浙江省规模化畜禽养殖固体废弃物资源化利用途径的探讨

姚燕来，薛智勇，王卫平，朱凤香，洪春来，陈晓旸

浙江省规模化畜禽养殖固体废弃物资源化利用途径的探讨

姚燕来，薛智勇，王卫平，朱凤香，洪春来，陈晓旸

（浙江省农业科学院 环境资源与土壤肥料研究所，浙江 杭州 310021）

总结浙江省规模化畜禽养殖中废弃物的污染及治理状况，提出畜禽养殖固体废物处置存在的主要问题，并提出相应的畜禽养殖固体废弃物资源化利用新技术。

畜禽养殖；资源化利用；浙江

随着我国人口数量不断增加和经济快速发展，人们生活水平不断提高，对畜产品需求量逐年增大。2010年末，我国猪、牛、家禽存栏量已达到约4.6亿头、1.1亿头、53.5亿只。我国畜禽养殖业朝着专业化、规模化迅猛发展，并已成为我国养殖业的强劲发展趋势。但与其形成鲜明对比的是我国畜禽养殖废弃物管理和处置技术发展相对滞后，近30年来由于畜禽养殖造成的环境污染越来越严重［1］。2010年第1次全国农业污染源普查结果显示，畜禽养殖业粪便年产生量达2.43亿t，尿液年产生量达1.63亿t［2］。全国畜禽养殖业的化学需氧量、氨氮排放量分别达到1 184万t和65万t，占全国排放总量的比例分别为45%和25%，占农业源的95%和79%。根据 《全国畜牧业发展第十二个五年规划》，到2015年，全国畜禽养殖总量将达到14亿头 （猪当量），规模化养殖总量将达到7亿头 （猪当量）。按照现有畜禽养殖污染防治水平测算，化学需氧量、氨氮的年排放量预计将分别达到1 260万t和80万t。畜禽养殖污染已经成为我国环境污染的重要来源。以畜禽养殖为重点控制农业污染、削减农业污染物排放总量已经列入国家“十二五” 污染物总量控制约束性指标［3］。

1 畜禽养殖污染及治理状况

我国肉类年总产量已从1990年的2 857万t增加到2013年的8 536万t，并连续多年跃居世界第一 （图1）。浙江省畜禽养殖总量较大，2012年仅生猪饲养量就达3 272.71万头，肉类总产量达180.80万t，禽蛋产量48.14万t，奶类 （牛奶）产量19.27万t，而畜禽养殖规模化程度更是走在全国前列，全省蛋鸡规模养殖比例已达94.07%，生猪规模养殖比例达81.13%，奶牛规模养殖比例达95.35%。全省畜牧业总产值达到549.04亿元，占农业总产值的20.65%。畜禽养殖业已成为浙江省农业和农村经济发展的支柱产业之一，对保障食物安全、食品供给和增加农民收入具有重要的战略作用。

畜禽规模化养殖的快速发展，为农民收入的增加及当地经济的发展做出了重要贡献。但是浙江省人多地少，同时由于农业耕作方式的变更，局部地区养殖密度过高，畜禽规模化养殖产生的废弃物，严重超过当地土地承载能力，由此带来的河流水源污染、农村环境恶化等问题突出，成为 “五水共治”整治重点之一。据测算浙江省每年畜禽养殖粪尿的排放量高达3 000万t，其中畜禽粪年排放量超过1 300万t，每年需处理病死猪在163.6万～327.3万头。浙江省每年畜禽养殖废弃物排放中氮、磷含量高达15.07万t和9.29万t，但这些有机废弃物资源化利用率不到30%。2013年初上海黄浦江死猪事件又一次敲响了畜禽养殖污染治理的警钟。

浙江省十分重视畜禽养殖污染治理，于2002年就启动了畜禽养殖污染治理，将畜禽污染治理列入生态省建设、 “811” 行动工程等，并相继出台了 《浙江省人民政府办公厅关于促进商品有机肥生产与应用的意见》《浙江省商品有机肥推广应用实施办法》《关于加强畜禽养殖污染防治促进畜牧业转型升级的决定》《中共浙江省委浙江省人民政府关于全面实施 “河长制”进一步加强水环境治理工作的意见》 （浙委发 〔2013〕36号） 等一系列政策文件，制定了 “五水共治” 战略部署，将违规养殖场列入 “三改一拆” 的整治范围，各级政府对畜禽规模化养殖废弃物处理利用技术研究的投入逐年增加，但目前对于规模化畜禽养殖固体废弃物的处置基础设施和技术规范还远未到位，大量的畜禽养殖废弃仍未能被有效地处置和利用，不仅使得废弃物资源白白浪费，而且还造成水源、空气污染，导致农村生态环境污染加剧，加大了农业面源污染治理压力，更不能适应当前新农村建设和“五水共治” 要求。

