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规模化猪场污染治理措施

 乐山老杨 2011-03-08
规模化猪场污染治理措施
  

随着我国专业化、集约化和规模化畜牧业的迅速兴起,畜牧业生产已经成为我国发展农村经济的重要支柱产业,但畜牧业粪便与污水污染环境问题逐渐显露,危害日益严重。大量的畜禽粪便与污水未经无害化处理,即随意排放或使用,传播疾病,孽生蚊蝇,危害人畜健康和农牧渔业生产。在我国农村,养猪业是较大的产业,猪场废弃物作为农村面源污染的主要污染因子,受到越来越多人的关注,已经成为影响畜牧业可持续发展的重要因素。为了从根本上治理畜牧业的污染问题保证畜牧业可持续发展,如何合理规划,科学治理畜牧业污染,也成为我国各级农牧、环保等部门和广大养殖场探讨的重要课题。

1养殖场中存在的环境污染问题

由于养猪业的环保设施简陋或根本没有环保设施,废水、粪便大部分未经处理就直接排向外环境,造成环境污染和生态破坏。

1.1土壤的营养富积,土质退化

猪饲料中通常含有较高剂量的微量元素,经消化吸收后多余的随排泄物排出体外。猪粪便作为有机肥料播撒到农田中去,长期下去,将导致磷、铜、锌及其它微量元素在环境中的富积,从而对农作物产生毒害作用,严重影响作物的生长发育,使作物减产,大量未经处理的养猪废水、粪便直接排入农田或农田灌溉渠,在水渠或农田中发酵淤积,不仅妨碍了农户的农田灌溉用水,而且过量的粪便进入农田,使土壤大面积盐渍化,使土壤退化,农作物产量下降,甚至无法耕种而抛荒。

1.2污染空气

由于集约化养猪高密度饲养,猪舍内潮湿,粪尿及呼出的二氧化碳等激发出恶臭,其臭味成分多达168种,这些有害气体不但对猪的生长发育造成危害,而且排放到大气中会危害人类的健康,加剧空气污染以致与地球温室效应都有密切联系。

1.3污染水源

    在谷物饲料、谷物副产品和油饼中约有60%~75%的磷以及植酸磷形式存在。由于猪体内缺乏有效利用磷的植

酸酶以及对饲料中的蛋白质的利用率有限,导致饲料中大部分的氮和磷由粪尿排出体外未经处理的粪尿,一部分挥发到大气中增加了大气中的氮含量,严重时构成酸雨,危害农作物;其余的大部分则被氧化成硝酸盐渗入地下或随地表水流入江河,造成更广泛的污染,致使公共水系中的硝酸盐含量严重超标,河流严重污染。磷渗入地下或排入江河,可严重污染水质,造成江河池塘的藻类和浮游生物大量繁殖,产生多种有害物质,进一步危害环境。

在农村,相当多的群众靠饮用井水或山坑水,其水源为浅表水,由于养猪废水对环境的污染,农村群众生活饮用水也受到污染。群众若饮用受到污染的井水,会极大地危害人民群众的身体健康。

2解决猪场污染的主要方法措施

    当前猪场治污主要存在的几方面问题:一是治污效果不好,由于设施简陋,管理粗放,不能正常发挥作用,粪尿、污水排放不达标,仍然污染环境;二是治理工艺不合理,在工艺设计中过于复杂,造成投资过大,运行成本过高;三是许多技术工艺参数不清,如不同季节、不同饲养方式的用水量差距很大,而现在的参数可靠性不高;四是与种植业的关系不够密切,就治污论治污,不能把牧场的粪尿转化成优质的有机肥,做到荒废为宝。

为了解决猪场排泄物对环境的污染及恶臭问题,积极探索污染治理模式,按照排放标准达标,对周围不造成污染,又能节约投资,减少运行费用的目标进行设计。因此,必须通过多种措施,实行多层次、多环节的综合治理,采取标本兼治的原则,才能有效地控制和改善养猪生产的环境污染问题。

2.1科学规划合理设计

2.1.1科学规划和选址

    合理规划,科学选址是保证猪场安全生产和控制污染的重要条件。在规划上,猪场应当建到远离城市、工业区和人口密集区的远郊农业生产腹地。在选址上,猪场要远离村庄并与主要交通干道保持一定距离;避开地下生活水源及主要河流;场址要保持一定的坡度,排水良好;距离农田、果园、菜地、林地或鱼池较近,便于粪污及时利用。

