南方水网区生猪养殖的粪污治理模式探讨

邓觅，谭周亮，倪亭亭，梁培瑜，邹义龙，万金保，杨春燕，吴永明*

(1. 江西省科学院，江西 南昌 330096；2. 中国科学院成都生物研究所，四川 成都 610041；3. 青岛海检节能环保有限公司，山东 青岛 266235；4. 南昌大学资源环境与化工学院，江西 南昌 330031)

据农业农村部文件(农牧发[2015]11号)披露[1]，南方水网区包括广东、江西、湖南、湖北、浙江、安徽、上海、江苏、河南及山东等10个省(市)，人口密集，经济发达，且均处于重要水源地，因此，对猪肉等畜产品消费需求增大的同时也对水源地的环境带去巨大威胁。在非洲猪瘟暴发前的2012—2018年，南方水网区生猪养殖得到快速发展，但给周围环境造成的压力也持续加大[2]，因区域布局不合理、农牧结合不紧密等使得生猪粪便综合利用率低且废水不达标排放等问题频出[3-5]。同时，南方水网区省份执行的环保排放标准又普遍较国内其他地区严格，进而对猪场粪污治理也提出更高要求，从而导致生猪养殖与水环境保护矛盾日益突出，给生猪产业发展和生态环境安全带来新的挑战。本文以非洲猪瘟暴发前南方水网区生猪养殖业的饲养规模、养殖密度、环保要求及存在问题等为切入点，以期为我国生猪非洲猪瘟后的复产养殖与生态环境协同发展提供一些思路。

1 规模化养殖及环境规制分析

1.1 全国规模化养殖情况

2016年4月，农业农村部颁布《全国生猪生产发展规划(2016—2020年)》并指出“2020年全国年出栏500头以上的规模养殖比重提升至52%”[6]，这对于2016年全国生猪饲养情况而言(见表1)，意味着散养户比例需不断下调，而规模化速度将越来越快。

表1 2016年南方水网区与其它地区生猪饲养规模场(户)数情况统计

从表1可知，截止2016年年底，仍存在大量年出栏1～99头的散养户；对于年出栏100头以上的规模化猪场，随着规模化程度的加大，南方水网区随之增大；年出栏500头以上规模化养猪场达25.66万户，其中南方水网区10个省(市)占比59.38%，且多以大规模居多。虽然生猪规模化养殖在提高养殖效率、降低成本等方面作用显著，但生猪规模养殖排泄物因土地和输送距离等原因易造成猪粪尿等大量有机废弃物及重金属和抗生素残留在一个点集中汇集而超出周围环境的承载负荷，且由于资源化利用效率低、粪便处理设施运行效果不佳和先进处理技术普及率低等问题的存在[7-8]，导致规模养殖与环境之间的矛盾愈加严重。对此，要实现“规模化程度达52%”的目标，今后的工作重心，除了解决全国性的散养户问题外，也需合理规划南方水网区规模化猪场的治理。

1.2 环境规制分析

为科学引导、解决畜禽规模化养殖带来的环境污染问题，国家已出台超100部的政策法规和部门规章[9]，包括《水污染防治法》、《环保法》等专门环境立法和《畜牧法》、《农业法》等行业性立法及《畜禽养殖业污染物排放标准》和《畜禽规模养殖污染防治条例》。近些年，随着环保政策的逐步实施，环境规制已成为制约生猪规模养殖的重要因素，其中就养殖废水的排放，不同地区呈现相异的参照标准，具体见表2。

表2 畜禽养殖废水排放的地方标准与国家标准主要指标对比

2 南方水网区生猪养殖存在的问题

2.1 人多地少存栏偏多

南方水网区10省(市)具有土地偏少、人口密集、水系(河/湖)多和水网密集等特点，通过对2012—2018年生猪出栏量分析显示，南方水网区约14.75%的国土面积承载了全国50%左右的生猪供应，其中2017年就高达50.86%；而在2018年首次跌破50%，这与新《环境保护法》和《畜禽养殖禁养区划定技术指南》等相关法规文件颁布及全国范围内养殖三区的践行和环保政策的实施密切有关[10]。

