對畜禽養殖糞污資源化利用的思考

文/姜彩紅 吳根義,* 歐瑋祺 何文博 宣 夢 李 婧

（1環境保護部華南環境科學研究所；2湖南農業大學資源環境學院）

對畜禽養殖糞污資源化利用的思考

文/姜彩紅1吳根義1,2*歐瑋祺2何文博2宣 夢2李 婧2

（1環境保護部華南環境科學研究所；2湖南農業大學資源環境學院）

吳根義，湖南農業大學教授、博士生導師，環保部華南環境科學研究所研究員、農業污染防治團隊負責人，環保部農業污染防治技術支持專家。長期從事農業面源污染防治、畜禽養殖污染總量減排技術與管理政策等方面的研究工作。現作為主要技術人員協助環保部開展第二次全國污染源普查（農業源）和規模化畜禽養殖排污許可證發放工作。近5年來在本研究領域先后承擔了科技部、環保部、農業部和各級地方研究課題10余項，在各類核心期刊發表相關學術論文60余篇，承接畜禽養殖污染治理和工業廢水治理項目20余項。

面對畜禽養殖污染問題日益突出的現狀，在國家相關政策的引導下，有效推進畜禽糞污資源化利用進程是當前畜禽養殖防污治污工作的重點。本文通過資料調研、現場調研等方式，結合現有研究成果，從利用標準、關鍵技術點以及管理模式等方面對畜禽糞污資源化利用過程進行深入研究，以期為全國糞污資源化利用工作的開展提供參考。

隨著規模化畜禽養殖產業的飛速發展及環境保護問題的日益突出，政府部門、養殖企業等針對畜禽養殖糞污如何科學、有效處理的研究力度不斷增大，國家針對其的指導性政策也不斷出臺。2016年12月習近平總書記在中央財經領導小組第十四次會議上提出：加快畜禽養殖廢棄物處理和資源化，力爭在“十三五”時期基本解決大規模畜禽養殖場糞污處理和資源化問題；2017年5月國務院發布了《國務院辦公廳關于加快推進畜禽養殖廢棄物資源化利用的意見》（國辦發〔2017〕48號），旨在推進畜禽養殖廢棄物的資源化利用，促進農業可持續發展；為貫徹落實總書記的重要講話精神以及相關政策的指導性建議，2017年7月農業部制定了《畜禽糞污資源化利用行動方案（2017-2020年）》，以畜禽養殖廢棄物減量化產生、無害化處理、資源化利用為重點，促進畜禽糞污資源化利用，并準備在“十三五”期間創建200個示范縣，整縣推進畜禽養殖廢棄物綜合利用。由此，如何科學、合理地實現畜禽糞污資源化利用成為了當下政府部門和畜禽養殖企業污染防治工作的重點。本文就畜禽糞污資源化利用過程中的利用標準、關鍵技術點以及管理模式進行深入分析，以期為各地區在此方面的工作開展提供參考。

1 畜禽糞污資源化利用的必要性及利用標準

1.1 畜禽養殖糞污資源化利用的必要性

根據第一次污染源普查資料顯示，我國養殖專業戶和規模化養殖場生豬出欄5.59億頭，肉牛出欄2 299.7萬頭，奶牛存欄1 242.2萬頭，蛋雞存欄21.6億只，肉雞出欄77.6億只；COD排放量達到1 268.26萬噸、總氮排放量達到102.48萬噸、總磷排放量達到16.04萬噸，COD的排放量約占全國總量的45%，總氮、總磷約占50%[1]。廖青等[2]在相關研究中提出1999年我國畜禽糞便產量為19億噸，到2009年增長至32.64億噸[3]。據估算，至2020年，我國畜禽糞便的產生量將達到42.44億噸[4]。目前在我國主要污染物排放量中，農業源排放的COD、氮、磷等主要污染物量已遠遠超過工業與生活源，其中規模化畜禽養殖污染物排放量占比最重，畜禽養殖業已使我國水環境污染呈現全面蔓延態勢。

