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摘要规模化养殖业快速发展的同时带来了环境问题。介绍了养殖粪污的危害及处理现状，以新余罗坊沼气站为例，阐述了粪污减量化处理和集中全量化处理模式。结果表明，养殖粪污总固体（TS）不低于6%时，该模式能实现沼气站与养殖场的“双赢”，实现养殖粪污的无害化、减量化及资源化利用。
关键词养殖粪污；减量化；全量化；处理模式
中图分类号S216.1；X713文献标识码A文章编号0517-6611（2017）21-0211-02
Exploration and Practice on the Reduced Processing and Centralized Full Quantization Treatment Mode of Pig Livestock Pollutants
CHEN Chunfei1，2， XU Shuming3，WAN Liping1，2
（1.Jiangxi Zhenghe Environmental Engineering Co.，Ltd， Nanchang，Jiangxi 330001；2.Jiangxi Zhenghe Ecological Agriculture Co.，Ltd， Xinyu，Jiangxi 338000 ；3.Energy Station of Agriculture and Food Bureau of Dingnan County ， Dingnan，Jiangxi 341900 ）
AbstractEnvironmental problems has happened with the scale of the rapid development of livestock. In this paper， the harm and treatment status of livestock pollutants were introduced. Taking biogas station in Luofang Town， Xinyu City as an example， introduced the livestock pollutants reduced processing and centralized full quantization treatment mode. The results showed that the aquaculture waste TS was not less than 6%， the mode can realize the biogas station with the farm "winwin"， realize the manure harmless， reduction and resource utilization.
Key wordsLivestock pollutants；Reduction；Quantization；Treatment mode
随着我国畜禽养殖业的日益发展，集约化养殖场产生的畜禽粪污因超过农田环境自身消纳的能力，对农村环境造成了严重污染[1]。畜禽养殖过程中产生的排泄物含有大量的有机物，排出体外后会迅速腐败发酵，产生恶臭物质，污染养殖场及其周边的大气环境[2]。而未經任何处理的排泄物排放到水体中，将对地表水和地下水产生严重的污染[3]。目前，加强农村污染防治，改善农村环境质量已受到国家的高度重视[4]。江西省具有畜牧业发展得天独厚的自然资源和空间，畜禽养殖业已形成规模化、集团化的格局[5]。由此带来的一系列严重的环境问题，已到非常严峻的程度，亟需解决。在此条件下，进行生猪养殖粪污减量化和集中全量化处理，是解决农村面源污染，改善农村环境，实现可持续发展与循环经济的必要途径[6]。
笔者以江西新余罗坊沼气站为例，对养殖粪污减量化和集中全量化处理模式进行了阐述。
1生猪养殖粪污的危害
生猪养殖粪污主要包括猪粪尿和污水，猪粪尿及其有机物分解后会产生多种恶臭物质，其中大多数对人、畜具有刺激性和毒性，易引发眼病和呼吸道疾病[7]。养殖粪污对环境的危害主要表现如下[8-9]：第一，使水质恶化，水体富营养化，进而导致水生生物大量死亡。第二，有毒有害物质渗透进入地下水，影响饮水安全。第三，粪污产生的恶臭气体主要是含氮、含硫的有毒化合物，严重污染空气。第四，随着粪污的排放，粪污中大量的致病微生物和虫卵会不断传播，最终造成人畜间或畜禽间的交叉感染，引发疾病。第五，粪污中还含有大量铜、铁、锌、砷等矿物质元素，不仅污染环境，而且破坏土壤质地和微生物结构，影响农作物产量和养分含量。
2生猪养殖粪污处理现状
