我国农村小型养猪场污染物处理的现状及可行治理措施

我国农村小型养猪场污染物处理的现状及可行治理措施

作者：张艳

来源：《国外畜牧学·猪与禽》2016年第06期

摘要：虽然规模化养猪场是现代畜牧业发展趋势，但小型养猪场在我国仍有存在的必要性。小型养猪场目前最严峻的问题是对当地环境的污染问题，猪场主要污染物质是猪粪、猪尿中高含量的有机质、氮、磷及重金属，猪场污染物的直接排放会给当地的水体及居民健康带来极大危害。目前我国常见的猪场污染物处理方法有发酵床技术、沼气发酵技术、凤眼莲生态系统技术等，但由于小型养猪场存在投资低、从业人员技能简单等问题难以实施。目前针对小型养猪场的研究还十分缺乏，发展切实可行的小型养猪场污染物处理模式势在必行。

关键词：猪场；污染物；废水；环境

中图分类号：S815.9 文献标识码：C 文章编号：1001-0769（2016）06-0070-03

随着我国人民生活水平的日益提高，对畜禽产品的消费也与日俱增。这不仅体现在对猪肉、鸡肉等常规肉类的需求量上，也体现在对畜禽产品的品质上，近年来，散养土猪肉因其肉味香浓，口感较好而广受一些消费者喜爱。但是散养土猪因为生长缓慢，占用栏舍面积大而不适合以追求高效率的大型养猪场经营；相反，农村小规模养殖场因人力资源充沛，土地相对宽裕，又能充分利用坡地，发展林下养殖，对生产效率的追求也不如大型养殖场那么苛刻，更适合散养土猪。因此，在规模化养猪比例逐渐升高的今天[1]，农村小规模养殖依然有其生存的必要性和合理性，而且在事实上，我国生猪养殖仍然以中小规模分散养殖为主，2010年，我国年存栏数在1～49头的养殖场/户占生猪存栏总数的48.23 %，而500头以上的仅24.32 %，大于5 000头的更是仅有6.63 %[2]。但是小规模养猪场普遍存在管理不规范的问题，其中最严峻的当属污染物排放问题。

1 我国养猪场的水污染处理现状

养猪场产生的水污染物主要来源于猪的粪便及冲洗粪便产生的污水。目前养猪场粪便处理工艺主要有发酵床技术、沼气处理技术、凤眼莲生物处理工艺及直接排放几种[3]。

发酵床技术是利用锯木屑、谷壳及菌种混合，在栏舍中铺设一个垫层，生猪生活于垫层之上，排放的粪便直接落于发酵床之中，经发酵床内的菌种分解。如上海庄行镇某养猪场采用了附近蘑菇厂收获后的基质作为发酵床，既充分利用了菌菇的基质，也显著降低了饲养猪只的死淘率。发酵床技术无粪便和污水排放，是环境最为友好的饲养方式，但因为发酵程度不易掌控，在温暖湿润地区的使用还存在很大争议[4]，而且发酵床也需经常人工翻料，对人力要求较高，所以在推广上还有一定的困难。

沼气处理技术是目前综合利用经济价值最高，也是广泛提倡的一种技术。沼气处理技术的本质是厌氧生物处理，即在厌氧条件下由多种微生物共同作用，使有机物分解并产生甲烷和二氧化碳，甲烷可用于附件居民的燃料。养殖场的粪便经固液分离处理后，固体部分运走，液体部分进入厌氧池进行发酵。沼气处理虽然很好的做到了粪便的废物利用，也能降低污水的COD（化学需氧量），但是依然无法解决粪便中氮、磷问题，一般是将沼气发酵后的沼渣沼液进行还田，用作肥料，根据《畜禽粪便还田技术规范》GB/T25246-2010，每亩土地能够容纳的沼液有限，过度施肥反而会造成农作物的减产。而且沼气池投资较大，污水处理时间漫长（20 d～30 d），一般小型养殖场并不愿意采用[5]。

凤眼莲生物处理系统是将污水进行厌氧发酵后放入水塘，令其自然氧化，然后通过凤眼莲塘，利用凤眼莲来消耗水体中的氮、磷成分。凤眼莲生物系统的优点是处理较彻底，运行费用不高。但目前凤眼莲培育受自然条件影响比较大，还并不成熟。

直接排放到水塘、农田和河流中事实上是目前农村小型养猪场最普遍的处理方式。据环境保护部调研，我国存栏数大于50头猪的养猪场中大约 20 %～30 %是直接排向地表水体的[2]，而存栏数小于50头猪的养猪场则几乎全是直接排放向地表水体。直接排放的优势是经济方便，但缺点十分明显，首先是污染了周围的河流及农田，不符合《畜禽养殖业污染物排放标准》中的“用于直接还田的畜禽粪便，必须进行无害化处理。”的要求，也不可能达到该要求规定的排放标准，直接排放往往会给周边的种植、水产养殖户带来损失；其次污水直流使得猪粪中大量微生物直接接触到人类生活环境，增加了人畜共患病的发生风险。可能一些人认为猪场污水中含有大量氮、磷等元素，是很好的农家肥，但事实上，根据章明奎等的研究[6]，养殖污水如未经发酵直接排放，虽然短期内对土壤无显著影响，但长期（4年以上）养殖污水直接灌溉会加快氮、磷在土壤剖面中的垂直迁移，增加对地下水污染的风险。