我國畜禽養殖污染防治起步較晚，技術、政策與相關基礎研究不扎實，規模化畜禽養殖環境管理政策還在逐步制定與完善中，適用型技術模式相對缺乏。隨著畜禽養殖業規模化、集約化的發展，越來越多的養殖企業參照工業企業以及發達國家的污染防治模式，采用工業化處理模式進行畜禽糞污處理。工業化處理排放是指通過生物、化學、物理等綜合作用后，使廢水達標排放，而由于這種處理方法投資成本高、運行困難、操作難度大，不僅一般的養殖企業難以采用，且處理后的污水也不能完全滿足達標排放的要求，因此并未能從根本上解決糞污處理問題。

畜禽糞污其實是放錯位置的農業資源，其在不合適的時間排放到不合適的地方才成為污染物，經過合理的前處理后，可以作為農業生產肥料、能源得到有效的利用。我國是農業大國，種植業生產發達，大量的化肥施用也給生態環境帶來了嚴重污染，而畜禽糞污經過合理的前處理后作為肥料還田利用，不僅可以有效處理畜禽糞污，還可解決種植業中化肥過量施用帶來的環境污染問題。

構建“種養平衡、綜合利用”體系，實現物質與能量的循環，是當前我國解決畜禽養殖污染的理想出路

1.2 畜禽糞污資源化利用的標準

針對畜禽糞污資源化利用，目前國家并未有統一規定的標準，而由于對相關政策的把握不準確以及受一些不合理利用方式的影響，目前有部分觀點認為糞污還田利用必須達到農田灌溉水標準，甚至還有觀點認為畜禽糞污還田也是污染排放過程。而事實上糞污資源化利用是指畜禽養殖活動中產生的糞便和污水在符合國家和地方環境保護標準的設施、場所貯存，經無害化后合理用于農業生產（生產有機肥、施肥利用、養殖蚯蚓、種植食用菌、水產養殖等）的活動，實現畜禽廢棄物無害化、資源化利用的過程。《畜禽規模養殖污染防治條例》中也明確區分了畜禽糞污還田行為和排放行為，畜禽糞污經過無害化處理后，在與土地的消納能力相適應的前提下，作為肥料還田不屬于排污行為，而向環境排放畜禽養殖廢棄物，應該符合國家和地方規定的污染物排放標準和總量控制目標。因此，目前針對糞污資源化利用的標準，其關鍵在于有合理的前處理設施以及達到無害化利用標準。

2 畜禽糞污資源化利用關鍵技術點

雖然目前糞污資源化利用方式得到了大力推廣，但由于相關技術、政策指導的缺乏，導致其利用過程受阻。糞污資源化利用是一個涉及源頭、儲存、輸送、合理施用的過程，只有準確把握了各處理過程的關鍵技術點，才能真正有效地實現資源化利用。

2.1 清潔生產

糞污資源化利用的清潔生產過程主要體現在減少污染物產生量以及采用有利于糞污利用的清糞方式。畜禽飲水是養殖用水中的重要環節，目前，大多數畜禽養殖場尤其是農村地區的養殖場，由于用水成本較低，大多忽視了飲用水的節水環節，導致大多數原本清潔的飲用水流入畜禽欄舍與糞便、尿液混合，極大地增加了污染物產生量。彭河山等[5]在相關研究中通過具體試驗設計發現采用鴨嘴式與碗式飲水器改裝的組合式飲水器比普通的飲水器能夠減少生豬飲水過程中85%左右的污水產生量。因此，根據畜禽種類合理設計飲水方式、優化飲水器結構可以在一定程度上減少污水的產生量，實現畜禽清潔飲水。此外，清糞方式也是影響糞污資源化利用的重要過程，目前我國畜禽糞污的清糞方式主要為水沖糞和干清糞。水沖糞的特點是可以及時、有效地清除欄舍糞污，保持欄舍清潔，但其用水量大，且污水與糞便混合極大地增加了糞污中污染物濃度，給后續處理以及還田資源化利用運輸過程增加了難度。而干清糞方式雖然對勞動成本要求相對較高，但是其耗水量少，污水中污染物含量較低，便于后續處理及還田運輸過程。因此，從污染防治角度以及糞污有效資源化利用的角度出發，干清糞是畜禽養殖場清糞方式的最佳選擇。

