3種糞污資源化利用模式的探討

譚佳，宋文靜，劉瑞良，許雷，韋啟鵬*，饒煜玲

(1.江西省農業(yè)科學院 畜牧獸醫(yī)研究所，江西 南昌 330200； 2.醴陵市畜牧獸醫(yī)水產局，湖南 株洲 412200)

隨著養(yǎng)殖業(yè)集約化、規(guī)模化發(fā)展，畜禽糞污造成的環(huán)境污染壓力也越來越大，畜禽糞污污染治理已迫在眉睫。針對這一問題農業(yè)農村部發(fā)布了《關于做好畜禽糞污資源化利用項目實施工作的通知》，全國各省市也出臺了相關政策。根據(jù)《湖南省推進畜禽糞污資源化利用重點縣建設工作方案》，2017年湖南省醴陵市被認定為全國畜禽糞污資源化利用整縣推進項目首批試點縣，截至2019年6月，項目工作已全部完成。醴陵市根據(jù)種植和養(yǎng)殖的實際情況，主要推行了種養(yǎng)結合、污水達標排放、異位發(fā)酵床3種畜禽糞污處理利用模式。本文對這3種模式進行綜合評價，以期為其他地區(qū)開展該項工作提供參考。

1 材料與方法

采取實地走訪，對醴陵市種植、養(yǎng)殖及糞污資源化利用情況進行調查。

調研數(shù)據(jù)采用Excel 2017和IBM spss19.0軟件進行統(tǒng)計分析。

2 結果與分析

2.1 種植、養(yǎng)殖現(xiàn)狀

醴陵市是全國縣域經濟百強縣，總人口106萬，其中，農業(yè)人口90.9萬，種植和畜牧養(yǎng)殖業(yè)是當?shù)厝丝谥饕洕杖雭碓粗弧?017年醴陵市農作物種植面積9.83萬hm2，其中，水稻6.78萬hm2，蔬菜1.43萬hm2，油菜0.76萬hm2，紅薯0.13萬hm2，油茶林4.38萬hm2。根據(jù)表1不同作物土地承載能力推薦值計算，可知醴陵市土地承載能力相當于240.862萬頭生豬當量(生豬當量即用于畜禽氮或磷排泄量的度量單位，1頭豬為一個豬當量。1頭豬當量的氮排泄量為11 kg，磷排泄量為1.65 kg。按存欄量折算:100頭豬相當于15頭奶牛、30頭肉牛、250只羊、2 500只家禽)。作為生豬調出大縣，醴陵市2017年出欄生豬132.86萬頭，肉牛1.58萬頭，肉羊38.45萬頭，家禽950.14萬羽，折算為生豬當量則為191.52萬頭生豬當量。在現(xiàn)有養(yǎng)殖規(guī)模下，醴陵市每年產生的畜禽糞污約601.6萬t，其中，固體糞污約114.0萬t，液體糞污約487.6萬t[1-2]。醴陵市的種植業(yè)發(fā)達，養(yǎng)殖規(guī)模較大，這些都給醴陵市實施糞污資源化利用提供了有利的條件。

表1 不同作物每667 m2土地糞污承載力的推薦值

2.2 糞污處理模式

2.2.1 種養(yǎng)結合模式

推行此種模式的養(yǎng)殖場需要建設有足夠容積的污水貯存池并配套足夠的種植面積。

5個基本要求。1)雨、污分流，糞污通過管道、暗溝輸送，或者通過運糞車運送。2)干濕分離，建設有防滲、防雨的堆糞池。3)規(guī)模養(yǎng)殖場建設有與養(yǎng)殖量配套的防滲沼氣池。具體而言沼氣池容積要求每頭存欄生豬不少于0.3 m3，其他動物轉換為生豬當量計算。4)建設有防滲、防雨的沉淀池和污水(沼液)貯存池，貯存池容積大小取決于畜禽日糞污產生量、存欄量和貯存周期，而貯存周期需根據(jù)作物種植情況確定，一般需滿足貯存周期不小于作物生長空白期。兩者總容積總和不少于貯存周期內畜禽糞污總產量，貯存周期內畜禽糞污總產量=單位畜禽日糞污產生量(m3)×存欄量(頭/羽)×貯存周期(d)；單位畜禽日糞污產生量推薦值:生豬0.01 m3，肉牛0.017 m3，家禽0.000 2 m3；貯存周期根據(jù)作物情況確定。如常年存欄300頭生豬，產生的糞污全部用于澆灌雙季水稻，11月至來年2月屬于水稻生產空白期，糞污需貯存4個月，則兩者容積不少于360 m3。5)配備與養(yǎng)殖規(guī)模相適應的種植基地，配套有運糞車、糞污輸送管道等。糞污通過車輛、管道輸送到種植基地。種植面積取決于存欄量和土地糞污承載力[3]，如常年存欄300頭生豬，配備水稻種植基地，單季稻面積不少于8.693 hm2；雙季稻面積不少于4.347 hm2。