图1 1990-2013年我国肉类产量及人均占有量的变化

2 畜禽养殖固体废物处置存在的主要问题

目前好氧发酵堆肥生产商品有机肥仍是我国畜禽粪最主要的处置利用方式，其设施简便、处理量大、周期短、生产成本相对较低，畜禽粪经无害化高温发酵堆腐后，含水率大幅度降低、有害病原微生物基本杀灭，运输和施用都较为方便，但有机肥产品质量需要符合NY 525-2012有机肥料标准。浙江省现有登记有机肥企业140家，累计年设计生产能力192.93万t，2013年实际生产量为97.54万t，消纳畜禽粪306.00万t。虽然近几年来，在浙江省政府的大力支持下，浙江省商品有机肥生产发展迅速，产能不断扩大，但全省有机肥生产企业设计能力一般小于2万t，大部分企业实际生产能力仅为0.5万t左右，部分甚至在0.1万t上下。由于生产规模较小，虽然有机肥企业数量较多，但是与浙江省畜禽粪产生总量相比较，处理量仍然较小，只占其中的24%左右，仍有一大部分畜禽粪未经无害化处理就被直接利用或者释放到环境中，造成了疫病传播和生态环境污染的危害。另外采用常规堆肥技术需要耗费大量的木屑、砻糠等干辅料用来调节水分，近年来由于这些辅料的价格不断上涨，加上劳动力资源、工人工资福利等诸多因素影响，商品有机肥生产成本不断增加，浙江省商品有机肥企业大多数由于规模小，产品单一，装备简陋，生产粗放，质量不稳，造成企业产品竞争力不强，传统的堆肥发酵技术用于畜禽废弃物生产商品有机肥使得企业获利空间越来越小。有些企业因为追求政府招标采购项目，重投标数量，轻产品质量，为了加快生产速度，提高产量，追求利益最大化，随意缩短发酵周期甚至未经堆肥发酵过程，将未经充分发酵腐熟的有机肥作为商品有机肥出售现象也屡见不鲜；还有部分有机肥企业为了降低生产成本，增加有机肥重量，获取非正当收益，利用目前相关标准检测指标不够完善，刻意在有机肥生产过程中掺土 （河道底泥、泥砂） 和粉煤灰等，有的甚至利用污水处理厂污泥进行掺混，还能套取部分污泥处置费，然后参与低价竞标。部分杂质如污泥、粉煤灰等本身可能含有大量的重金属、有机污染物。这些废弃物的添加不仅未能有效解决畜禽养殖废弃物的污染问题，而且严重侵害了农民利益，同时使得有机肥中重金属、有机污染物等严重超标，成为农田土壤的污染源。施用了这样的有机肥不仅不能提升耕地质量，而且还会破坏耕地质量，进而成为农产品质量安全的重大隐患。因此在政府补贴主导的有机肥生产背景之下，推广应用畜禽废弃物处理新技术，降低畜禽废弃物处理成本，提升企业获利空间，提高企业生产的积极性，并进一步扩大产能，同时加强有机肥质量监管，坚决杜绝掺假有机肥流入市场并进入农田，才能真正有效促进浙江省畜禽养殖废弃物的处置和利用，减少畜禽养殖废弃物污染的排放，保护生态环境，成为我省“五水共治” 长效机制的重要组成部分。

3 畜禽养殖固体废弃物资源化利用新技术

针对传统畜禽粪堆肥化处理技术存在的缺陷和不足，浙江省农业科学院环境资源与土壤肥料研究所在多年研究的基础上，开发了蝇蛆生物脱水和生物转化处理畜禽养殖固体废弃物的资源化高值化利用新技术。该技术在新鲜畜禽粪便中适量接种人工繁殖孵化的蝇蛆，利用蝇蛆的消化和蠕动作用，对畜禽养殖废弃物进行转化和高效生物脱水，解决了新鲜畜禽粪含水量高、不能直接快速堆肥发酵的技术难题，取消了传统堆肥调节水分对辅料的依赖。经蝇蛆处理的新鲜畜禽粪含水率从75%左右下降至60%左右，可直接用于高温堆肥，避免了有机肥的养分稀释，生产的有机肥比市售普通有机肥的氮、磷、钾养分总量高出30%～50%，而且含有大量小分子有机物质，提高了有机肥的肥效，更有利于促进作物生长，有机肥料完全符合国家相关标准，是有机农业和绿色食品生产用肥的首选。采用该技术的堆肥周期比常规堆肥可缩短5 d以上，提高了堆肥效率。处理后的畜禽粪经蛆粪分离，可同时获得鲜蛆，能直接用于家禽、水产等动物饲养，也可用来加工蝇蛆蛋白粉，用作家禽、水产等动物饲料的高蛋白添加剂。蝇蛆蛋白是一种高蛋白、高脂肪、氨基酸含量较全面的动物性蛋白资源。干蝇蛆的蛋白质含量为52%～60%，脂肪含量22%，糖类含量3.1%，氨基酸总量达到50%左右。更为重要的是它还含有壳聚糖、抗菌肽等天然活性抗菌成分，具有很好的饲用、药用和食用价值，被誉为“动物的营养宝库”。经甲鱼等高档水产养殖试验示范证明，应用蝇蛆蛋白，可显著降低甲鱼的死亡率，减少病害用药，提高甲鱼的产量和品质。该技术在传统有机肥生产的基础上，通过工艺改进，降低了畜禽粪便的处理成本，在获得高质量有机肥的同时可获得高价值的蝇蛆蛋白，实现了传统有机肥生产的转型升级，延长了有机肥生产的产业链，提升了有机肥企业的市场竞争能力，促进了企业处理畜禽养殖废弃物的积极性。