2.1.2合理设计,减少废弃物产生量

按照减量化的原则设计猪场及工艺流程,采用笼养设施和自动饮水装置,减少饲料、水等资源的浪费;改进集粪系统的设计,实行干清粪,猪粪与污水分开收集;采用雨污分离,暗管排污。建造猪舍时把污水沟设置在屋檐内侧,猪舍屋面的雨水直接流入池塘,污水通过污水收集管汇人处理站;生活污水采用化粪池单独处理。

2.1.3根据周围农田对污水的消纳能力,确定养殖规模

发展畜牧业生产一定要符合客观实际,在考虑近期利益的同时,还要着眼于长远利益。要根据当地环境容量和载畜量,按可持续发展战略确定适宜的规模。目前猪场直接用于农田,实现农业良性循环是一种符合我国国情的最为经济有效的途径。这就要求猪场的建设规模要与周围农田的粪污消纳能力相适应因此牧场之间的距离,要按照消纳粪污的土地面积和种植的品种来确定和布局。此外,猪场粪水与养鱼生产结合,综合利用,也可收到良好放果,通过农牧给合,种养和牧渔结合,可实现农业良性循环。

2.1.4增强环保意识,减少污水的排放

在现代化猪场建设中,一定要把环保工作放在重要的位置,即要考虑先进的生产工艺,又要按照环保要求,建立粪污处理设施。此外,在环境管理方面,应加强畜牧业管理人员的环保意识,提高对畜禽粪便资源化的认识,也是使畜禽粪便能够很好利用和防止环境污染的一个很重要的措施。

2.1.5建立生态循环模式

为切实改善农村环境,加快推进生态农村建设,提高农民生活质量,增加农民收入,建立猪一沼一鱼、猪一沼一果等农村能源生态模式建设,是当前新农村建设发展所必须。

2.1.6建立立体养殖模式

鸡一猪一鱼等立体模式,在单位土地面积上,充分利用地面空间或水域从事养殖业,以再生饲料为纽带,将各种资源化技术综合起来,提高废物利用处理效率,即资源的多层次综合利用与大幅度提高养殖业经济效益的良好措施。

2.2减少猪场排污量的营养措施

    畜牧业的污染主要来自于猪的粪、尿和臭气以及动物机体内有害物质的残留,究其根源来自于饲料。因此,从生态饲料方面进行研究控制,可使污染减小,实现畜牧业的可用明显,可降低氮的排泄量19%~25%。

2.2.2添加植酸酶,减少磷的排泄量

在饲料中添加植酸酶,可水解植酸盐,释放出无机盐为动物吸收利用,从而降低动物排泄物中磷的含量。在猪日粮中使用200~1000个单位的植酸酶可以减少粪中磷排出量的25%~50%,这是降低磷排泄量的最有效方法。

2.2.3合理有效地使用饲料添加剂,减少微量元素污染

    除氮和磷的污染外,一些饲料添加剂的不合理使用,特别是超剂量使用也对猪安全生产和环境污染构成极大威胁。如:具有促进生长作用的高铜和砷制剂等。

铜对猪前期的促进作用是肯定的,但如果超量使用,却会对环境污染和人畜安全带来严重后果,超剂量的铜较容易在猪肝、肾中富集给人畜健康带来直接危害。仔猪和生长猪对铜的消化率分别只有18%~25%和10%~20%,可见,大量的铜会随粪便排出体外。因此在猪日粮中,除在生长前适当增加铜的含量外,在生长后期按饲养标准添加铜可保证猪的正常生长,并减少对环境的污染。值得注意的是:使用添加剂时,应选择微生物、低聚糖等无公害饲料添加剂,以保证畜产品安全和无公害。

2.2.4使用除臭剂,减少臭气和有害气体的污染

在日粮中添加活性炭、沙皂素等除臭剂,可明显减少粪中硫化氢等臭气的产生,  减少粪中氨气量40%-50%。利用生物方法,将EM有效微生物菌剂加入饲料中,可以促进畜禽生长及降低粪便的臭味。因此,使用除臭剂是配制生态饲料必需的添加剂之一。

2.3健全管理制度,确保治污设施的正常运行

    畜禽养殖场污染的防治和监督必须依靠相关的法律法规,对畜牧企业生产执行“三同时”制度(主体建筑与治外设施同时设计、同时建设、同时投产),排污许可制度等。明确限定饲料中添加剂的使用,畜禽废物的收集、存放、处理方法及再利用时氮、磷、钾的使用总量,对畜牧场污染的排放,严格控制BOD、COD的浓度,使畜牧业污染防治走向科学化、系列化、无污染化。