2 小型养猪场排放污染物中主要污染成分及对水体污染的途径

由于猪场污染物中主要污染物是猪的粪便及尿液，因此主要污染物是有机质和氮、磷元素，但由于近年来发现锌、铜等元素的补充有利于猪只的生长而在饲料中添加增多，因而重金属污染问题也愈发严峻[7]。表1比较了我国部分猪场排放原水的主要污染指标与现行畜禽养殖业污染物排放标准的比较，由表格可见，我国猪场原水相关污染指标均高于国标要求的近10倍，总磷和生化需氧量（BOD）甚至高于标准20余倍。猪场污水的水质不仅和猪粪、猪尿的主要成分相关，更和猪场的清粪工艺有关，规模化养猪场主要是采用水冲式清粪[8]，小型养猪场因为人力充沛，会考虑到粪肥的利用问题，采用干清粪与水冲式结合的较多。根据韩巍等的研究[8]，水冲粪比干清粪造成的污染更大，但目前针对农村小型养猪场的污水检测数据缺乏，只能根据清粪方式推断，小型养猪场的单头猪只造成的废水污染，要略低于采用水冲式清理的大型养猪场。

猪粪、猪尿中含氮、含磷的有机物是造成化学需氧量（COD）、生化需氧量（BOD）升高的根本原因。这些有机物在浓度不高时，可以在一些好氧菌的作用下分解为无机物，成为水草的肥料，粪便本身也是一些鱼类较好的食物，一定时间后即得到自然净化。但是，现代养猪

场的排放往往超出了自然水体自净能力。其结局就是高浓度的有机物促进了水生生物的爆发性增长，过度增长的水生生物会大量消耗水体中的溶解氧，当溶解氧消耗尽时，需氧的生物开始大量死亡，厌氧生物（主要是厌氧细菌）滋生，依靠丰富的有机质和前一阶段死去动物的尸体生活，这时水体开始发黑发臭，不适宜人畜饮用。同时，猪粪中含有的大量氨态氮对鱼有致死作用。猪粪便中大量的肠道菌也进入水体，从而对附近居民健康造成危害。而近年来较严重的重金属污染问题，在《畜禽养殖业污染物排放标准》中尚未得到体现。朱恩等对上海地区198个规模化养猪场的粪便进行抽检，测定砷、汞、铬、铅、镉、铜、锌、镍的平均含量分别为17.03 mg/kg、0.22 mg/kg、10.28 mg/kg、3.42 mg/kg、0.21 mg/kg、466.24 mg/kg、1 054.64

mg/kg和9.77 mg/kg，以《有机肥料》（NY525-2012）和台湾的有机肥料标准作为参考依据，发现锌、铜、砷的超标率分别达到50.14 %、54.65 %和20.56 %[12]，推测是铜、锌在饲料中的大量添加造成了粪便中相关元素的严重超标，一些重金属物质如砷的富集会造成水稻、小麦的减产，有些甚至会危害人体健康[13]。

3 小型养猪场污水处理方法研究现状

小型养猪场因分布较散，从业人员教育程度不高，一直以来管理上非常困难。再加上小型养猪场资金、场所均有限，如规模养殖场那样建设专门的污水处理装置并不现实。因此找寻一种合适的小型猪场污水处理措施十分必要。遗憾的是，目前几乎所有的养殖场污水处理研究均是针对规模化养殖场的，而小规模的以及个体的养猪场的污染问题被选择性忽视：在“中国知网”中针对所有数据库联合搜索题目中包括“猪场”和“污水”的文献，共有109条记录（截止2016年4月13日），但阅读所有文献后可以发现，这些研究内容大致可以分为三类，一是规模化养猪场的污水处理新方法、新技术，这一类的文献约占总数的85 %以上，如姚惠娇等的“浸没式膜生物反应器处理猪场污水运行参数优化”，宁建凤等的“规模化猪场不同污水处理模式对污染物减排能力分析”等等；二是污水检测技术的研究及污水检测报告，这类型的文献共有5篇，如张颖萍等的“双波长紫外光谱法检测猪场污水实验研究”；董滨等的“UV254作为COD替代参数用于猪场污水的监测”等；剩余的为一些会议简报，污水对生态环境、动植物的影响等等。并未有专门的针对小型养猪场的研究报告，因此在小型养猪场的废水处理工艺上几乎还是处于较混乱状态。

4 小型养猪场可采用的污水处理措施

综合考虑小型养猪场投资小，从业人员技能单一、场地有限等，笔者认为采用发酵床、凤眼莲、膜过滤等技术复杂或是土地占用大的处理技术并不适合。要适合小型养猪场的实际，必须符合三两点：第一是有一定的利益回报。农村小型养猪场分布较散，监管难度大，依靠行政或法制的手段强制从业者投资进行污水处理难度较大，也易引起从业者的抵触情绪。但如果污水处理后有所回报，则能较好的促进养猪场主自愿投资建设污水处理设施；第二是要操作简便。因为小型养猪场的从业人员多位养猪专业户等，对养猪多有较丰富的经验，但污水处理则往往经验不足，如采用较复杂的操作工艺，养猪场从业人员往往会觉得实施难度大而放弃。小型猪场也不可能为了污水处理而专门引进相关人员。