 推廣資源化利用技術(shù)

雖然規(guī)模化養(yǎng)殖場(chǎng)已經(jīng)掌握了禽畜糞便綜合治理和資源化利用的技術(shù)，但是已有的技術(shù)和工藝還未大范圍普及。奉行“無(wú)害化、減量化、資源化”的準(zhǔn)則，應(yīng)該鼎力擴(kuò)大“種養(yǎng)結(jié)合”產(chǎn)業(yè)模式的覆蓋范圍。在探索創(chuàng)新性糞污綜合治理技術(shù)的同時(shí)，需要不斷提高畜禽糞污的資源化利用率。同時(shí)，應(yīng)當(dāng)將相應(yīng)的工藝技術(shù)進(jìn)行推廣應(yīng)用，將糞污綜合治理和資源化利用應(yīng)用到實(shí)處。市畜牧部門(mén)應(yīng)該制定規(guī)模畜禽養(yǎng)殖廢棄物綜合利用的技術(shù)方案，分類(lèi)進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo)，根據(jù)不同規(guī)模養(yǎng)殖場(chǎng)的糞污產(chǎn)生情況，以綜合利用為基礎(chǔ)，采取經(jīng)濟(jì)高效適用的處理模式，多元利用。

3.2 整合資源化利用體系

畜禽糞污的綜合治理技術(shù)和資源化利用的途徑是相互關(guān)聯(lián)的，若是將這些模式有機(jī)整合可以極大地促進(jìn)資源化利用技術(shù)的發(fā)展。例如，用沼液制備液體有機(jī)肥料用于周邊農(nóng)田，種植的產(chǎn)物可用于畜禽養(yǎng)殖，而產(chǎn)生的農(nóng)林廢棄物可以與固體糞便一起堆肥制備有機(jī)肥，這樣就可以將農(nóng)牧結(jié)合，達(dá)到循環(huán)的目的。因此，應(yīng)當(dāng)以種養(yǎng)結(jié)合為主，整合資源化利用體系，將畜禽養(yǎng)殖中產(chǎn)生的糞污都轉(zhuǎn)化為可利用的資源，如產(chǎn)生的沼氣可以供照明、供暖等生活所用，沼渣可作為農(nóng)田的有機(jī)肥料，而沼液可作為經(jīng)濟(jì)作物的液體肥料，如水果和瓜類(lèi)等。

3.3 保障資金投入

將糞污進(jìn)行資源化利用可以獲得一定的經(jīng)濟(jì)收益，但是仍然需要較高的成本投入。特別是對(duì)于規(guī)模化養(yǎng)殖場(chǎng)，配套的工藝設(shè)施需要巨大的資金投入。例如大中型沼氣綜合利用工程，糞污處理利用及配套設(shè)施改造工程，污水處理用作農(nóng)業(yè)灌溉用水工程和糞污消納基地建設(shè)工程等都需要投資和運(yùn)行成本。而畜禽糞污資源化利用是長(zhǎng)期的和系統(tǒng)的工程，想要建立長(zhǎng)效機(jī)制，需要一定的資金用于回收系統(tǒng)的建設(shè)和運(yùn)行。因此，為了實(shí)現(xiàn)畜禽糞污的無(wú)害化處理和資源化利用，需要保障資金支持。這樣一來(lái)，就可以積極促進(jìn)養(yǎng)殖戶參與到畜禽糞污的治理和資源化[8]。

4 結(jié)論與展望

資興市畜禽糞污處理與資源化利用已經(jīng)取得了一定成效，在2021年全市規(guī)模養(yǎng)殖場(chǎng)的畜禽糞污綜合利用率已經(jīng)提升到90%以上，這對(duì)于環(huán)境生態(tài)可持續(xù)發(fā)展的實(shí)現(xiàn)具有相當(dāng)重要的貢獻(xiàn)。主要體現(xiàn)在促進(jìn)城鄉(xiāng)居民生活環(huán)境日益改善，社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)效益等方面。全市加強(qiáng)養(yǎng)殖污染治理監(jiān)管、養(yǎng)殖糞肥綜合利用、建立起穩(wěn)定而有效的管理體制和運(yùn)營(yíng)機(jī)制，形成了綠色發(fā)展、科學(xué)發(fā)展的良好格局，這對(duì)于保護(hù)和改善東江湖流域的生態(tài)環(huán)境具有重要意義。在規(guī)?；枨笮笄蒺B(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)發(fā)展過(guò)程中，在努力實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的前提下，應(yīng)總結(jié)并推廣使用成熟的畜禽養(yǎng)殖資源化利用模式，加速推廣糞污資源化工藝的應(yīng)用范圍。作為種植業(yè)和畜牧業(yè)緊密結(jié)合的生態(tài)農(nóng)業(yè)模式，種養(yǎng)結(jié)合可以加快物質(zhì)和能量在動(dòng)植物之間進(jìn)行交互和傳遞，提高能量利用率，符合生態(tài)文明建設(shè)的宗旨。因此，加快發(fā)展和推廣種養(yǎng)結(jié)合的模式，是提高農(nóng)業(yè)資源利用率、保護(hù)生態(tài)環(huán)境的重要措施。