中国动物保健,2007.04

冯进修,郭凤英,于兆成,张力河南濮阳市农科所,河南濮阳457000

养殖场环境污染的治理措施
2002年8月15日四川畜牧兽医
  
1 畜牧生产中的排泄物及危害
1.1 对水体的污染 在我国,生猪、家禽年产粪便总量达6亿吨左右,粪水年排放总量达60亿吨。大量的需氧腐败有机物如不经处理流入水体,会造成严重环境污染,并会造成水里氧含量下降及水中硝酸根离子的增加。而人、畜饮用含高浓度硝酸根的水会产生不良后果。同时,畜禽排泄物中还带有生产过程中大量使用的促长剂-金属化合物以及细菌、病毒、其它微生物等,它们进入水源和土壤也会对人畜造成危害。
1.2 对空气的污染 畜禽粪便分解时产生的气体也是环境污染源之一。其中有十几种是恶臭味的主要来源,对人类及畜禽本身的健康会产生不良影响。如甲烷、氢气、硫化氢、甲醇等会对呼吸系统、皮肤、眼睛等有不同程度的刺激和损害。
1.3 对土壤的污染 氮和磷两种元素有可能渗入土壤和地表水中,对环境造成污染。粪中氮排出量增加的主要原因是饲料中抗营养因子如植物凝集素、单宁和各种纤维的存在及饲料蛋白质中未被利用的氮随尿排出;磷元素以植酸磷的形式存在于植物性饲料中,植酸磷很难被动物利用,大部分排出体外,对环境造成了污染。
2 减少污染的措施
2.1 营养控制 通过营养学技术,提高畜禽饲料转化率,减少排污。在日粮中补充合成氨基酸,如赖氨酸、蛋氨酸、苏氨酸等,可提高蛋白质利用率,减少氮的排出;在日粮中添加植酸酶,可提高饲料中磷的利用率,降低动物排泄物中磷的含量;满足营养需要,可分阶段饲喂,即用不同养分组成的日粮来饲喂不同生长发育阶段的畜禽,使日粮养分更接近畜禽的需要,避免养分的浪费和对环境的污染。
2.2 污水处理 对畜物场的污水排放,要严格控制其BOD和COD的含量。污水的处理过程包括固液分离、沉淀池沉降、酸化调节池和厌氧池处理、预曝气充氧,最后进入水生植物塘过滤吸附,从而达到排入指标。在固液分离和沉降以后,近一半的COD可被除去,而水生植物塘对污水的深度处理十分有效,只要有足够的水面,可达到BOD≤50mg/L。
2.3 粪便的物理处理 通过沉淀、离心、冷冻、过滤等将粪便中固体与液体分开,或用动力进行直接烘干与直接焚烧,以除去水分、杀死病原微生物。
2.4 粪便的生物处理 包括厌气处理、好气处理与生物堆肥三种方法。气处理即沼气池,利用微生物在无氧条件下,将有机物转化为二氧化碳与甲烷气体,甲烷气可以作为能源利用;好氧处理是在有氧条件下,利用自然微生物将有机物转化为二氧化碳与水;生物堆肥是处理各种有机废弃物的有效方法,选择有效微生物菌种、调节堆肥物料的碳氮比、控制适当的水分、温度、氧气与酸碱度是堆肥能否成功的关键。
2.5 粪便利用 包括单细胞蛋白质的提炼和新能源的开发。在我国,粪便作为肥料还田利用是最有效的途径。在化肥应用造成的土壤板结等问题日趋严重的今天,利用畜禽粪便代替化肥是改善这一问题的出路之一。粪便还田利用即可有效地处理畜禽排泄物,又可使粪便中的营养物质在生态系统中循环利用。由于目前饲料中营养元素的不充分利用以及饲料添加剂的不适当利用,都使粪便不能直接返还农田,否则会造成硝酸盐、磷和重金属的富积,并会对地下水造成污染。一般粪便都需经过物理、化学或生物处理后,才能还田使用。在粪肥还田利用的时候,还需考虑土壤类型和不同植物不同时期的营养需求。应避免长期使用含磷、钾过多的粪肥,并尽量保证氮的施用不过量。
2.6 健全法规 这是改善动物排泄污染情况的关键措施。在法规中需明确限定饲料中添加剂的使用、畜禽排泄物的收集、存储、处理方法以及作为粪便使用时氮、磷、钾的使用总量。同时,对于畜牧场水的排放,需要严格控制BOD和COD的排放指标。
2.7 养殖场远离城市 尤其在交通运输方便、经济相对发达的地区,更应实现畜牧业从城市到农村的转移。为解决污染等问题,可使蔬菜基地与畜牧生产联合发展,将畜禽粪便及时转移利用,使畜牧业走上生态农业的道路。(阚宁)
畜禽养殖场环境污染的治理技术
  根据我国畜牧业的现状,粪便污染治理的难点,笔者认为应重点从产前、产中、产后三个阶段进行综合治理。

