太湖上游地区规模化畜禽养殖污染控制研究*

张长飞丁克强 李红艺 刘廷凤 曹莹

（南京工程学院环境工程系）

太湖上游地区规模化畜禽养殖污染控制研究*

张长飞**丁克强 李红艺 刘廷凤 曹莹

（南京工程学院环境工程系）

对江苏省太湖上游地区规模化畜禽养殖造成的污染进行了调查研究，总结了规模化畜禽养殖废水污染的特征及危害，提出了畜禽养殖废水处理的基本方法和步骤，对畜禽养殖废水的处理和面源污染控制具有一定的积极意义。

太湖上游 畜禽废水 污染控制 面源污染 沼气 环境保护

近年来，随着太湖上游地区农业结构的调整和农业产业化的推进，规模化、集约化的畜禽养殖业得以迅猛发展，成为我国农业农村经济的重要组成部分。但是规模化畜禽养殖业大力发展所带来的面源污染问题也日益严重，直接影响经济发展和危及生态安全，是太湖水质恶化的重要污染源之一，已成为人们普遍关注的社会问题[1-4]。规模化畜禽养殖污染已成为继工业污染、生活污染之后的第三大污染源，成为太湖水污染控制重点防治的领域[5-7]。养殖业的粪尿排泄物及废水中含有大量有机物、氮、磷、悬浮物及致病菌并产生恶臭，固液混杂，属高有机、高氮、高磷污水，且碳氮比例失调，这些特点给养猪污水处理带来很大困难，对环境质量造成极大影响，急需治理[8]。

因此，为有效减少畜禽养殖废水对环境的面源污染，在不影响太湖生态环境的前提下促进畜禽养殖业的稳步健康发展，因地制宜地研究开发畜禽废水高效、低成本、资源化利用的技术和与养殖业、种植业有机结合的生态处理利用技术是非常必要的[9-11]。国内外对规模化畜禽场粪水的处理方法主要有综合利用和处理达标排放两大类。综合利用是生物质能多层次利用、建设生态农业和保证农业可持续发展的好途径。工艺流程大致相同，即固液分离-厌氧消化-好氧处理。但是，对于我国处于微利经营的养殖行业来讲，建设该类粪污处理设施所需的投资太大、运行费用过高。因此，探寻设施投资少、运行费用低和处理高效的养殖业粪污处理方法，已成为解决养殖业污染的关键所在[12-13]。

规模化养殖废水处理设施建设工程主要考虑以下几个方面[14-15]：（1）污水处理工艺技术可靠，运行费用低廉，投资经济合理，设备先进可靠；（2）工艺设计具有很好的耐冲击负荷和操作灵活性；（3）整体布局简洁、合理、美观，符合国家有关绿化及环保、消防规定；（4）动力设备采用先进设备，保证能长期平稳运行；（5）综合具体的场地条件，设计时能考虑设备和构筑物的平面布置及其合理的高程分布，同时考虑采用高效率的设备，尽量减少占地面积。

1 太湖上游地区规模化畜禽养殖的特征

课题组对太湖上游武进、宜兴和溧阳三地区规模化畜禽养殖产生的废水情况进行了调研。这三地区规模化养猪情况统计见图1、图2和图3。

图1 溧阳规模化生猪养殖情况各镇分布（单位：头）

图2 武进区不同规模的生猪养殖情况分布（单位：头）

规模化畜禽养殖废水主要由尿液、饲料残渣、夹杂粪便及圈舍冲洗水组成，其中冲洗水及尿液占了绝大部分。采集规模化养殖场废水样本和农业利用土壤样品，有关检测数据如表1、表2和表3所示。

图3 宜兴市各镇及街道规模化生猪养殖分布（单位：头）

表1 规模化畜禽养殖废水处理出水监测数据

表2 规模化畜禽养殖废水直接排放监测数据

表3 土壤样品重金属监测数据

由表1～表3可见，规模化畜禽废水含有大量的有机污染物以及N、P等营养物质，污染负荷高，重金属中Zn和Cr浓度也较高；通过厌氧发酵和生态塘净化处理后，氮磷得到明显削减；养殖废水农业利用存在重金属累积的影响。

