广东省养殖业粪污主要处置模式及应用前景分析

 广东省农业科学与农业资源与环境研究所： 逢玉万  徐培智  黄建凤

 华南农业大学资源与环境学院：  王德汉

摘要：华南地区积温高，降雨量大，山区多且人均耕地少。养殖业以水降温及雨污不分流比例较多。因此形成了畜禽粪污水分高、相对消纳土地面积小的现状，快速减量化和分类资源化/能源化是该区域粪污处置的主要矛盾。在不同养殖类型中，以养猪场比例和粪污处置难度最大。

本文以广东区域不同畜禽种类及养殖模式为例，结合本团队开展的相关研究和示范工程，论述当前不同发酵模式应用现状及其前景。以鸡场、奶牛场、猪场为例，简述沼气发酵能源化、条垛式发酵、槽式发酵、密闭罐发酵、高床发酵和异位发酵床6种模式。文章从不同模式的技术成熟度、投资成本及回报、运行费用及效果、产品产出及市场需求4个层次作对比，总结出当前广东地区畜禽养殖业环保工程长效可行性方案。

农业部《畜禽粪污资源化利用行动方案2017-2020》指出，到2020年，各地区要建立科学规范、权责清晰、约束有力的畜禽养殖废弃物资源化利用制度，构建种养循环发展机制，全国畜禽粪污综合利用率达到75%以上，规模养殖场粪污处理设施装备配套率达到95%以上，大型规模养殖场粪污处理设施装备配套率提前一年达到100%。畜牧大县、国家现代农业示范区、农业可持续发展试验示范区和现代农业产业园率先实现上述目标。在执行过程中，要坚持统筹兼顾、整县推进、重点突破和分类指导四个原则。重点任务是建立健全资源化利用制度，优化畜软业区域布局，加快畜收业转型升级，促进畜禽粪污资源化利用，提升种养结合水平，提高沼气和生物天然气利用效率。

    在该行动方案中，将广东纳入经济发达的沿海五省集中给予顶层设计。:该区域经济较发达、人口密度大、水网密集，耕地面积少，环境负荷高，重点推广的技术模式:一是“粪污专业化能源利用”模式。依托大规模养殖场或第三方粪污处理企业，对一定区域内的粪污进行集中收集，通过大型沼气工程或生物天然气工程，沼气发电上网或提纯生物天然气，沼渣生产有机肥，沼液还田利用。二是“异位发酵床’模式。粪污通过漏缝地板进入底层或转移到舍外，利用垫料和微生物菌进行发酵分解。采用“公司+农户”模式的家庭农场宜采用舍外发酵床模式，规模生猪养殖场宜采用高架发酵床模式。三是“污水肥料化利用”模式。对于有配套农田的规模养殖场，养殖污水通过厌氧发酵进行无害化处理，配套建设肥水输送和配比设施，在农田施肥和灌溉期间，实行肥水一体化施用。四是“污水达标排放”模式。对于无配套农田养殖场，养殖污水固液分离后进行厌氧、好氧深度处理，达标排放或消毒回用。

在上述模式指导下，本团队提出以下针对性技术模式以供参考：

（1）养鸡场粪污水分含量相对较低，养分含量高，但在发酵过程中由于条件控制差异容易造成大量臭气外泄。因此推荐以密闭发酵罐模式为主，负压-槽式发酵模式为辅。该模式可有效控制养鸡场臭气，快速、高效的将鸡粪处置为高养分有机肥，能够实现环保费用自给自足。

（2）奶牛场粪污水分高、纤维素含量高-养分低，产气效率低，不适宜结合沼气工程。以槽式好氧发酵-异位发酵床技术为主，辅以污水处理系统。该模式可最大限度的减少污水处理系统的处置负荷，将奶牛场粪污资源化利用为有机肥，用于改良过量施用化肥导致的次生盐渍化土壤效果较好。

  （3）中小型养猪场的传统沼气+养鱼模式存在如下问题：产气效率低，沼液无害化程度低；冲洗水量难以控制，污染源扩大化；鱼塘换水排放时，严重污染河道及周边农田；食品安全隐患依然存在。因此，该类养猪场推荐干清粪+异位发酵床模式，该模式的优势是投资小、零排放，可最大限度降低猪舍改造等给养殖户带来的高投资问题。育肥猪建议采用漏缝板+刮粪板/虹吸+沼气发酵/异位发酵床模式。该模式能够有限减少源头污染量，资源化综合利用猪粪污，变为能源或有机肥。

（4）大型养猪场和母猪养殖场建议采用固液分离+密闭发酵罐/沼气发电+污水处理模式，该模式适用于污水量大、含固率低的养殖场粪污处置。王德汉教授团队通过对128间沼气池现状调查发现，黑膜沼气池处理的综合效果大大优于搪瓷拼装罐、钢筋混凝土结构及红泥覆膜沼气池，黑膜沼气池不仅污染物去除率高、出水水质好，而且沼气量大。黑膜沼气池效率高的主要原因是沼气池容积超大、污水停留时间长，黑色薄膜有吸热、增温作用、加上地下池保温效果好等。 建立大型沼液储存池，并串联超大型沼液暂存池，经过长时间自然净化，可为配套的种植基地农作物提供高品质灌溉水与肥料。对于猪场周围水环境敏感且无足够配套土地的区域，一定要采用能源环保型模式处理，重视沼液的后处理与生态处理，包括一级或二级A/O生物脱氮除磷工艺，实现达标排放。

本文对原位高床养殖模式未做探讨，因为笔者从该工艺投资成本、运行成果、垫料后续处置配套等方面综合分析，认为该模式目前并不适合高温高湿气候条件的广东地区。而对于推荐的其它模式，仍需要注意以下3个问题：

1. 重视有机肥生产技术累积和引进、重视肥料销售人才及市场布局；

2. 固液分离后的污水处理系统不要照搬工厂化处理工艺，不要选择太先进工艺。在采用二级A/O或SBR工艺时，要配自控系统深度处理一定要选用低成本的生态处理工艺。

3. 沼液灌溉需要注意使用多重过滤及大孔径管道系统，以防堵塞。