规模猪场养殖污染生态环保达标治理模式对比分析①

原瑞芬

（莆田市农业环保能源站 福建莆田 351100）

近年来，随着莆田市城市“菜篮子工程”的实施，畜禽养殖业迅速发展，经营方式由分散型向集约化转变，产生大量养殖废水，带来的环境问题也日趋严重，成为农业面源污染的主要污染源之一。据莆田市第一次全国农业污染源普查数据统计，2007年底全市生猪规模养殖场存栏量52.90万头，生猪养殖业粪便排放总量已达26.17万t，再加上规模化生产的冲洗水，实际排出的污水总量超过83.35万t。控制和削减养殖污水排放，实现污水的生态环保达标治理成为规模畜禽养殖污水治理的主要研究方向。

2011～2018 年，笔者参与研究设计和指导实施了3种主要的规模猪场养殖污染治理模式，主要以自循环沼气系统净化处理猪场废水为核心，因地制宜地植入沼渣与沼液还田、沼液自然生态系统（氧化塘、人工湿地）降解或生物发酵舍等技术环节，形成“能源—生态循环、消纳、降解型”的规模养殖场污染生态环保达标治理模式，治理模式在51家规模猪场污染陆续投入有效运转。

1 规模猪场养殖污染治理模式简介

1.1 模式一：规模养猪场养殖废水种植消纳生态循环模式

即“猪—沼—果（田、林等）”种植全消纳生态循环体系，采用干清粪工艺，养殖污染物经固液分离、酸化、厌氧（沼气）发酵后排入贮液池，沼液经管网输送至种植消纳地用作肥料，实现零排放（不外排）的环保目标。该模式以沼气为纽带，把养猪业与种植业有机接合起来，优化耦合，形成污染物低排放或零排放的一种农业生产体系。合理利用了能流与物流的平衡和良性循环，多层次利用和增值，几乎是一个闭合的生态链，以沼液消纳为主体的生态、养殖、净化的农牧业生产减排体系。

1.2 模式二：规模养猪场养殖废水达标排放模式

将养殖污染物经固液分离、酸化、厌氧发酵后，排出的沼液进入生化（好氧曝气）处理设施以及人工湿地、氧化塘等后续深度处理系统进行降解，使得处理液符合GB18596-2001《集约化国家畜禽养殖业水污染物最高允许排放量》标准后排放至市政污水管道，进入污水处理厂处理；或将大部分达标水回收用于冲洗猪栏，进入净化系统进行二次循环处理[1]。

1.3 模式三：规模养猪场养殖废水室外生物垫料消纳模式

养殖污染物经固液分离、酸化、厌氧发酵后，沼液全部排入室外生物垫料发酵舍内消纳，在微生物降解和好氧发酵产生热能驱散水分的机理作用下，实现零排放的环保目标。

2 治理模式对比分析

在莆田市已投入运转3～5年的3种治理模式中规模猪场，分别抽取3家作为考查统计和对比分析对象。

2.1 成效分析

通过分析2018年相关部门对上述规模猪场污染治理工程运行状况的监测和验收情况，结果详见附表1。所有模式工程均监测其日沼液（粪污）排放量，日排污量是取一年中每个月中旬的日沼液（粪污）排放量的均值；“模式一”另测沼液消纳状况，必须是全消纳，不外排，不产生二次污染；“模式二”另测出水水质，必须符合GB18596-2001的排放标准；“模式三”另测室外生物发酵垫料是否全消纳养殖粪污，并实现污染物零排放的环保目标。

从表1可见，3家“模式一”分析对象均达到了沼液全消纳的环保要求；3家“模式二”分析对象的出水水质均符合GB18596-2001的排放标准；3家“模式三”分析对象均实现粪污全消纳（零排放）环保目标[2]。

2.2 投资规模对比分析

根据《扶持畜禽规模养殖污染治理项目设施造价估算表及投资额度认定表》的有关数据，统计3种治理模式的设施建设内容及其工程实际投资额。统计结果详见表2。

表1 莆田市部分规模猪场养殖污染治理监测结果

从表2可见，分析对象的治理模式工程总投资分别为73.45万～153.9万元，其中模式一、二、三这每头生猪（存栏）治理工程的平均投资额分别为335.85、277.29和388.32元。平均投资额度为模式三最高、模式一次之，模式二最低。

2.3 运行费用对比分析

经实地核实并统计各分析对象的治理工程运行费用，统计结果详见附表3。

从表3可见，（1）按不同模式对比，则“模式三”运行费用最高，年费用高达33.34元/头猪，“模式二”次之，年费用为9.59元/头猪，“模式一”最低，年费用仅为1.01元/头猪。（2）按不同治理阶段对比，当“模式一”污染物处于全程自流状态时，仅有厌氧阶段产生搅拌耗电等小额运行费用，其他阶段几乎是零费用；当粪污和沼液需要抽排运行时，则抽排耗电为主要运行费用，且额度明显高于厌氧搅拌，但无论是否自流运行，该模式的运行总费用均明显低于其他两种模式。当“模式二”污染物为自流进水和出水时，仅有厌氧和好氧曝气阶段产生运行费用，但费用明显偏高；当污染物需要抽排运行时，则厌氧与好氧阶段平均费用最高，占总运行费用的98.35 %，其次是前处理的抽排阶段，占总运行费用的1.65%，后处理阶段无运行费用。当“模式三”污染物处于全程进水自流状态时，主要有粪污抽排至生物发酵垫料时需要耗电费用以及抛翻垫料和添加微生物剂等费用，其中抛翻垫料和添加微生物剂为主要费用，占总费用的98.29 %，粪污抽排等耗电费用较少，仅占总费用的0.85%；当前处理阶段污染物需要抽排运行时，抽排费用仅占总费用的0.86%，属次要费用[3]。

表2 莆田市部分规模猪场养殖污染治理工程实际投资状况

表3 莆田市部分规模猪场养殖污染治理工程年运行费用

2.4 应用潜力对比分析

治理模式的应用潜力分析详见表4。

由表4可见，模式一具有造价及运行费用均较低的优势，但需要配套较大的种植消纳面积及其管网设施，应用潜力受到一定的限制；模式二系“工业处理法”，依靠厌氧、好氧设备降解污染物，且耗电等费用较高，更适用于大型养猪场和不具备选用其他模式条件的养殖企业，具有一定的应用潜力；模式三系生物消纳型治理工艺，当垫料以及添加的微生物剂足够并确保正常运行时，显现出较大的应用潜力。

表4 莆田市规模猪场养殖污染治理模式应用潜力分析

3 结语

莆田市推广应用的3种畜禽规模养殖污染治理模式，经运行实践证明，不同模式间具有不同流程和达标（或零排放）治理的功能共性，各种模式均能适用于处理规模养猪场养殖废弃物。此外，不同治理模式工程的投资规模和运行费用存在着较大的差异性。在拥有足够种植消纳面积条件的养殖企业，建议首选消纳型的“模式一”；在不具备种植和生物垫料舍等建设条件，以及养殖规模较大（如存栏5 000头以上）的养猪场，选用“模式二”较为合适；在谷糠、木屑等垫料原料丰富，且拥有足够垫料棚舍建设空间等条件的企业，选用“模式三”较为可行。