国内外研究人员对养殖粪污的处理进行了大量的研究和实践。目前，养殖粪污的处理方法主要有好氧处理、厌氧处理、好氧+厌氧处理、氧化塘处理和人工湿地处理等[10-11]。尽管处理方法很多，但处理效率仍然很低[12]。从2009年5月份开始，江西省率先在全国启动了以生猪粪污治理为主要内容的畜禽清洁生产行动计划。自该计划实施以来，各地环保意识不断增强。近年来虽然无重大的污染事件发生，但养殖污染形势仍较为严峻，粪污消纳压力日趋增大。粪污处理存在的问题主要有[13]：
2.1监管不到位
规模化养猪场正式投产后，粪便、污水未经无害化处理，沼气未经燃烧直接排放，少有监管机构介入查处。
2.2服务跟不上
处理猪粪的沼气工程出现问题后，少有专业人员现场服务，沼气工程有效使用率低。
2.3资金需求量大小型养猪场业主无充足资金建立配套设备，当监管缺位时，业主为了节约成本也不会按要求开启某些处理设备。
2.4政府扶持少
鉴于养殖污染源多、面广，治理成本高，在地方财政还不是很富裕的情况下，很难拨出足够的资金对养殖污染进行彻底的整治，导致每年养殖污染治理效果不理想。 3粪污减量化和集中全量化处理模式
新余罗坊沼气站对罗坊镇周边15 km范围内猪场所产生的养殖粪污（污水、粪便）全部收集，通过完整有效的无害化解决方案，实现生猪养殖粪污无害化、减量化、资源化的过程。其中，猪场必须确保粪污总固体（TS）含量不低于6%；沼气站负责养殖粪污的转运和处理。
该模式建设内容主要包括：全量化收储运体系、畜禽粪污无害化处理中心、田间消纳体系及养殖场试点改造。
3.1全量化收储运体系
养殖场的粪污收集方式主要分为2种：干粪收集和湿粪收集，通过专门定制的原料收集车和吸污车到养殖场进行收集。干粪收集主要是对于采用干清粪工艺的养殖场，建设粪污平台，放置一个5 m3的运粪车专制车箱斗，装满后业主电话通知罗坊镇沼气站的业务部，由业务部管理员安排专门定制的原料收集车辆运至罗坊沼气站；而对于没有采用干清粪工艺的养殖场就采用湿粪收集，在养殖场建设40 m3的粪污收集池，业主可以将厂区产生的废弃物（猪粪及猪尿）统一收集到粪污收集池中进行自然沉淀，待粪污收集池装满后业主通知业务部，由管理员安排吸污车将池中混合物收集并运送至罗坊沼气站。
由于粪污的TS和单位沼气产气率直接决定了沼气收益和处理成本。为此，罗坊沼气站根据连续搅拌反应器系统（CSTR）发酵工艺的基本要求及通过计算鲜粪的产沼气收益补贴污水的处理成本，提出每吨鲜粪[TS为18%～20%、挥发性固体（VS）为13%～15%（基于鲜重）]配2 t冲栏废水（TS<1%）的组合设计（即每头猪每天产生2 kg粪便和4 kg污水，粪污总量6 kg），即混合后的粪污TS为6%～7%。
3.2畜禽粪污无害化处理中心
采用CSTR进行处理。完全混合式厌氧消化池的特点是可以直接处理悬浮固体含量较高或颗粒较大的料液，一般带有机械搅拌，其特点是固体浓度高、处理量大、便于管理、容易启动，适宜处理高悬浮物的有机废弃物，具有其他反应器所无法比拟的优点，现在欧洲等沼气工程发达地区广泛采用。
罗坊沼气站收集到养殖粪污后，先经过匀浆池预处理以除去粪污中的大颗粒无极杂质并将粪污稀释到一定浓度后泵入CSTR厌氧反应器。CSTR反应器内使用立轴搅拌器进行搅拌，保证物料浓度和温度的均一；采用热水循环加热系统，根据季节的变化，通过控制面板来调节温度，保持发酵温度恒定，利于物料的发酵。厌氧发酵产生的沼渣沼液进入固液分离系统，部分沼液回流至预处理工段做稀释水使用，剩余部分沼液和沼渣作为有机肥供给附近种植业做有机肥使用。非灌溉季节将加工成商品肥料，面向罗坊镇及其周边的设施农业，保证沼肥完全消纳。
3.3田间消纳体系
畜禽粪污经厌氧发酵后，作物生长所需的氮、磷、钾等营养元素基本上都保持下来，并且含有植物活性助长剂，使得沼肥的肥效比畜禽粪污直接施用的肥效高出几倍，因此是生产优质绿色农作物的较好肥源。沼渣沼液如果直接外排，会对生态环境造成严重污染；而实现农业应用，不仅能够大大减少农药、化肥的使用量，还能够促进区域内水和土地资源的合理利用和生态环境的良性循环。
罗坊沼气站以水肥一体化技术为基础，在罗坊下排村打造了33.33 hm2示范基地，示范基地采用水肥一体化技术，在生态稻田基地旁建设沼液暂存点1 000 m3，用肥季节使用潜污泵通过主管道和临时管道泵送至农田或吸污车送至农田。并在此基础上，继续打造了1 33333 hm2生态水稻园区、33333 hm2生态果业、蔬菜园区，大力推广有机肥的使用。
3.4养殖场试点改造
为全面推广生猪养殖粪污集中全量化处理模式，需要对养殖场内粪污收集方式进行改造。改造内容包括：
①栏舍改造，地面采用水泥漏粪板，漏粪板下挖05 m粪沟，便于清粪机的刮粪板工作。
②粪沟可采用砖混结构，具有一定的倾斜坡度，需做防渗措施。
③按照养殖规模量建设粪污收集池，对于存栏量小于3 000头的养殖场，收集池有效容积应大于养殖场每天产生粪污量，最小池容有效容积不小于20 m3；对于存栏量大于3 000头的养殖场，粪污收集池有效容积应大于2次排污收集量。
④养殖企业必须保证有道路通向粪污收集池，且道路宽度不得小于3.0 m，含有6.0 m的转弯半径。