2.2 生猪养殖密度偏大

以已有数据统计的31个省(市)为基础，吴霞等[12]对各省(市)的单位面积内出栏数为指标研究显示，1981—2011年全国生猪养殖量急剧增加，超过100头/km2的省(市)，2011年较1981年增加142.9%，达到17个；其中，2008年，超过160头/km2的(市)有5个，分别为上海、山东、重庆、天津和江苏；低于3.5头/km2的省(市)有4个，包括内蒙、新疆、青海和西藏。本文对2012—2017年数据发现：2017年，全国超过100、160和200头/km2的省(市)分别有20个、14个和11个，其中位于南方水网区的省(市)分别有10个、9个和8个，占比依次达50%、64.28%和72.73%；低于3.5头/km2的省有3个(新疆、青海、西藏)。由此可见，全国规模化的生猪养殖日益突出，其中大规模养殖主要集中于南方水网区，这与吴霞等[12]研究相似，近些年快速的生猪生产使得南方水网区的养殖密度越来越高，甚至有些地区超出环境承载容量[13]，并造成水体污染和氮、磷养分超载，进而影响植物的生长发育和动物健康繁殖；此外，粪污中含有Zn、Cu、As、Pb、Cd等重金属，其中，潘霞等[14]指出猪粪中Zn、Cu和Cd的浓度达947.0、197.0和1.35 mg/kg，远高于《土壤环境质量 农用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB 15618—2018)中对应指标限值，一旦过度集中施用还田，将增加土壤重金属污染风险；余晓玲[15]则对3家猪场废水中残留抗生素分析发现，金霉素、土霉素和四环素的浓度分别为291.4～405.0、114.5～5 051.3和112.6～1 580.7 μg/L，魏晓东等[16]在猪场废水中也检测出13种抗生素，表明畜禽养殖场周边存在较大抗生素污染负荷，并已超出了自然降解的潜力。

2.3 多数区域养猪发展遇到瓶颈

南方水网区包括了珠江三角洲水网区和长江三角洲水网区等5个区域[1]，各区域生猪养殖情况不尽相同，具体见表3。

表3 南方水网区5大重点区域范围及主要特征

由表3知，南方水网区5大重点区域，包括133个生猪主产县，其中有72个为生猪调出大县；除淮河下游水网区外，其余水网区都因达到土地承载能力而使得生猪发展行业遇到瓶颈，并带来较大环境污染。已有学者对太湖、鄱阳湖和洞庭湖等南方水网区代表性湖泊开展研究，其中，谢飞[18]研究指出，畜禽养殖排放的TP是造成太湖地区水体污染的主要原因之一，且等标污染负荷比达67.87%，其中来自养猪业的贡献率占其44.74%；同样现象也存在于鄱阳湖，据江西省环境保护科学研究院2017年对鄱阳湖湖滨区TP的污染负荷分析结论可知，畜禽养殖业是第三大污染源，贡献率达16.40%；卢少勇等[19]对洞庭湖TN、TP来源分析后，同样指出畜禽养殖分别是TN和TP的第三和首要污染源。对此，及时采取有效措施减少畜禽养殖粪污对南方水网区的污染，对消除劣Ⅴ类黑臭水体及改善饮用水安全显得意义突出。

3 生猪养殖粪污治理的需求分析

3.1 国家战略需求

我国生猪饲养量和猪肉消费量均占世界总量50%左右[6]。2017年，全国生猪出栏68 861万头，生猪养殖产值占畜牧业总产值的3/4，占农业总产值的18%。大规模生猪养殖引起的巨大污染，威胁食品安全与生态环境健康。根据《中国环境统计年报(2015年)》披露，2015年我国畜禽养殖COD和氨氮排放量为1 015.5万t和55.2万t，占当年全国总排放量的45.7%和24.0%，占农业源排污总量的95.0%和76.0%。为了从法制层面指导和规范对畜禽养殖污染的治理，《水污染防治法》和《国务院办公厅关于加快推进畜禽养殖废弃物资源化利用的意见》(国办发[2017]48号)均明确：保证其畜禽粪便、废水的综合利用或者无害化处理设施正常运转，保证污水达标排放，防止污染水环境。因此，针对养猪粪污，如何在资源化利用的同时，最大程度经济高效削减各类污染物，对于我国生态环境安全、食品安全具有重要的意义。