    ()产前治理  产前治理主要是从源头控制,制定相关政策,规划布局,优化畜牧场设计方案。要根据当地经济社会发展、人口状况及市场对肉、蛋、奶等的需求情况进行统筹,确定养殖规模。做到布局合理,严禁在城市集中饮用水源地、人口稠密区及环境敏感区建设大中型畜禽养殖场,同时要求单位面积的养殖畜禽数量,使畜禽养殖数量与地表的植物及土壤自净能力相适应。

    为了保证畜禽养殖场周围居民安全和卫生的生活环境,在建设畜禽场时,一般都要设置隔离带或绿化带。严格执行规模化养殖场与环境保护措施同时设计、同时施工和同时投入使用(“三同时”)制度。在饲养工艺中,大力推广节水型畜牧生产工艺,从源头上控制集约化养殖场排污。

    ()产中治理  产中治理主要是从营养学角度出发,提高畜禽饲料利用率,降低粪尿中氮、磷等物质的排泄量。同时在饲养过程中,强化管理,控制畜禽饲养环境,防止畜禽粪尿及冲洗水流失。

    1.使用合成氨基酸:采用“理想蛋白质模式”,以可消化氨基酸为基础,从氨基酸平衡着手,在畜禽日粮中使用合成氨基酸代替日粮中的部分蛋白质,配制符合畜禽生理需要的平衡日粮。这样能够降低饲料粗蛋白水平,提高日粮中氮的利用率,减少粪尿中氮的排泄量。

    2.应用植酸酶:在畜禽日粮中添加外源性植酸酶,可以将饲料中的植酸和植酸盐水解为游离的正磷酸和肌醇,释放出磷酸根离子和大量被植酸络合的蛋白质及铜、锌、钙、镁等矿物微量元素,使这些营养成分被有效地吸收利用,从而提高了畜禽对蛋白质、钙、磷、铜、锌等矿物微量元素的利用率。

    3.使用有机微量元素:传统饲料中的微量元素是以无机盐形式存在的,由于其利用率低且易受pH、脂类等诸多因素的影响,其被畜禽吸收利用的数量远小于理论值。而有机微量元素(主要是微量元素的无机盐与有配位体形成产物的总称)的效价一般都高于无机微量元素。据报道,较低剂量的赖氨酸铜(100mgkg)和蛋氨酸锌(250mgkg),可以起到相当或高于高剂量硫酸铜(250mg/kg)和氧化锌(2000-3000mgkg)的促生长效果。

    4.应用微生态制剂:微生态制剂是由光合菌、乳酸菌、酵母菌等微生物复合而成的多功能菌剂,又称EM菌剂。微生态制剂在动物体内创造有利于畜禽生长的微生态环境,维持肠道正常生理功能,促进动物肠道内营养物质的消化和吸收,提高饲料利用率同时,这类制剂还富含双歧因子,刺激双歧杆菌的增殖,能抑制腐败菌的繁殖,降低肠道和血掖中内毒素及尿素酶的含量,有效地减少有害气体产生。

    ()产后治理  由于产前、产中的治理只能相对减少畜禽粪便对环境的污染,而不能从根本上消除对环境的污染。因此,产后处理才是消除畜禽粪便污染环境的最好方法。目前的处理方法主要有肥料化、饲料化、能源化等。

    1.肥料化技术

    (1)土地还原法:畜禽粪便直接还田还是一种传统而又经济简便的方式,在改良土壤、提高农业产量方面起着重要的作用。粪便可以通过土壤的自净作用处理,土壤在获得肥料的同时净化粪便,节省了粪便的处理费用。但是,畜禽粪便作为有机肥直接施用,其最大的障碍是含水量高、有恶臭,而且氨的大量挥发,造成肥效降低,病原微生物还会对环境构成威胁。同时土壤的自净能力有限,施用过多容易造成污染;鲜粪在土壤里发酵产热及其分解物对农作物生长发育都有不利影响,施用量受到很大的限制,鲜粪的利用还受季节的影响,在利用淡季鲜粪往往没法及时、充分地利用。

