[摘要]遵循循环经济“减量化、资源化、无害化”的原则,建立养殖生态循环经济模式,提高畜产品品质、解决养殖场环境污染、保证养殖业的可持续发展。
[关键词]循环经济畜禽养殖可持续发展
1畜禽养殖业现状
随着我国改革开放和经济发展,我国集约化畜禽养殖业发展迅速,大大地改善了市民的“菜篮子”,提高了人民群众的生活水平[1]。但随着养殖业的快速发展,在大、中城市周边建设了大批集约化畜禽专业养殖区、专业村和专业户。在生产过程中产生大量有机废水(主要包括圈舍冲粪水、饮槽冲洗水、地面清洁用水、设备和设施清洁用水等),而且处理利用率低,给农村生态环境带来极大压力。
畜禽养殖业由于其特有性质及所处的地域(建在城郊或流域上游)等原因,没有足够的土地来消纳它们排出大量的粪污;再加上用于粪污处理的资金不足和技术落后,还有对此污染的监控管理及相关政策方面滞后于工业污染源等原因,50%的规模化养殖场缺乏完善必要的污染治理设施,导致水环境的污染。
2循环经济生态模式
规模化畜禽养殖场产生和排放的废弃物,既是严重的污染源,又是一种能被利用的资源。因此,针对尤溪县规模化养猪场的污染治理状况,其污染治理应立足于猪粪便及污水的综合利用,遵循循环经济的“3R”原则,即“减量化、资源化、无害化”的原则,建立养殖生态循环经济模式。首先,从养殖场场区的布局、畜舍结构及生产工艺设计、日常操作管理等方面探索粪污产生量及排放量的最小化,实现粪污减量化原则。在养殖过程中,通过优化饲料配方、提高饲养技术、改进清粪工艺,建立畜禽养殖场低投入、高产出的高效无公害畜产品清洁生产技术体系,这是提高畜产品品质、解决养猪场环境污染、保证养猪业可持续发展的根本途径[2]。最重要的是,执行《畜禽养殖污染管理办法》和《畜禽养殖业污染物排放标准》,对污水和废渣采取经济高效的处理方法,尽可能降低污染对环境的影响。
养殖再生水灌溉为污水处理提供了一条经济而有效的解决途径,也为农业生产提供了水肥资源,对于保护农村水环境,缓解农业水资源危机具有重要意义。与末端消极处理所需要的技术及其投入比较,生态系统食物链原理,构建一个可以利用养猪废物及其处理产物的系统,则养猪废物就可以得到利用,还能提高系统的稳定性,增加系统的产出。用生态修复技术从猪生产系统中提高N、P利用率,即回收的N、P以饲料形式再循环到猪生产系统中,从而减少N、P的排放,是当前和将来养猪业污染综合治理的重要途径之一,具有很大潜力。
我国于2001年5月和12月,分别发布了《畜禽养殖污染防治管理办法》、《畜禽养殖业污染物排放标准》和《畜禽养殖业污染防治技术规范》,开始规范畜禽养殖业排污行为,极大促进了畜禽养殖废水的处理与综合利用。一些科研单位、大学等结合科研项目和实际需要对城市再生水灌溉进行了深入的试验示范研究,其中对土壤——植物系统对再生水中有机污染物及金属、非金属元素的净化作用,再生水灌溉对土壤、地下水、作物产量与品质的影响,以及再生水灌溉技术、土地生态污水处理技术等进行了比较深入的研究,并取得许多有益成果[3]。
3工程实例
3.1 项目背景
位于福建水口水电站库区重点乡镇之一的某镇,林木、水产和矿产业的发展具有十分广阔的前景。以生猪养殖为主的畜牧业发展迅速,养猪存栏数超过200头以上的共76户,存栏规模约40000头。
为了最大限度地高效利用资源和能源,减少污染物排放,实施了该镇内的流域畜禽养殖业循环经济试点工程方案。力图实现流域内的各养殖户采用干清粪和雨污分流,污水进行集中处理,沼液全部用于灌溉,沼气得到回收利用,粪便用于生产有机肥,实现污染物零排放。
污水浓度CODCr约为15000～18000mg/L,TS约为2%,氨氮约为1000～1200mg/L。每年产生干猪粪为约6000吨。
3.2 工艺设计
目前,国内外较为成熟的养猪污水方法主要有:生态处理与利用工程结合法、厌氧好氧联合处理法、厌氧处理与农业利用相结合法等。其经济技术比较见表1。
表1养猪污水处理方法经济技术比较表
项目内容处理技术
氧化塘常规灌溉
适应性有较大的空地没有特殊要求必须有相应的耕地和作物
技术可靠可靠很可靠不可靠,与作物有关
占地较大较小较小,利用现成的耕地
处理工艺工艺、设备及操作简单,受气候影响大工艺设备复杂,操作管理要求高,能够全天候运行工艺简单,但需要一定品种的作物,受灌溉时间和气候影响大
