畜禽養殖廢棄物污染防治與資源化循環利用

郭 珺，龐金梅

（山西省農業科學院農業環境與資源研究所，山西 太原 030006）

隨著我國養殖業的迅速發展，養殖污染問題日益嚴重，由此產生了大量固體廢棄物、廢水和惡臭氣體，成為我國農村污染的主要來源，嚴重為害人類健康。因此，如何科學解決養殖污染，推廣健康養殖技術，加快推進畜禽養殖廢棄物污染防治與資源化循環利用技術研究，已成為我國乃至全球環境保護的迫切需要[1-5]。

1 畜禽廢棄物污染現狀

近年來，我國養殖業發展迅速，肉、蛋、禽總產量連續保持世界第一，為改善我國人民生活水平，調整人們膳食結構，提高農民收入作出了巨大的貢獻。但同時也不可避免地產生了大量的“畜產公害”，畜禽糞便和養殖污水任意堆棄、排放現象普遍存在，畜禽糞便已成為環境的重要污染源，造成惡臭氣體污染、有害病源生物污染、藥物和添加劑污染、金屬元素污染、氮磷污染等環境問題，使養殖場集中地區環境惡化，并對水源、土壤等產生污染[6]。

對于1個年出欄10000頭豬的豬場來說，平均每天的糞便排放量達l7.5t，其中氮和磷的排放量分別達105，70 kg；年飼養10000只產蛋雞的雞場平均每天的糞便排放量達1.5t，其中氮和磷的排放量分別達24.5，23.1 kg[7]。按糞便排泄量計算，1頭豬的排糞量相當于2個人的排糞量，而按生化需氧量（BOD）計，1頭豬則相當于13個人的排泄量。

目前，山西省養殖業的現狀可從表1中初步體現，表1中的畜禽數量僅統計了有規模的養殖場的總數。從表1可以看出，一年內山西省畜禽糞便的排放量達26.85億t，由此會產生對土壤、水源、空氣以及動物環境的污染。

據統計，我國每年產生畜禽糞便約1.1億t標煤的資源量[8]，其中，除少部分作為肥料還田外，大部分被堆放棄置，其潛能不僅白白丟失，而且還成為農村的主要污染源。因此，畜禽養殖廢棄物污染已經成為目前我國畜牧業發展的主要問題。

對此，國家環保總局十分重視，相繼頒布了《畜禽養殖污染防治管理辦法》、《畜禽養殖業污染物排放標準》（GB 18596—2001）和《畜禽養殖業污染防治技術規范》等文件，標志著畜禽養殖業污染物的控制進入了一個規范化、科學化、法制化的時代。

表1 山西省畜禽養殖業現狀

2 畜禽廢棄物處理的關鍵技術

2.1 畜禽糞便無害化處理技術[9]

從目前畜禽廢棄物污染現狀看，如何減少污染、防治污染，探索養殖廢棄物處理和資源化的新方向，使養殖廢棄物的處理能夠實現收支平衡或盈利，推動養殖廢棄物的處理，解決養殖污染難題，成為目前研究的重點。本著畜禽養殖業污染防治遵循“資源化、生態化、無害化、減量化”的原則，探討了畜禽廢棄物處理關鍵技術，力求從源頭減少污染，最大限度地實現養殖業廢棄物的資源化和綜合利用，以循環經濟理念治理畜禽養殖業污染，推動新型生態養殖模式的健康發展。

眾所周知，動物養殖過程中所產生的環境污染對水源、土壤和人類健康都有很大的影響。飼料中的氮被動物排出體外，大部分被氧化成硝酸鹽后滲入地下或隨地表水流失，造成硝酸鹽在土壤中不斷累積，破壞了土壤結構和地表植被。飼料中的磷被動物排出體外，可造成江河池塘的藻類和浮游生物大量繁殖，威脅魚類的生長并產生大量有害物質。另外，由于我國動物疫病防治水平較低，長期使用的疫苗、藥物以及添加劑等所含的重金屬元素在動物體內蓄積，使豬肉、牛、羊肉、雞肉等出現安全問題。殘留在動物體內的抗生素對人體也會有副作用，即使排出體外，經其他作物吸收后，也可能危害人和其他動物。

飼料中添加微生態制劑（酶制劑）的情況下，每頭豬氮排出量可減少10%～15%，若1頭豬自出生到100 kg為止，其糞便排泄量可減少15～20kg，或者說少排放5kg干物質；當豬的日糧干物質消化率由85%提高到90%時，隨糞便排出的干物質則可減少33%[7]。因此，飼料中加入微生態制劑，可幫助畜禽更好地消化利用飼料中的營養物質[10]，減少糞便排出量，提高畜禽對蛋白質和磷等的消化率。動物糞便中磷的含量降低了，產生的氮磷比將更符合作物和植物的需要。此外，通過飼喂微生態制劑可提高奶牛產奶量[11]和動物免疫力，加快增加質量速度，增強抗病力，減少抗生素的使用，提高食品的安全性。而且給畜禽飼喂酶制劑后糞臭明顯減輕，從而減少了空氣污染。