    (2)腐熟堆肥法:堆肥发酵处理是目前畜禽粪便处理与利用较为传统可行的方法,是世界各国普遍采用的一种畜禽粪便处理方法。运用堆肥技术,可以在较短的时间内使粪便减量、脱水、无害,取得较好的处理效果。粪便经过堆放发酵,利用自身产生的温度来杀死虫卵和病原菌。传统的堆肥方法占地面积大,发酵时间长,无害化程度及肥力低,限制了粪便的使用价值,不适合大、中型养殖场的要求。高温堆肥处理是利用混合机将畜禽粪便和添加物质按一定比例进行混合,控制微生物活动的水分、酸碱度、碳氮比、空气、温度等各种环境条件。在有氧条件下,借助嗜氧微生物的作用,分解畜禽粪便及垫草中各种有机物,使堆料能自选升温、除臭、降水,在短时间内达到矿质化和腐植化的目的。高温堆肥集有机和无机物质、微生物及微量元素于一体,发酵时间短,营养全面,肥效持久,并且处理设备占地面积小,管理方便,生产成本低,预期效益好。

    (3)生物处理法:应用微生物无害化活菌制剂发酵技术处理畜禽粪便是比较科学、实用的方法,所产生的无害化生物有机肥是一种重要的肥料资源。生物有机肥料就是把有益微生物和有机肥协调结合起来,而形成的一种新型、高效的微生物有机肥料。目前用于固体有机废物发酵的菌种主要有:丝状真菌、担子菌、酵母菌和放线菌,也可采用光合细菌与上述的一些菌种制成发酵剂用于固体有机废弃物的发酵。畜禽粪便通过生物发酵处理后消除了病菌,虫卵等有害微生物,使环境得到改善和净化。

    2.饲料化技术:粪便资源的饲料化,是畜禽粪便综合利用的重要途径。畜禽粪便含有大量未消化的蛋白质、B族维生素、矿物质元素、粗脂肪和一定数量的碳水化合物,特别是粗蛋白质含量有的比畜禽采食的饲料中粗蛋白还高(特别是鸡粪),经过加工处理后可成为较好的畜禽饲料资源。

    (1)干燥处理:是处理粪便较为常用的方法,可分为自然干燥和器械干燥两种。自然干燥是最简单的方法,将新鲜的畜禽粪便或掺入一定比例的米糠后摊在水泥地面或塑料布上,使其自然干燥,之后粉碎加入其他饲料中饲喂。该法受季节及天气影响较大,效率低,对环境的污染较为严重,使用受到一定的限制。器械干燥就是利用高温干燥机或低温干燥机对粪便进行加热烘干。器械干燥可以在较短的时间内,使粪便水分含量降到要求的范围,但养分损失较大,设备运转成本较高。

    (2)生物分解法,利用优良品种的蝇蛆、蚯蚓和蜗牛等低等动物分解畜禽粪便,此法比较经济、生态效益显著。如将牛粪与饲料残渣混合堆沤腐熟,达到蚯蚓产卵、孵化、生长所需的理化指标,然后按适当厚度将腐熟料平铺于地,放入蚯蚓让其繁殖。

    (3)发酵处理:畜禽粪便发酵的方法较多,常用的有自然发酵、堆积发酵、塑料袋发酵和瓦缸发酵等几种方法。不同规模的养殖场,根据畜禽粪便的产生量,选择相应的处理方法。

    3.能源化技术

    (1)制作沼气:畜禽粪便中含有大量的能量,养殖场建沼气池,不仅可使畜禽粪便中的能量转化成可燃气体,还可避免粪屎的肥分损失。沼气可用于其取暖或给仔畜禽保暖,工作人员洗澡;也可用沼气烘干粪便。而沼液和沼渣则用来灌溉农田和果园,提高农作物的产量。被认为是比较经济、有效、可行的生物处理系统,又是一项回收能量的技术,国外称之为“产能处理方法”。体现了物质与能量多层次循环利用技术,实现了畜牧业无废物、无污染生产,而且具有明显的经济效益、社会效益和环境效益。沼气的产生需要较高的环境温度,制作沼气仅适用于温度较高的地区;而在较寒冷的北方,如果制作沼气,冬天要采取其他的辅助升温措施,以提高反应温度,增加产气量。

    (2)焚烧产热直接燃烧可以产热,这种方式适合于草原上的牛、马等动物的粪便。对于集约化养殖场来说,所产生的大量粪便,含水量高,干燥起来很困难,必须进行干燥处理才能用作燃料。

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