最终处置无污泥需处理无
产品市场有沼气回收有沼气回收和有机肥回收经济效益好有沼气回收
投资与管理费用1.单位投资:0.4万元/吨
2.运行成本:0.5元/吨1.单位投资:0.5万元/吨
2.运行成本:1.2元/吨1.单位投资:0.3万元/吨
2.运行成本:0.2元/吨
根据本项目的特点,按照循环经济的理念,采用常规工艺与生态处理相结合的工艺。流程见下图:
图1处理工艺流程图
处理的过程主要分为五个单元,做到既回收生物能源(粪渣无害化处理制成有机肥和沼气利用),又可将处理后的污水直接引入山林灌溉、蔬菜种植、水田灌溉、鱼塘养鱼,达到污水综合利用的目标。其中第一单元为前处理、第二单元为厌氧发酵、第三单元为污水综合利用和好氧处理、第四单元为沼气利用、第五单元为固体废物综合利用。
前处理采用禽畜粪污全自动高效固液分离机系列产品。对污染物的去除效率为COD:30%~50%;TS:70%~80%;氨氮:10%～30%。预处理后污水水质为CODCr约为12000mg/L,TS约为0.5%,氨氮约为1000mg/L。
厌氧发酵采用普通厌氧池改进型厌氧接触消化工艺。厌氧过程采用红泥塑料厌氧生物接触床,该项技术工艺是利用红泥塑料吸热、保温的特点,设计中采用较低的有效水深,便于热辐射,在我国南方冬季也能得到较高的发酵温度,夏季更佳。采用红泥塑料厌氧反应器的沼气产气率高,有机质降解效果稳定,并且具有抗腐蚀、耐用、维修方便等特点。另设置沼气罐。厌氧处理对污染物的去除效率为COD:70%~80%;处理后污水水质为CODCr约为3000mg/L,氨氮按COD去除量的5%计算,氨氮剩余浓度约为550mg/L。
综合利用好氧处理沼液,首先考虑采用土地处理法,在土地无法消纳时采用既去除COD同时又能处理氨氮的工艺SBR,SBR(Sequencing Batch Reactor)称为序批式活性污泥法或间歇曝气活性污泥工艺,拟采用SBR改进型的CASS工艺。该系统主要包括沼液灌溉所需的管网和喷灌系统,剩余沼液的好氧处理系统。
沼气的利用主要是作为燃料使用,可用来发电、生产和生活用气。若采用生活用气只需考虑铺设沼气管,但考虑到该流域养殖户较分散,出于安全和输送方便考虑,拟采用发电方式。
本工程在预处理、发酵和好氧处理等过程都会产生固体废物,建设一个干化场进行处理,有效面积为500m2。经干化后的固体废物(沼渣及干粪)作为生产原料生产生物有机肥。
3.3 试运行效果与环境效益分析
目前,该流域畜禽养殖业循环经济试点工程已基本完成建设,正处于试运行调试阶段。从当前试运行的结果来看,污水处理效果较好。处理后COD在300～400mg/L之间,氨氮约80mg/L。接近于预期效果要求的处理后污水水质为CODCr约为300mg/L,氨氮约为50mg/L。
该区畜禽养殖废水全部收纳于污水处理系统并正常运行后,每年可减少COD排放量约4500吨,氨氮300吨,此时流域污染得到大量消减,流域水质将得到明显改善,大大减轻闽江流域的污染,对该地区的畜牧业可持续发展起示范作用。沼气可为场内职工提供做饭、洗澡、(下转第67页)
照明等方便,不仅节省电力,还有利于保护森林。沼液、沼渣可给牧草、果树施肥,还可做为鱼饲料,不仅节约肥料及饲料的成本还可改良土壤结构,减少化肥对环境的污染。
4结语
由于养殖废水中有机物浓度大,N、P含量高,还含有重金属、有机污染物以及病原体等,直接用于农田灌溉还存在着很多问题,包括可能引起的次生污染问题、卫生和健康问题以及存在的时空矛盾问题。
畜禽养殖场的畜禽污水处理后达标排放或以回用为最
目标。处理污水投资和运行成本较高,对于利润较低的养殖户来说很难承受,采用该处理模式的比例很低。养殖废水(包括集约化水产养殖等产生的废水)低成本低能耗预处理技术和稳定储存技术需进一步研究和完善。
参考文献:
[1] 王凯军.畜禽养殖污染防治技术与政策[M].北京:化学工业出版社,2004.
[2] 张美钦.循环经济模式在尤溪县猪场废弃物处理中的应用[J].福建农业科技 2006,(3):90~92.
[3] 国家自然科学基金委员会工程与材料科学部.水利科学与海洋工程[M].北京:科学出版社,2007.
终