3.2 相关部委需求

2016年，农业农村部发布《全国生猪生产发展规划(2016—2020年)》中提及“生猪养殖粪便特别是污水产生量大，处理成本高，污染治理难度大”、“特别是南方水网区等环境敏感区环境保护压力加大，生猪生产绿色发展面临严峻挑战”，因而将江西、湖北、湖南、广东等南方水网区列为约束发展区。2017年6月，时任国务院副总理汪洋在长沙组织召开了“全国畜禽养殖废弃物资源化利用”会议，这是专门为一件事情(一个细分领域)而召开的最高级别的会议，并指出，这是中国历史上第一次国家为猪粪开会[20]。从这个会议标志着中国养殖板块管理，从强拆猪场作为主要手段改变为畜禽粪污资源化利用全产业链健康发展的道路。并陆续的，生态环境部《关于加强固定污染源氮磷污染防治的通知》(环水体[2018]16号)指出“部分地区氮磷污染上升为水污染防治的主要问题，成为影响流域水质改善的突出瓶颈”，并明确提出“以重点行业企业、污水集中处理设施、规模化畜禽养殖场氮磷排放达标整治为突破口，强化固定污染源氮磷污染防治”。因此，无论农业部门从生猪绿色养殖出发，还是环保部门从提升水环境质量出发，我国南方水网地区的生猪养殖粪污治理都亟需粪便还田利用、微生物降解、氮磷达标排放、污水深度处理等技术支撑。

3.3 地方和行业需求

南方水网区特别是长江流域畜禽养殖规模大，相当一部分散养畜禽养殖场分布于大型干、支流沿岸，且缺少相应的治污措施。养殖废水直排环境往往造成“一个养殖场就能污染一条河流”的局面。例如，在中央第六环保督察组交办湖南省的2 932件信访件中，畜禽养殖类污染达322件，在13类污染问题中排第五；2018年江西环保督察“回头看”中“养殖投诉393起，占21.3%，涉及猪场1 100余家”。

近年来，鄱阳湖水质也出现下降情况。2017年1月至5月的平均达标率为41.2%，17个点位仅有7个点位达标。其中，养殖等农业面源污染是其水质下降重要成因，2016年，江西鄱阳湖生态经济区未建治污设施的规模化养猪场就有1 961家[21]。为更好维护鄱阳湖“一湖清水”，江西省发布了《鄱阳湖生态经济区水污染物排放标准》(DB36/852-2015)；2017年，农业部《重点流域农业面源污染综合治理示范工程建设规划(2016—2020年)》将鄱阳湖列为主要治理区域；江西省制定《鄱阳湖生态环境综合整治三年行动计划(2018—2020年)》强调：到2020年，全省畜禽养殖粪污综合利用率达到85%以上，畜禽规模养殖场粪污处理设施装备配套率达到95%以上。因此，养猪粪污造成的污染均成为当地流域水污染的重要成因，严重威胁南方水网区水环境安全，全面建设粪污处理设施并稳定运行成为地方和行业的必然选择。

4 建议与对策

4.1 “政研产用”合作模式探讨

关于促进畜禽养殖污染的防治探讨，在肖芳禹[22]提出建立“政府-养殖户-社会”三位一体模式基础上，提出一种以养猪场治污需求为核心，积极探索“政研产用”有机结合的合作模式，具体见图1。