⑤使用猪用自动节水饮水器，节省生产用水量。
⑥整个养殖场进行雨污分离改造。
4结论
养殖粪污减量化和集中全量化处理模式在罗坊沼气站已实践一年多，正趋于完善。该模式实现了沼气站与养殖场的无缝对接。该模式设计促进养殖企业改造猪舍，从源头减少生产用水、降低疾病发生率；而沼气站可通过简化的粪污收集程序，提升了它的粪污处理能力，解决了养殖场污水量大带来的处理难等问题。
该模式实现了猪场与沼气站的双赢。对于猪场来说，只需要保证粪污TS不低于6%即可，无需考虑废水难处理及费用问题；对于沼气站来说，稳定了整个收储运体系中的粪污组成与TS（6%），降低了运行成本。
参考文献
[1] 刘娜.区域畜禽养殖污染特征及治理模式分析研究[D].呼和浩特：内蒙古大学，2015.
[2] 田月英.养猪场环评关注的主要问题及污染防治对策和建议[J].海峡科学，2016（6）：32-36.
[3] 魏军强.试论鸡场废弃物处理与生态农业[J].中国化工贸易，2013（12）：496.
[4] 宋文华，罗彦鹤，陈启华.地方农村环境保护立法工作探析[J].安徽农业科学，2013，41（34）：13410-13412.
[5] 欧阳克蕙，王文君，周萍芳，等.江西省畜禽粪尿资源分布及其污染潜势估算[J].江西农业大学学报，2009，31（4）：616-620.
[6] 张得强，李勇奇.农村养殖污染现状与对策[C]//中国环境科学学会.中国环境科学学会2006年学术年会优秀论文集（中卷）.北京：中国环境科学学会，2006.
[7] 刘峰，史乐雷，杜立珠.规模化猪场无害化综合处理技术与应用[J].畜牧兽医科技信息，2015（2）：80-81.
[8] 倪茹.呼和浩特奶牛养殖粪污排放与废水处理模式及其工艺改进[D].呼和浩特：内蒙古大学，2016.
[9] 何波澜.猪场粪污重金属含量及镉和砷在沼草循环中迁移规律研究[D].福州：福建农林大学，2013.
[10] 卞有生，金冬霞.規模化畜禽养殖场污染防治技术研究[J].中国工程科学，2004，6（3）：53-57，90.
[11] 周国安，严建刚.规模养殖场污水的减量化与无害化处理探析[J].江苏农业科学，2011，39（2）：479-481.
[12] 邓良伟.规模化猪场粪污处理模式[J].中国沼气，2001，19（1）：29-33.
[13] 胡雄军，汪锦秀，俞成林，等.对婺源县规模化猪场粪污无害化处理情况的调查与思考[J].江西畜牧兽医杂志，2015（6）：17-18.
关键词养殖粪污；减量化；全量化；处理模式
中图分类号S216.1；X713文献标识码A文章编号0517-6611（2017）21-0211-02
Exploration and Practice on the Reduced Processing and Centralized Full Quantization Treatment Mode of Pig Livestock Pollutants
CHEN Chunfei1，2， XU Shuming3，WAN Liping1，2
（1.Jiangxi Zhenghe Environmental Engineering Co.，Ltd， Nanchang，Jiangxi 330001；2.Jiangxi Zhenghe Ecological Agriculture Co.，Ltd， Xinyu，Jiangxi 338000 ；3.Energy Station of Agriculture and Food Bureau of Dingnan County ， Dingnan，Jiangxi 341900 ）
AbstractEnvironmental problems has happened with the scale of the rapid development of livestock. In this paper， the harm and treatment status of livestock pollutants were introduced. Taking biogas station in Luofang Town， Xinyu City as an example， introduced the livestock pollutants reduced processing and centralized full quantization treatment mode. The results showed that the aquaculture waste TS was not less than 6%， the mode can realize the biogas station with the farm "winwin"， realize the manure harmless， reduction and resource utilization.