根據(jù)表1對作物價值和單位承載力作物價值進行計算，作物價值=作物價格×目標產量，代表該作物的經濟收益；單位承載力作物價值=作物價值/土地糞污承載力。計算得出每種作物單位糞污承載力的價值如圖1所示。由圖可知，在糞污承載力相同條件下，桃子和茶葉的經濟收益較高，其次為黃瓜、番茄、茄子、大白菜，蘋果和柑橘經濟收益也較好。結合當?shù)貧夂虻茸魑锷L條件，推薦種植作物為桃子、茶葉、黃瓜、番茄和柑橘。

圖1 不同作物單位糞污承載力的價值

模式流程。規(guī)模養(yǎng)殖場通過干清糞方式獲得的糞便集中在干糞棚中進行堆漚發(fā)酵，之后運送至種植基地用于種植；規(guī)模養(yǎng)殖場也可通過鋪設漏縫板，用少量水沖糞，將糞污集中于集污池中，進行固液分離后，得到糞渣和糞水，糞渣收集到干糞棚進行堆漚發(fā)酵，糞水收集于沼氣池進行發(fā)酵后，進入沉淀池沉淀貯存，通過沼液儲存罐、池運送至種植基地供作物利用[4]。圖2為種養(yǎng)結合技術模式流程圖。

圖2 種養(yǎng)結合的模式流程

2.2.2 污水達標排放模式

2個基本要求。1)雨污分流，糞污通過管道或暗溝輸送；干濕分離，建設有防滲、防雨的堆糞池。2)建設污水處理系統(tǒng)，污水通過AO生物降解處理、MBR膜等方式處理后，排放的污水中CODCr低于400 mg·L-1，NH3-N低于80 mg·L-1，TP低于8 mg·L-1[5-6]。

不同規(guī)模養(yǎng)殖場污水達標排放模式的投資參考值見表2，其他動物的投資額可將動物轉換為豬當量進行換算。

表2 不同養(yǎng)殖規(guī)模污水達標排放模式的投資額

由表2可知，污水達標排放模式的投資數(shù)額隨養(yǎng)殖規(guī)模增加而增加，兩者呈三次函數(shù)關系，y=7+0.03x-8×10-6x2+1.333×10-9x3,R2=1.000。換言之，養(yǎng)殖規(guī)模增加，單位存欄量投資額先減小后增加，養(yǎng)殖規(guī)模為2 500～3 000頭生豬時，單位存欄量投資額最小。

2.2.3 異位發(fā)酵床模式

2個基本要求。1)雨、污分流，糞污通過管道或暗溝輸送。2)干濕分離，建設有防滲、防雨的堆糞池。

技術原理。將養(yǎng)殖場的糞污抽放到發(fā)酵床上，與特種微生物接觸后，24 h內糞污即降解為水蒸氣、二氧化碳等物質后揮發(fā)，無廢水、廢渣、臭氣進入外界，零排放、零污染，同時，將有價值的氮、磷、鉀等物質儲存在堆料中生成有機肥。

技術要點。采用干清糞模式，保證集污池中糞污混合物的糞和水比例不能低于1∶4，集污池必須避雨。嚴格控制堆料溫度，堆料溫度要求在45 ℃以下。木屑種類除樟木、桉木外其他均可。要求每半年補充一次菌種，確保菌種的優(yōu)勢生長，抑制雜菌過度繁衍及有害菌的產生。必須每日拋翻，軌道深翻機每日深翻一次；手扶旋耕機每日拋翻一次，再用鏟車每2個月深翻一次。