2 太湖上游地区规模化畜禽养殖废水处理现状

武进地区规模化养殖废水中TN和TP含量均较低，TP含量最低为9.581 mg/L，最高为55.354 mg/L，TN含量最低为13.469 mg/L，最高为106.54 mg/L。处理方式主要以沼气利用为主，配套防雨储存池、雨污分离系统、厌氧池、好氧池以及三级生物氧化塘等设施，设备利用率在80%以上，大部分养殖场能够实现土地扭转，沼液利用以苗木花卉和蔬菜水果为主。养殖废水进行厌氧发酵，产生沼气用于供暖，沼液经过三级生物塘的处理后做为猪舍的冲洗水循环使用。沼渣则是一部分作为原料加工成有机肥，另一部分直接还田。

宜兴地区规模化养殖废水中TN和TP含量均较低，TP的含量最低为18.36 mg/L，最高为45.954 mg/L，TN含量最低为24.378 mg/L，最高为60.86 mg/L。宜兴地区东南部山区属于溧宜丘陵的一部分，地广人稀，以鸡鸭等禽类养殖为主，养殖方式为散养及半圈养为主，鸡类养殖地点主要为山顶及山腰，鸭类则是靠近河流及湖泊养殖。

溧阳地区规模化养殖废水中TN和TP含量均较低，TP的含量最低为18.276 mg/L，最高为53.156 mg/L，TN含量最低为26.383 mg/L，最高为86.79 mg/L。养殖废水先是通过固液分离，进而进行厌氧发酵，处理后的废水再经过人工湿地的处理后排入水塘。粪便则是一部分用于种植牛饲料草，另一部分用于周围农户的回田。养牛场存在的问题一是牛产生的废水量较大，而且牛粪中的纤维素仅仅通过厌氧发酵很难被分解；二是由于牛粪的肥力较差，农户利用的积极性不高。

3 太湖上游地区规模化畜禽养殖废水利用工艺

由于养殖场废水处理不同于工业污水处理，养殖场经济效益不高限制了污水处理投资，也就是投资金额不可能太大。养殖场需要投资少、处理效果好、能回收一部分资源、有一定经济效益的废水处理工艺。因此，养殖场的废水处理通常并不是仅采用一种处理方法，而是根据不同地区的社会条件、自然条件，以及养殖种类、养殖场的性质规模、生产工艺、净化程度和利用方向等，采用几种处理方法（包括相应的设备）组合成一套污水处理工艺。典型的规模化畜禽养殖废水处理工艺流程如图4所示。

图4 养猪废水处理工艺流程

该工艺处理的废水包括冲圈废水、猪尿液，处理后出水COD、SS、TN和TP的总平均去除率能够达到95%以上，基本能够满足农业灌溉水的要求。工程实施后可对养殖场的粪便和污水进行无害化处理和资源化利用，周边环境明显改善，水体水质显著提高，减少了畜禽疫病的发生，沼液灌溉增加农民收入，减少化肥投入，畜禽死亡率下降。工程每天生产沼气用于养殖场供暖和周围农户用气。工程一般安排1名专业人员进行维护管理，管理比较简单，运行费用比较低，废水处理成本约1.5元/立方米，工程废水达标排放。

规模化养殖场首先采用干清粪工艺，提高干粪收集处理水平，重点通过建设“三分离一净化”工程（雨污分离、干湿分离、固液分离、生态净化），实现畜禽养殖场固体粪便和污水处理利用率分别达到90%～95%和80%～85%，处理后的污水能达到畜禽养殖场回用要求。太湖上游地区畜禽养殖产生的废水直接用于还田并不多见，废水主要经沼气池发酵，再将沼液澄清处理，最后排入氧化塘或人工湿地。附近有农田的，可用于农业灌溉，但是仅在作物的需水及施肥季节进行灌溉。灌溉农田有两个限制条件：一是对灌溉水量的限制，灌溉的水量不超过农作物的田间需要和田间持水量，二是在雨季及作物非生长期不要进行污水灌溉。因此养殖场需根据废水产生量及消耗量，配套相应的处理后水的存储空间。