2.2 畜禽糞便微生物除臭技術[12]

惡臭污染是一種大氣污染，惡臭物質種類繁多，來源廣泛，對人體呼吸、消化、心血管、內分泌及神經系統都會造成不同程度的毒害，其中，芳香族化合物如苯、甲苯、苯乙烯等還能使人體產生畸變、癌變。因此，消除空氣、水、土壤中的有毒氣體和有害物質、保護人類健康顯得尤為重要。

微生物除臭技術是將特殊的微生物菌群噴灑到畜禽糞便表面，通過微生物的作用將臭味物質分解轉化，在短時間內即可完全除臭，且處理過的糞便肥效更高。生物除臭方法投資少、運營成本低、技術簡單、便于推廣，因此，其比較適合我國大中型養殖場[13]。

2.3 生物有機肥無害化處理技術[14-15]

生物有機肥是21世紀最具發展潛力的微生物肥料。有機肥是作物需要養分的倉庫。據研究，我國農田投入的養分約有35%的N，50%的P和90%的K及大部分微量元素要靠有機肥料提供。以畜禽糞便、作物秸稈等農業廢棄物為原料，通過微生物高溫發酵等無害化處理，殺滅病蟲卵，配制具有吸附特性和生態培肥地力與定向改善作物品質作用的生物有機肥料。對充分利用農業可再生資源，改善農村生態環境，推動農業可持續發展，具有重要的意義。

應用無害化活菌制劑處理畜禽糞便，在多種有益微生物作用下進行生物發酵，能充分分解其中的有機質，釋放出養分，所形成的生物熱和高溫發酵過程，能殺死病菌、蟲卵，除毒去臭，凈化環境，生產出高效優質生物有機肥和有機無機復混肥，形成產業化[16]。發酵后的生物有機肥具有改土作用，有利于提高作物產量和品質，適用于生產無公害農產品和綠色食品。

2.4 利用畜禽廢棄物生產食用菌循環技術[17]

我國是食用菌生產大國，產量占世界總產量的70%。食用菌大多數為腐生真菌，其子實體的食用和藥用價值很高，是人類宜膳宜藥的保健食品。食用菌適于生長在植物殘體及其他有機廢棄物上，不僅能使廢料化害為利、變廢為寶，而且還能建立一個多層次的生態農業系統。在這個系統中，食用菌作為主要的鏈接者，既能循環利用農牧產品廢棄物和凈化環境，又能作為產業鏈推動生態農業的發展。由于食用菌的作用，可使種植業和養殖業有機地結合起來，并且在這個結合過程中，創造巨大的經濟效益、生態效益和社會效益。養殖業是傳統農業中的主導產業，畜、禽等排泄出大量糞便，如果通過添加特定的材料和微生物菌種，將畜禽糞便用來生產栽培食用菌的專用料，將發揮更大的經濟效益。

此外，生產食用菌的廢料也是目前我國較難解決的一個問題，由于沒有合適的利用和處理技術，在食用菌產區，食用菌廢料污染嚴重。目前，有研究者將食用菌廢料快速發酵轉化成有機肥，也可通過生物發酵技術提取生物質能（沼氣）產熱，為生產提供能源，沼渣、沼液則生產成生物有機肥，還田給作物[18]。食用菌生產用原料和廢料的利用及處理方法是一種典型的循環經濟模式，不但可降低工業化肥的施用量，有效提升果菜產品的無公害與綠色程度，還可有效地提高食用菌生產用原料——畜禽糞便的無公害程度，從而提升食用菌產品本身的質量安全，形成了良性循環。

隨著生態農業的興起和發展，食用菌以生產周期短、投入少、產出多、效益好而越來越多地引入到生態農業的生產系統中，成為物質能量良性循環的主要環節。在生態農業中，將畜禽養殖、食用菌生產、環境治理有機地結合起來，對構筑大農業生態循環系統具有重大意義。