杭州天元农业开发有限公司生猪存栏量达到15万头，与浙江省农业科学院合作，利用 “规模化蝇蛆养殖处理畜禽粪技术”，将每天产生的80 t以上猪粪通过蝇蛆处理后，产出鲜蛆5 t左右、高品质有机肥20 t以上。生产出的蝇蛆作为优质新型饲料蛋白供给家禽和高档水产等养殖户。据测算，蝇蛆工厂年新增产值500多万元，除去设备折旧和人工等成本，能为公司新增效益50多万元。而更重要的是，通过该技术的运用解决了公司每年近3万t猪粪无害化处理问题。

畜禽尸体的无害化处置是畜禽养殖无法避免但又棘手的难题之一。目前国内外对病死动物无害化处理主要有焚烧法、化制法、掩埋法、碱解法和发酵法，还有冰冻法和盐腌法，但这些技术或存在无害化不彻底容易造成二次污染，或者存在处置成本高，无法大面积推广应用等问题。浙江省农科院环土所与桐乡市石门镇同润现代农业科技专业合作社共建的 “养殖固废资源化工程技术中心”，在病死动物经湿法化制高温高压无害化处理基础上，开发了 “化制生物转化法”，利用蝇蛆生物转化获得昆虫蛋白和高品质有机肥技术，实现了病死畜禽无害化处理残余物的资源化利用。为病死动物无害化处理和资源化高值化利用提供了新模式，既解决了病死动物对环境造成的污染问题，又将废弃物实现资源化高值化利用。采用该技术平均每吨病死动物可生产鲜蝇蛆200 kg，按市场价3元·kg-1计，产值可达600元；同时，蝇蛆养殖转化后的残余物进一步通过高温堆肥可生产出约1 t有机肥，按市场价550元·t-1计，价值550元，每吨病死动物无害化处理和资源化高值化利用后总产值达1 150元。工程中心年处置能力为7 000 t病死动物，全年满负荷运行可产鲜蛆超过1 400 t，蝇蛆产值达400多万元；同时蝇蛆养殖残余物进一步堆肥可生产有机肥超过7 000 t，病死动物无害化处理试运行估算成本约每吨900元，经无害化处理后的病死畜禽残余物，再通过蝇蛆生物转化和堆肥技术进行资源化高值化利用可有效缓解病死动物处置的经济压力。与其他类似的处理方法相比，有效保证了企业对病死动物无害化处置的持续健康运行。新技术的应用能有效避免病死动物随意丢弃造成土壤及水体生态环境污染，同时也消除了湿化制工艺中产生的烘干固态物和油脂产品直接作为饲料或食品流入市场的潜在风险，使病死动物的处置更科学合理、更安全高效，让政府和百姓更放心，社会更安定。

［1］ 吴根义，廖新俤，贺德春，等.我国畜禽养殖污染防治现状及对策 ［J］.农业环境科学学报，2014，.33（7）：1261-1264.

［2］ 中华人民共和国环境保护部.中华人民共和国国家统计局，中华人民共和国农业部.第1次全国污染源普查公报［R］.北京：中华人民共和国环境保护部等，2010.

［3］ 中华人民共和国环境保护部.“十二五”主要污染物总量控制规划编制指南 ［C］.北京：中华人民共和国环境保护部，2010.

（责任编辑：）

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0528-9017（2014）12-0000-00

文献著录格式：姚燕来，薛智勇，王卫平，等.浙江省规模化畜禽养殖固体废弃物资源化利用途径的探讨 ［J］.浙江农业科学，2015，56（1）：0-0.

2014-11-12

公益性行业 （农业）科研专项 （201203050）；国家科技支撑计划 （2012BAC17B02-2-1）

姚燕来 （1981-），男，副研究员，博士，主要从事废弃物资源化利用研究工作。