规模化养猪废弃物农用资源化关键技术与效果评价

规模化养猪废弃物农用资源化关键技术与效果评价

规模化养猪正成为江西省现代农业可持续发展的支柱产业，２００８年生猪出栏２ ８１０万头，生猪存栏１ ７８０万头；出栏万头以上的生猪规模养殖户３００多家。吉安市某农牧有限公司（以下简称农牧公司）就是其中出栏万头以上wWw.LWlm.com的养殖户之一。规模化养猪产生的大量废弃物（如粪便、冲栏废水等）给当地的环境造成了较大的污染，同时也成为鄱阳湖流域面源污染的重要来源之一［１］。何江等［２］、欧阳超等［３］报道猪场排放废水原液的ＢＯＤ高达２ ０００ ８ ０００ ｍｇ／Ｌ，化学耗氧量（ＣＯＤCｒ）高达５ ０００ ２０ ０００ ｍｇ／Ｌ，氨氮１ １００ ２ ０００ ｍｇ／Ｌ，总磷１５０ １６０ ｍｇ／Ｌ，且ＳＳ也超标数十倍。为策应鄱阳湖国家生态经济区建设，确保“一湖清水”，江西省政府要求全省每一个农牧企业流出去的水切实做到达标排放，循环利用，保护河流，保护赣江。

农牧公司之一的商品猪场远离城镇（离县城大约８ ｋｍ）及乡村居民密集居住区，交通便利，建在丘陵山坡的荒地上，猪场后山有油茶林６．７ ｈｍ２，１００ ｍ外有千亩水稻田。远离水源，通过引水工程取水（以２ ｋｍ外麻江河边沙滩井水作为取水点），水源充足，能满足养猪场用水及油茶林的浇灌问题。每年养猪３ ０００多头，每天废水排放量２５ ３０ ｔ。２００８年以来因地制宜地制定了养殖废弃物“减量化排放、无害化处理、资源化利用”的发展目标，提出了该养殖场废弃物农用的关键技术，并对效果进行了评价。

１ 材料与方法

１．１ 商品猪场废弃物处理模式

干粪集中（外卖）→湿粪及猪尿、冲栏废水→沼气池→沼气（用于照明、供暖、煮饭）→沼液→一沉淀池→二沉淀池（沼渣定期清理）→废水外排→天然水沟，在原有天然水沟／生态草沟的基础上，合理开设渠道，让二沉淀池外排的废水能够流到大片稻田中，达到资源化利用。

１．２ 现场采样与分析

按照工艺流程，采集麻江河、猪场自来水水源（井水）、养猪废水沼气池（出水口）、一沉淀池（出水口）、二沉淀池（出水口）、二沉淀池出水口下游１５０ ｍ渠道Ａ水沟水（Ａ１）、二沉淀池出水口下游３００ ｍ一支流汇入口（Ａ２）、二沉淀池出水口下游６００ ｍ渠道Ａ水沟水（Ａ３）、稻田水（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４）、猪场外渠道Ｂ（对照）等水样（图１）。送实验室检测ＣＯＤＣｒ、氨氮、磷酸盐（总磷）等指标。水样分析按照《水和废水监测分析方法》［４］进行， 并做平行样，其中ＣＯＤＣｒ采用重铬酸钾法测定，氨氮采用钠氏试剂分光光度法测定，磷酸盐采用钼锑抗分光光度法测定，并根据国家《畜禽养殖业污染物排放标准（ＧＢ１８５９６—２００１）》进行评价。 ２ 结果与分析

２．１ 沼气池及沉淀池的降解效果

商品猪场沼气池产生的沼气主要用于照明、供暖和煮饭。从表１可以看出，养猪场废水原液经过沼气池、一沉淀池及二沉淀池后ＣＯＤＣｒ、氨氮、总磷的浓度分别为７８．０１６、１７４．１１０、０．２43 8 ｍｇ／Ｌ。经过二沉淀池后悬浮物的浓度多次检测结果均小于１．０００ ｍｇ／Ｌ。可见，除氨氮指标未达到《畜禽养殖业污染物排放标准（ＧＢ１８５９６—２００１）》中的要求（氨氮≤８０ ｍｇ／Ｌ）外，其他指标已经符合排放要求。商品猪场每天废水排放量２５ ３０ ｔ，养猪场废水原液在沼气池中大约停留１４ ｄ（按沼气池设计要求计算），厌氧发酵消耗了大量的有机物，一沉淀池及二沉淀池中（两沉淀池合计大约６０ ｍ３）通过厌氧发酵及有氧发酵有效地降解了氨氮、总磷和沉降了悬浮物。沼气池排出的沼液在一沉淀池及二沉淀池的作用下ＣＯＤＣｒ、氨氮、总磷分别降解了９６．１０％、８２．５０％、９８．１２％，进一步表明沼气池及沉淀池对养猪废弃物有较好的降解效果。

２．２ 生态草沟及水稻田的降解作用

Ｒａｎｊｈａ等［５］、Ｍｉｇｌｉａｃｃｉｏ等［６］分别将最佳管理措施（Ｂｅｓｔ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｐｒａｃｔｉｃｅｓ，ＢＭＰｓ）用于沟渠灌溉系统杀虫剂的管理及棕榈树的科学施肥，取得了较好的效果。国内逐步利用ＢＭＰｓ来控制和削减因为暴雨径流而造成的污染负荷，即通过草沟或草带（Ｇｒａｓｓｅｄ ｓｗａｌｅｓ ａｎｄ ｓｔｒｉｐｓ ｏｒ ｂｕｆｆｅｒｓ）自然、生态的方式去除污染物［７］。ＢＭＰｓ的工程管理措施在源头控制径流和处理污染物方面效果更佳，生态草沟是其中最为常用的一种最佳管理工程措施［１］。稻田灌溉系统由大、小渠道及稻田组成，养猪废水经二沉淀池后进入渠道，往下流动的过程中与其他渠道水和水沟水汇合，废水得到进一步的稀释，渠道内淤泥微生物群落、生态草沟（各种杂草）等对其进行了多级降解。Ａ１ Ａ３为渠道Ａ生态草沟的采样点，从表１可以看出，由于生态草沟的作用，二沉淀池下游渠道６００ ｍ处采样点Ａ３的氨氮浓度为３３．１５０ ｍｇ／Ｌ，已经达到《畜禽养殖业污染物排放标准（ＧＢ１８５９６—２００１）》中的要求。