2.2 有效儲存

糞污的資源化利用過程因養殖場自身特點以及區域自然環境特征的不同而有著不同的前處理方式，但不論何種處理方式，糞污在資源化利用之前能夠有效、穩定地儲存是至關重要的。目前，畜禽糞便資源化利用途徑主要包括簡單堆肥農用和有機肥生產，污水主要為儲存農用和沼氣生產。針對簡單堆肥和儲存農用模式，養殖場需根據養殖品種、規模和當地農業種植習慣，建設規范的糞便堆放場和污水儲存池，確保非農業種植期糞污的有效儲存。《畜禽糞便無害化處理技術規范》（NY/T 1168-2006）中明確規定：糞污農田利用時，畜禽糞便貯存設施最小容積不能小于當地農業生產使用間隔最長時間內養殖場糞便產生量。例如遼寧省由于自然氣候影響，冬季時間長、氣溫低、農業種植施肥時間短，其糞污貯存技術要求糞污儲存設施建設大小需確保糞污儲存時間為9個月。而針對有機肥生產和沼氣生產模式，其均需根據養殖規模和生產設施建設規模配套規范的糞污儲存設施，避免因糞污外溢而對周邊環境造成污染。

2.3 高效輸送

由于受自然條件、養殖場地環境等的限制，大部分養殖場附近并沒有配套能完全消納畜禽糞污的土地，經過穩定儲存或處理后的糞污仍需通過運輸工具輸送一定的距離至消納土地。為避免糞污的資源化利用過程受阻，無論是就近消納還是輸送至遠處消納，糞污從養殖場輸送至消納土地均需配套高效的輸送設施。《畜禽糞便無害化處理技術規范》（NY/T 1168-2006）第七條規定：畜禽糞便收集、運輸過程中必須采取防揚散、防流失、防滲漏等環境污染防治措施。因此，養殖場在糞污還田過程中需根據自身條件以及自然地理環境采取經濟、有效的糞污輸送設施，例如，針對消納土地較分散、距離較遠的養殖場，可以采取車輛運輸方式；對于消納土地面積較廣、距離較近的養殖場，可采取管道運輸方式；而對于消納土地面積較廣、距離較遠的養殖場，則可以通過設置生態溝渠進行糞污輸送。

2.4 合理施用

畜禽糞污資源化利用雖然可以有效處理畜禽糞污并解決種植業化肥過量施用帶來的環境污染問題，但其也具有雙面性，即在一定時間內單位土地面積對畜禽糞污的消納能力是有限的，超過這個限度，多余的氮、磷等元素將會對環境造成污染。從區域角度分析，地區畜牧業養殖規模應該與承載畜禽廢棄物的耕地面積相聯系，其飼養密度應不超過該地區耕地的最大承載能力。《畜禽養殖污染防治最佳可行技術指南》中提到，荷蘭南部地區畜牧業密集度最高，畜禽糞便產生量遠遠超過了農業生產需求量，造成了土壤污染；孟岑等[6]研究湖南省金井河流域134.4 km2范圍內畜禽養殖密度為3.46 AU/hm2，顯著高于現有化肥施用量條件下流域的實際承載力1.13 AU/hm2，給周邊環境造成嚴重污染；沈根祥等[7]通過對1993年上海市郊207個鄉和15個農場畜禽糞便負荷程度的研究，指出27.3%的市郊地區畜禽糞便負荷量高出當地耕地承納能力，畜禽養殖企業布局很不合理，嚴重威脅環境。因此，通過運用合理的核算方法，計算區域內畜禽養殖承載力，核定區域內農用地面積能承載的畜禽養殖數量，是實現畜禽糞污還田資源化利用的關鍵。現有的畜禽養殖承載力計算方法主要有系統分析法、層次分析法、復種指數法、養分平衡法等，而養分平衡法由于研究準確性高、范圍不受約束且計算較為簡便，是目前應用最為廣泛的方法，其原理是通過種植作物養分需求量和畜禽糞便養分產量來確定單位面積耕地可承載的畜禽數量。因此，在糞污資源化利用過程中，相關政府部門、主導企業等均需根據區域實際情況，以畜禽環境承載量的核算結果為依據，合理規劃畜禽養殖、種植產業，確保畜禽糞污施用量不超過農業種植施肥量，實現區域內的種養平衡。