4 太湖上游地区规模化畜禽养殖废水利用建议

（1)太湖上游地区规模化养殖需以科学发展观为指导，以构建资源循环利用、环境友好的生态养殖模式为目标，以推进畜禽养殖粪污治理和优化养殖业结构为主线，充分利用政策、经济和技术等方式，在保证养殖业经济性前提下，扩大养殖粪污应用领域和利用效益，提升区域养殖粪污资源利用效率和生态文明水平，节约资源，改善环境，促进养殖业可持续健康发展和经济低碳运行。

（2)规模化畜禽养殖废水治理利用过程涉及部门广泛，不仅包括环境保护部门、农林部门、畜牧兽医部门，还涉及到发展改革、规划、卫生、国土、工商、城管等行政管理部门。各级环保部门要依据有关法律法规和相关标准，对辖区内畜禽养殖污染防治实施统一监督管理，严格执行规模化养殖场环境影响评价制度以及排污申报登记、排污许可证发放制度。同时各级各部门需加强组织领导和协调配合，创新畜禽粪污治理的监督管理机制，构建畜禽废水资源化管理的长效机制，推进重大项目多元化管理体系建设。

（3)规模化养殖废水沼气工程体系建设需根据猪场的地理、环境、气候，因地制宜地设计沼气净化工程，根据实际地形可以灵活组合与调整，不受地形限制；在规模养殖场（大户）建设小型沼气工程，推广“猪/沼/作物”模式。逐步形成“养殖/沼气/种植”三位一体的生态农业新格局，这种前促养殖后带动种植的方式可使畜禽污染物得到充分利用，实现零排放。

（4）规模化养殖废水量大、稳定、营养元素含量高的特点与农业灌溉有机结合，有力地缓解了农业灌溉水资源紧缺和养殖废水高污染问题。将养殖废水用于农业灌溉有利于达到节水、减污、增效的三重效果。探索养殖废水灌溉对农田土壤理化性质的影响，提炼科学、适用的养殖废水灌溉方式对于实现养殖废水安全灌溉、保证粮食和水环境安全具有重要的意义。

5 总结

本文对太湖上游地区江苏省武进区、溧阳市和宜兴市三地的规模化养殖粪污处理利用现状进行了调研分析，并采集了畜禽养殖企业畜禽粪尿处理方面的数据。研究发现，规模化畜禽养殖企业处理畜禽粪便和畜禽尿液的方式存在显著差异，畜禽粪污处理中以沼气利用和还田方式最多。本文根据现状提出了规模化畜禽养殖粪污处理和资源化利用的积极性建议和相应的工艺。

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Research on Pollution Control of the Large-scale Livestock and Poultry Breeding in the Upper Reaches of Taihu Lake

Zhang Changfei Ding Keqiang Li Hongyi Liu Yanfeng Cao Ying

Researches the pollution caused by the large-scale livestock and poultry breeding in the upper reaches of Taihu Lake,summarizes the characteristics and harm of large-scale breeding wastewater pollution. Furthermore,puts forward basic methods and steps for the wastewater treatment,which has a positive meaning for the treatment of livestock and poultry breeding wastewater and the control of non-point source pollution

Upper reaches of Taihu Lake;Livestock and poultry breeding wastewater;Pollution control;Nonpoint source pollution;Biogas;Environmental protection

X 5

2014-09-04）

南京工程学院青年资金项目QKJA2011007；太湖治理专项课题TH2012303；江苏省环保厅项目2013023。

**张长飞，男，1984年生，工程师。南京市，211167。