Key wordsLivestock pollutants；Reduction；Quantization；Treatment mode
随着我国畜禽养殖业的日益发展，集约化养殖场产生的畜禽粪污因超过农田环境自身消纳的能力，对农村环境造成了严重污染[1]。畜禽养殖过程中产生的排泄物含有大量的有机物，排出体外后会迅速腐败发酵，产生恶臭物质，污染养殖场及其周边的大气环境[2]。而未經任何处理的排泄物排放到水体中，将对地表水和地下水产生严重的污染[3]。目前，加强农村污染防治，改善农村环境质量已受到国家的高度重视[4]。江西省具有畜牧业发展得天独厚的自然资源和空间，畜禽养殖业已形成规模化、集团化的格局[5]。由此带来的一系列严重的环境问题，已到非常严峻的程度，亟需解决。在此条件下，进行生猪养殖粪污减量化和集中全量化处理，是解决农村面源污染，改善农村环境，实现可持续发展与循环经济的必要途径[6]。
笔者以江西新余罗坊沼气站为例，对养殖粪污减量化和集中全量化处理模式进行了阐述。
1生猪养殖粪污的危害
生猪养殖粪污主要包括猪粪尿和污水，猪粪尿及其有机物分解后会产生多种恶臭物质，其中大多数对人、畜具有刺激性和毒性，易引发眼病和呼吸道疾病[7]。养殖粪污对环境的危害主要表现如下[8-9]：第一，使水质恶化，水体富营养化，进而导致水生生物大量死亡。第二，有毒有害物质渗透进入地下水，影响饮水安全。第三，粪污产生的恶臭气体主要是含氮、含硫的有毒化合物，严重污染空气。第四，随着粪污的排放，粪污中大量的致病微生物和虫卵会不断传播，最终造成人畜间或畜禽间的交叉感染，引发疾病。第五，粪污中还含有大量铜、铁、锌、砷等矿物质元素，不仅污染环境，而且破坏土壤质地和微生物结构，影响农作物产量和养分含量。
2生猪养殖粪污处理现状
国内外研究人员对养殖粪污的处理进行了大量的研究和实践。目前，养殖粪污的处理方法主要有好氧处理、厌氧处理、好氧+厌氧处理、氧化塘处理和人工湿地处理等[10-11]。尽管处理方法很多，但处理效率仍然很低[12]。从2009年5月份开始，江西省率先在全国启动了以生猪粪污治理为主要内容的畜禽清洁生产行动计划。自该计划实施以来，各地环保意识不断增强。近年来虽然无重大的污染事件发生，但养殖污染形势仍较为严峻，粪污消纳压力日趋增大。粪污处理存在的问题主要有[13]：
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规模化养猪场正式投产后，粪便、污水未经无害化处理，沼气未经燃烧直接排放，少有监管机构介入查处。
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新余罗坊沼气站对罗坊镇周边15 km范围内猪场所产生的养殖粪污（污水、粪便）全部收集，通过完整有效的无害化解决方案，实现生猪养殖粪污无害化、减量化、资源化的过程。其中，猪场必须确保粪污总固体（TS）含量不低于6%；沼气站负责养殖粪污的转运和处理。
该模式建设内容主要包括：全量化收储运体系、畜禽粪污无害化处理中心、田间消纳体系及养殖场试点改造。
3.1全量化收储运体系
养殖场的粪污收集方式主要分为2种：干粪收集和湿粪收集，通过专门定制的原料收集车和吸污车到养殖场进行收集。干粪收集主要是对于采用干清粪工艺的养殖场，建设粪污平台，放置一个5 m3的运粪车专制车箱斗，装满后业主电话通知罗坊镇沼气站的业务部，由业务部管理员安排专门定制的原料收集车辆运至罗坊沼气站；而对于没有采用干清粪工艺的养殖场就采用湿粪收集，在养殖场建设40 m3的粪污收集池，业主可以将厂区产生的废弃物（猪粪及猪尿）统一收集到粪污收集池中进行自然沉淀，待粪污收集池装满后业主通知业务部，由管理员安排吸污车将池中混合物收集并运送至罗坊沼气站。