工藝流程。將豬舍糞污通過排糞溝收集到集污池，然后用攪拌機將糞污攪拌成糊狀，通過一個或多個管道噴灑在降解床上，分解為無臭無味的水蒸氣、二氧化碳、氮氣等無害物質；經菌種降解后的堆肥可作為高品質的有機肥。

不同規(guī)模養(yǎng)殖場異位發(fā)酵床模式的投資參考值見表3，其他動物的投資額可將動物轉換為豬當量進行換算。

表3 不同養(yǎng)殖規(guī)模異位發(fā)酵床模式的投資額

由表3可知，異位發(fā)酵床模式的投資金額隨養(yǎng)殖規(guī)模增加而增加，兩者呈線性函數(shù)關系，y=13+0.035x,R2=1.000。換言之，隨著養(yǎng)殖規(guī)模增加，總投資增加。

3 討論

3.1 種養(yǎng)結合模式

從醴陵市采用種養(yǎng)結合模式消納糞污的養(yǎng)殖場實施效果來看，養(yǎng)殖場糞污處理難點主要是沼液而非干糞，而沼液處理的難點是輸送而非貯存，因此，選擇種養(yǎng)結合模式的養(yǎng)殖戶不能一味地追求沼氣池、沉淀池、沼液儲存池的容積足夠大，而是要多從糞污輸送途徑想辦法。在后續(xù)監(jiān)管中，我們也發(fā)現(xiàn)不少養(yǎng)殖戶因為沼液的輸送難而選擇偷排。因此，養(yǎng)殖場在不能通過管道、暗溝將沼液直接輸送到消納基地的情況下，可以采用車輛運輸?shù)姆绞綄⒄右杭皶r運送到種植基地消納。實踐證明，如果當?shù)貨]有糞污第三方配送機構，可以采取幾家養(yǎng)殖場聯(lián)合建設沼液儲存池、合伙購置沼液運輸車輛的辦法，共同運營和維護，這樣避免了設施設備的重復建設，增加了設備的使用效率，從而降低該模式的運營成本。

3.2 異位發(fā)酵床模式

異位發(fā)酵床前期建設成本不高，后期運行過程中投入的菌種、墊料，電費、設備維護等費用是主要資金消耗。因此，養(yǎng)殖戶在選擇異位發(fā)酵床模式進行糞污處理前，應充分核算后期運行成本，綜合考慮糞污的銷路，避免陷入前期資金已投入，后期卻承擔不起運行費用，糞污仍然直排污染環(huán)境的困境。

3.3 污水達標排放模式

該模式存在的主要問題是雨后春筍般涌出的達標排放設備建設公司資質和設備質量參差不齊，這就導致養(yǎng)殖戶選擇和評估難度增加。解決這一問題需要政府部門對達標設備公司進行監(jiān)管和治理，同時也需要養(yǎng)殖戶仔細甄別，從多方面綜合考察、核實公司的資質。建議養(yǎng)殖戶采取分段付費的方式，公司設備處理后的排放水水質經權威部門檢測達標后再進行結算，以保證糞污治理取得切實的成效。

4 小結

醴陵市土地承載能力相當于240.862萬頭生豬當量，畜禽養(yǎng)殖規(guī)模為191.52萬頭生豬當量，因此，醴陵市基本可實現(xiàn)種養(yǎng)平衡，該市的糞污資源化利用模式具有典型示范意義。

種養(yǎng)結合模式所產生的干糞、沼液給有機農作物帶來增產、增質的附加值，加之該模式可以利用養(yǎng)殖場原有的設施設備，環(huán)保投資預算不大，是目前大部分養(yǎng)殖場選擇的糞污資源化利用方式；異位發(fā)酵床模式干糞的銷售收入可抵去異位發(fā)酵床運行的開支，適用于規(guī)模較大、環(huán)保投資預算適中且有穩(wěn)定的干糞銷售渠道的畜禽養(yǎng)殖場；污水達標排放模式設備昂貴，維護運營成本較高，糞污回報率小，適合較大型的規(guī)模養(yǎng)殖企業(yè)。3種模式各有所長，無論選擇何種模式，最終還是要運營好、監(jiān)管好，這樣才能兼顧經濟效益與生態(tài)效益，將畜禽糞污變廢為寶，實現(xiàn)糞污資源化利用。