2.5 沼氣化處理技術

沼氣產業在我國已經發展了幾十年，通過發酵作用達到消滅糞污中有害微生物和有機物中病原物的目的，不僅可以對糞便等廢棄物進行無害化處理，產生的沼氣還可用于供暖、照明、炊事。制約國內外沼氣產業的主要問題是沼氣池堵塞及低溫天氣中的保溫問題。目前，山西省農科院農業環境與資源研究所正在研究的自增溫型節能沼氣池解決了以上問題，在沼氣池的頂端或周邊建造一個或多個可堆放有機原料的容器或池體（固態原料預分解池）。將待發酵的有機原料堆放至預分解池中，可直接利用有機原料中自身含有的天然分解菌群，也可人為添加可分解有機原料的微生物菌群，控制發酵條件，讓有機原料分解產生的熱量直接傳熱給沼氣池，該有機原料層既可以自身產熱，同時又可保溫。根據沼氣池甲烷菌產氣條件的變化適時用沼氣液或水淋洗有機原料發酵層，將分解后的小顆粒有機固態原料、溶于水的營養成分通過分級過濾后流入沼氣池中。這樣既可增加沼氣池中甲烷菌發酵所需的營養成分，又可以給沼氣池增溫，還可以降低有機原料發酵層中過高的溫度，促進有機原料的再次分解發酵。通過固液分離后，沙石和植物纖維等不能進入沼氣池中，就不需機械攪拌，這樣也就不必在池中加裝攪拌裝置和升溫裝置。通過比較充分的預分解后，這些分解產物對沼氣池中產甲烷菌群的發酵產氣更有利。

沼氣化處理技術使畜禽養殖廢棄物通過有益微生物的處理，經過除臭、腐熟、脫水等一系列化學反應，最終轉變成沼氣和活性生物有機肥，使之無害化、資源化[19]。

3 小結

我國養殖廢棄物的處理一直是一個沒有解決的問題，目前，一方面是通過自然或添加微生物堆腐生產有機肥。但因有機肥的肥效低、體積大，運輸成本高，作為糧食作物肥料的市場不大，這是我國目前有機肥銷路普遍較差的主要原因之一。有機肥銷路不暢，進一步影響利用養殖廢棄物生產有機肥的推廣。另一方面是通過厭氧發酵生產沼氣。但由于投入等各種原因，真正利用厭氧發酵生產沼氣還不普遍。因此，通過畜禽養殖廢棄物污染防治與資源化循環利用技術模式使種植業和養殖業有機地結合起來，并且在這個結合過程中，可創造出巨大的經濟效益、生態效益和社會效益，促進綠色、有機農業的發展，從而實現真正意義上的循環經濟。

［1］劉東生.農業廢棄物資源化處理技術[M].北京:中國農業科學出版社，2006.

［2］張克強.畜禽養殖業污染物處理與處置[M].北京:化學工業出版社，2004.

［3］望凱軍.畜禽養殖業污染防治技術與政策[M].北京:化學工業出版社，2004.

［4］張穎.農業固體廢棄物資源化利用[M].北京:化學工業出版社，2005.

［5］ Gross R，Leach M，Bauen A.Progress in renewable energy[J].Environment International，2003，29（1）:105-122.

［6］國家環境保護部自然生態保護司.全國規模化畜禽養殖業污染情況調查及防治對策[M].北京:中國環境科學出版社，2007.

［7］黃炎坤.應用酶制劑減輕畜禽糞便對環境的污染[J].農業環境與發展，2000，17（2）:39-41.

［8］ Yusuke，Kuzuhara.Biomass Nippon Strategy-Why“Biomass Nippon”now[J].Biomass and Bioenergy，2005，29:331-335.

［9］馬強，白獻曉，魏鳳仙，等.畜禽糞便無害化處理技術探討[J].河南農業科學，2007（1）:109-111.

［10］梁改梅，龐金梅，郭君，等.酶解條件對幾種植物性飼料降解效果的影響[J].山西農業科學，2006，34（2）:62-65.

［11］龐金梅，梁海玉，楊慧玲，等.“增奶威”飼喂奶牛的效果試驗[J].中國奶牛，2002，20（3）:20-21.

［12］楊晶秋，周運寧，陶運平，等.微生物除臭劑在畜禽糞處理中的作用[J].山西農業科學，2005，33（4）:83-84.

［13］王巖，霍曉婷，楊志丹，等.畜禽糞便堆肥化過程中的生物除臭及展望[J].河南農業大學學報，2002，36（4）:374-379.

［14］潘瓊.畜禽養殖廢棄物的綜合利用技術[J].畜牧獸醫雜志，2007，26（2）:49-51.

［15］孫曉華，羅安程，仇丹.微生物接種對豬糞堆肥發酵過程的影響[J].植物營養與肥料學報，2004，10（5）:557-559.

［16］楊竹青，何迅.應用無害化菌劑處理畜禽糞便生產生物有機肥探討[J].現代農業科技，2008，37（6）:167-168.

［17］潘慧鋒，陳青.浙江省食用菌循環生產模式剖析[J].中國食用菌，2010，29（3）:60-62.

［18］王世強，楊敏，葉長林.食用菌廢料快速發酵轉化有機肥條件的探討[J].中國食用菌，2008，27（6）:21-23.

［19］徐芹選，鄭西來.用循環經濟理念治理畜禽養殖業污染[J].家畜生態學報，2006，27（2）:109-112.