由于粪污的TS和单位沼气产气率直接决定了沼气收益和处理成本。为此，罗坊沼气站根据连续搅拌反应器系统（CSTR）发酵工艺的基本要求及通过计算鲜粪的产沼气收益补贴污水的处理成本，提出每吨鲜粪[TS为18%～20%、挥发性固体（VS）为13%～15%（基于鲜重）]配2 t冲栏废水（TS<1%）的组合设计（即每头猪每天产生2 kg粪便和4 kg污水，粪污总量6 kg），即混合后的粪污TS为6%～7%。
3.2畜禽粪污无害化处理中心
采用CSTR进行处理。完全混合式厌氧消化池的特点是可以直接处理悬浮固体含量较高或颗粒较大的料液，一般带有机械搅拌，其特点是固体浓度高、处理量大、便于管理、容易启动，适宜处理高悬浮物的有机废弃物，具有其他反应器所无法比拟的优点，现在欧洲等沼气工程发达地区广泛采用。
罗坊沼气站收集到养殖粪污后，先经过匀浆池预处理以除去粪污中的大颗粒无极杂质并将粪污稀释到一定浓度后泵入CSTR厌氧反应器。CSTR反应器内使用立轴搅拌器进行搅拌，保证物料浓度和温度的均一；采用热水循环加热系统，根据季节的变化，通过控制面板来调节温度，保持发酵温度恒定，利于物料的发酵。厌氧发酵产生的沼渣沼液进入固液分离系统，部分沼液回流至预处理工段做稀释水使用，剩余部分沼液和沼渣作为有机肥供给附近种植业做有机肥使用。非灌溉季节将加工成商品肥料，面向罗坊镇及其周边的设施农业，保证沼肥完全消纳。
3.3田间消纳体系
畜禽粪污经厌氧发酵后，作物生长所需的氮、磷、钾等营养元素基本上都保持下来，并且含有植物活性助长剂，使得沼肥的肥效比畜禽粪污直接施用的肥效高出几倍，因此是生产优质绿色农作物的较好肥源。沼渣沼液如果直接外排，会对生态环境造成严重污染；而实现农业应用，不仅能够大大减少农药、化肥的使用量，还能够促进区域内水和土地资源的合理利用和生态环境的良性循环。
罗坊沼气站以水肥一体化技术为基础，在罗坊下排村打造了33.33 hm2示范基地，示范基地采用水肥一体化技术，在生态稻田基地旁建设沼液暂存点1 000 m3，用肥季节使用潜污泵通过主管道和临时管道泵送至农田或吸污车送至农田。并在此基础上，继续打造了1 33333 hm2生态水稻园区、33333 hm2生态果业、蔬菜园区，大力推广有机肥的使用。
3.4养殖场试点改造
为全面推广生猪养殖粪污集中全量化处理模式，需要对养殖场内粪污收集方式进行改造。改造内容包括：
①栏舍改造，地面采用水泥漏粪板，漏粪板下挖05 m粪沟，便于清粪机的刮粪板工作。
②粪沟可采用砖混结构，具有一定的倾斜坡度，需做防渗措施。
③按照养殖规模量建设粪污收集池，对于存栏量小于3 000头的养殖场，收集池有效容积应大于养殖场每天产生粪污量，最小池容有效容积不小于20 m3；对于存栏量大于3 000头的养殖场，粪污收集池有效容积应大于2次排污收集量。
④养殖企业必须保证有道路通向粪污收集池，且道路宽度不得小于3.0 m，含有6.0 m的转弯半径。
⑤使用猪用自动节水饮水器，节省生产用水量。
⑥整个养殖场进行雨污分离改造。
4结论
养殖粪污减量化和集中全量化处理模式在罗坊沼气站已实践一年多，正趋于完善。该模式实现了沼气站与养殖场的无缝对接。该模式设计促进养殖企业改造猪舍，从源头减少生产用水、降低疾病发生率；而沼气站可通过简化的粪污收集程序，提升了它的粪污处理能力，解决了养殖场污水量大带来的处理难等问题。
该模式实现了猪场与沼气站的双赢。对于猪场来说，只需要保证粪污TS不低于6%即可，无需考虑废水难处理及费用问题；对于沼气站来说，稳定了整个收储运体系中的粪污组成与TS（6%），降低了运行成本。
参考文献
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