图1 政研产用合作模式

如图3，科研院所，主要基于市场需求研发关键技术、产品与装置，并将相关技术与产品植入养猪企业粪污治理设施，通过应用现场的优化反馈实现技术产品的优化集成；环保公司，则在生猪养殖企业提供资金支持的基础之上，建设养猪场粪污利用处理设施并为稳定运行提供保障；地方政府，则可为相关养殖企业提供政策支持，并结合当地畜禽粪污土地的承载力，“以地定畜”来实现生猪养殖与环境保护的协调发展，引导企业积极投身畜禽粪污利用治理，实现绿色养殖[23]。与此同时，围绕养猪场粪污治理需求，研发单位又可为环保公司提供诸如微生物菌剂[24]等高效的处理技术及模块化智能化装置，而环保公司在实际应用过程中可为研发单位相关技术产品的优化提供反馈，协助实现装置模块化智能化；研发单位形成的治污思路与技术体系可为当地政府提供决策咨询与环保科普服务，而当地政府则可向社会推荐研发单位的相关技术产品并提供配套支持；环保公司获得政府的政策支持积极参与粪污治理，可支撑当地养殖业可持续发展，保障食品与水环境安全，提升水环境质量，进而形成一套完整的“政研产用”合作模式。

4.2 县级区域化生猪养殖污染综合治理探讨

为满足南方水网区更为严格的环境规制，针对我国当前的养殖场粪污处理模式，多采取分散式和分点式处理方式，处理大、中、小型规模养殖场有着不同的处理技术[8]，其中包括清粪工艺[25]、厌氧和好氧处理技术[26-27]、生态处理技术[28]、有机肥制作技术[29]、病死猪处理技术[30]等，每一个技术又分为多种不同的工艺，对于处理单体养殖场而言，效果好坏不一，缺乏一个相对规范的指导，使得容易出现种植业、养殖业不循环、不和谐的发展状况，进而影响现代农业的可持续发展。

由表3可知，南方水网区有133个生猪主产县和72个生猪调出大县，并已成为污染物的集中区，因此可通过建设1～2家集中处理站模式以保证粪便等原料的供应充足，从而避免资源浪费，并在此基础上探索由“点”及“面”的新处理模式，开展以县域为单位的生猪粪污综合治理技术[31]，通过集中整合优势资源，以政策保障为基础，形成一套聚焦畜禽粪污、病死畜禽等废弃物，以科学布局、就地消纳、能量循环、综合利用和达标排放为主线，采取政府支持、市场运作、社会参与和分步实施的方式，注重县乡村企联动、建管运行结合，运用源头清洁生产减排污染技术、猪场粪便生产有机肥技术、猪场废水处理达标排放技术、病死猪无害化处理与资源化利用技术等，优化调整畜禽养殖空间布局和搭建信息管理平台，避免传统处理模式低效率重复、运维难度大、信息交流不畅等问题，从而带动南方水网区养猪粪污清洁回用、集中处理、达标排放和种养结合的长效持续推进，进而构建县级区域化畜禽养殖污染的有效治理模式，改善农村人居环境，促进南方水网区的水生态安全。

5 小结

在非洲猪瘟暴发前的2012—2018年期间，南方水网区约14.75%的国土面积承载了全国50%左右的生猪供应，且以大规模猪场居多，呈现人多地少存栏偏多和生猪养殖密度偏大等问题。2017年年底，全国超过100、160和200头/km2的省(市)分别有20、14和11个，其中南方水网区分别占50%、64.28%和72.73%。这种过于集中的养殖负荷使得生猪饲养与水环境保护的矛盾愈加严重，并导致多数区域养猪发展遇到瓶颈。

针对南方水网区生猪养殖与水环境保护矛盾突出等问题，可通过以县级区域化为单元，开展以粪污资源化利用与稳定达标排放为目标，以生物强化治污为核心，以技术产品植入为特色，展开技术集成研发，形成“政研产用”合作模式，为我国生猪非洲猪瘟后的复产养殖与生态环境协同发展提供一些新思路。