3 畜禽糞污資源化利用管理模式研究

除了技術上的指導，缺乏相應的政策支持和管理模式引導也是影響和制約畜禽糞污資源化利用的一個重要因素。雖然目前國家對畜禽糞污防治越來越重視，但現有的防治政策、法規仍不完善，可操作性不強，因此，各地區在國家相關政策的指導下，根據區域實際情況探索合適的畜禽糞污資源化利用管理模式，有效指導區域種植、養殖產業健康持續發展具有重要意義。

目前我國畜禽糞污資源化利用管理模式主要分為三種：一是養殖企業主導模式，此模式適用于大規模養殖企業較多的區域，養殖企業通過自身配套消納土地、建設有機肥生產設施，以及向政府部門申請協調流轉土地或與周邊農戶簽訂固定的糞污消納協議來保障糞污的資源化利用，此模式中政府部門需對養殖企業進行嚴格的監督，并可根據對養殖場的監督考核結果采取合理的賞罰措施，以此來保障模式的正常運轉，促進區域產業的健康發展。二是種植企業主導模式，此模式適用于畜禽養殖規模較小而種植業較為發達的區域，大型種植企業由于對肥料的需求較高，可承擔糞污處理設施建設、集中處理責任，在一定程度上減少了種植業的化肥施用，也減輕了中小型養殖企業糞污處理壓力，促進養殖企業防污治污行為；但此模式也面臨畜禽糞便收集難、處理成本高等問題，因此，政府部門在做好協調、引導工作的同時，可設立專項扶持資金，在一定程度上對種植企業進行補貼扶持。三是政府部門主導模式，政府部門通過建立資源化集中處理中心，發揮協調、引導、監督作用，對畜禽養殖糞污進行集中處理，并將資源化成果有償提供給種植企業，以此實現區域內種養平衡。因此，不同區域根據自身特點選取并完善合適的糞污資源化利用管理模式，能夠極大地促進糞污資源化利用進程，保障畜禽養殖產業的健康、持續發展。

4 小結

我國是農業大國，而畜禽養殖產業是我國農業的支柱產業，開展畜禽糞便資源化利用技術不僅可以有效解決畜禽養殖污染問題，更能促進農業的可持續發展。本文通過對畜禽養殖糞污資源化利用過程的深入分析，明確了畜禽糞污資源化利用的必要性和利用標準，從清潔生產、有效儲存、高效運輸、合理施用四方面對畜禽養殖糞污資源化利用過程的關鍵技術點進行了詳細剖析，并提出了適合不同區域的糞污資源化利用管理模式，以期為全國糞污資源化利用工作的開展提供參考，有效促進畜禽養殖糞污資源化利用進程。

[1] 國家統計局. 第一次全國污染源普查公報［EB/OL］. http://www.stats. gov.cn/tjsj/tjgb/qttjgb/qgqttjgb/201002/t20100211_30641.html.

[2] 廖青, 韋廣潑, 江澤普, 等. 畜禽糞便資源化利用研究進展[J]. 南方農業學報, 2013, 44(2): 338-343.

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[6] 孟岑, 李裕元, 許曉光, 等. 亞熱帶流域氮磷排放與養殖業環境承載力實例研究[J]. 環境科學學報, 2013, 33(2):635-643.

[7] 沈根祥, 汪雅谷, 袁大偉. 上海市郊農田畜禽糞便負荷量及其警報與分級[J].上海農業學報, 1994, 10(增刊):6-11.

2017-07-20

國家水體污染控制與治理科技重大專項，農業源控制管理制度與減排政策示范研究（2014ZX07602-004）

姜彩紅（1991-），湖南長沙人，助理研究員，E-mail：871824599@qq.com

吳根義（1973-），湖南長沙人，教授，E-mail：wugenyi99@163.com