Ｃ１ Ｃ４为稻田采样点，ＣＯＤＣｒ、氨氮、总磷在水稻田中得到进一步的降解；氨氮、总磷的浓度与外环境差不多，稻田ＣＯＤＣｒ的浓度还低于渠道Ｂ，即剩下的有机物在灌溉大面积稻田时得到彻底降解。金洁等［８］对稻田水中的氮、磷浓度进行过动态变化研究，６种方式施氮肥（尿素）后田面水中氨氮浓度、全氮（ＴＮ）浓度迅速提高，１周后，６种施氮方式氨氮浓度为施后１ ｄ时的１．１９％ ２．７０％，全氮则为６．０３％ １８．７４％；在基施磷肥后的第二天，田面水的磷浓度出现一峰值wWw.LWlm.com，总磷水平为０．７ １．５ ｍｇ／Ｌ，后迅速下降，第四天浓度为０．２ ０．４ ｍｇ／Ｌ，这是由于土壤对磷素的吸附，使田间磷素净化。可见，水稻田对氨氮、磷的降解能力极强，稻田灌溉系统是一个良好的生态系统或有机物生物降解系统。在稻田灌溉系统中，利用ＢＭＰｓ原理不仅对养猪废弃物进行了彻底降解，同时达到了合理的资源化利用。

２．３ 废弃物农用资源化的效果评价

沼液相当于腐熟的农家肥（有机肥），沼液比常规化肥有利于提高水稻产量，但是当沼液用量过高时，水稻产量又会下降，甚至低于常规化肥处理。沼液用量控制在一定范围内，增产效果明显，比清水对照和常规化肥处理分别提高１２．２１％ １５．５２％和６．７８％ ９．９３％；沼液还可以提高稻米中蛋白质的含量，增加稻米中Ｆｅ、Ｃａ、Ｍｇ等矿质营养，有助于提升稻米营养品质［９］。施用沼渣和沼液还 能显著增强植株和枣果抗病、抗逆能力，改良土壤肥力状况，提高果实品质［１０］。根据猪场立地条件，因地制宜地资源化利用沼液是保证猪场废弃wWw.LWlm.com物达标排放，实行清洁生产，降低生产成本，实现猪场可持续发展的重要环节。从表２可以看出，农牧公司商品猪场的废弃物处理模式既减少了污染，又灌溉了农田。根据几年来的实际利用结果，沼液作为水稻基肥和第１次追肥，对水稻生产具有明显的增产节本作用，每公顷增加粮食３７５ ７５０ ｋｇ，节约成本１ ８００ ２ ２５０元；油茶林每年干粪／沼渣施肥３ ４次，每公顷可节约成本２ ２５０ ３ ０００元。

３ 结论与建议

商品猪场废弃物处理模式（沼气池→沉淀池→废水外排→天然水沟→稻田灌溉系统）能彻底地降解猪场废弃物，养殖废水经处理后远低于《畜禽养殖业污染物排放标准（ＧＢ１８５９６—２００１）》中的要求，是较好的因地制宜的养猪废弃物处理模式，值得推广应用。搞好沼液农用，足以消化猪场排出的沼液，不但降低猪场的排污成本，消除了对环境的污染，又增加作物产量，每年可望节约成本１５ ２０万元。但商品猪场周边有大面积的农田和一定面积的油茶林，而沟渠灌溉系统还不完善，沼液没有惠及周边每块稻田，如采样点Ｃ４的灌溉水主要来源于渠道Ｂ；油茶林现在还是干粪／沼渣施肥，没有建设沼液滴灌系统。

为使沼液彻底地还田还林利用，拟修建沟渠灌溉系统；加强油茶滴灌系统的建设与管理，将二沉淀池外排的废水通过水泵输送到山顶储水塔，再通过滴灌系统浇灌果树。鼓励清洁工人清理干粪，集中存放外卖。强化沉淀池的管理力度，定期清理沼渣，有利于减少沼液的悬浮颗粒物污染，提高沉淀池的沉淀效率及厌氧发酵效率，减小有机污染物的负荷。清理出来的沼渣可以干燥后堆肥，沼渣有机肥肥效高，且大部分病原微生物和寄生虫卵在发酵过程中被杀死，可远距离输送，利用其作果树、蔬菜、水稻等农作物的有机肥料。

参考文献：

［１］ 刘小真，肖远东，汪月华，等．规模化养猪废弃物资源化利用模式与关键技术探讨［Ｊ］．畜牧与饲料科学，２０１０，３１（９）：９３－９４．

［２］ 何 江，利 锋．山区农村养猪场废水处理方法探讨［Ｊ］．畜牧与饲料科学，２００９，３０（３）：１８０－１８１．

［３］ 欧阳超，尚 晓，王欣泽，等．电化学氧化法去除养猪废水中氨氮的研究［Ｊ］． 水处理技术， ２０１０，３６（６）：１１１－１１５．

［４］ 国家环境保护总局《水和废水监测分析方法》编辑委员会 ．水和废水监测分析方法［Ｍ］． 第四版．北京：中国环境科学出版社，２００２．