土地處理系統消納畜禽養殖業廢水的探討

龍巖市環境科學研究所 馬 寧

0 前言

近年來，隨著我國農業結構的調整和農業產業化的推進，規模化、集約化的畜禽養殖業得以迅猛發展，成為我國農村經濟中最活躍的經濟增長點和主要支柱產業。規模化的集中養殖可以提高養殖技術及管理水平，降低成本，增加經濟效益，但尿糞過度集中和沖洗水的大量增加將衍生日益嚴重的環境污染，不僅影響經濟發展而且還危及生態安全。

龍巖市地處福建省西南部，近年來畜禽養殖發展迅速。2010年，龍巖市大牲畜存欄 146405頭，生豬存欄 3389474頭，羊存欄 47143頭，家禽存欄 15906989羽，家兔存欄30952336頭，畜禽養殖以生豬、家禽、家兔為主，主要來自集中式規?；B殖場[1]。大量的畜禽養殖產生的養殖廢水，已嚴重影響九龍江等地表水體的水質。為防治養殖廢水污染，龍巖市環境保護局及龍巖市畜牧獸醫水產局聯合下發《重點流域禁養區外生豬養殖污染治理驗收工作意見（試行）》的通知（2009年），該“意見”規定，在非禁養區范圍內的規模化養殖單位，須采用生物發酵床墊料養殖技術，或實行生態立體種養模式，或采取綜合治理、生物治理工程措施，實現養殖廢水“零”排放或達標排放[2]。為使該意見能得到有效的落實，結合龍巖地區的土地特點，探討土地消納養殖廢水的可行性是很有必要的。

1 土地處理系統分析

土地處理系統是利用土地及其中微生物和植物根系對污水（廢水）進行處理，同時又利用其中水分和肥分促進農作物、牧草或樹木生長的工程設施。處理方式一般為污水灌溉（通過噴灑或自流將污水排放到土地上以促進植物的生長）、滲濾（將污水排放到粗砂、土壤和砂壤土土地上滲濾處理）和地表漫流。

以豬場為例，廢水中所含主要污染物質為COD、BOD5和NH3-N等，其COD濃度值約為8000mg/L，BOD5值約為3500mg/L，NH3-N濃度值約為500mg/L，要做到廢水達標排放，須進行深度二級處理，投資大，養殖戶不愿采納。而利用土地處理系統處理養殖廢水，利用了區域的自然條件，投資少，操作較方便，容易為養殖戶所接受。根據龍巖市近期新、改建的規模化養殖場調查，養殖場主要的廢水環保設施為沉淀池——沼氣池——氧化塘，采用厭氧、好氧方式處理廢水中有機物，經處理后廢水基本直接用于周邊林地消納，滿足“零排放”要求。

土地處理系統處理養殖廢水主要有以下幾種方法：

地表漫流：用噴灑或其他方式將廢水有控制地排放到土地上。土地的水力負荷每年為1.5～7.5m。適于地表漫流的土壤為透水性差的粘土和粘質土壤。地表漫流處理場的土地應平坦并有均勻而適宜的坡度（2%～6%），使污水能順坡度成片地流動。地面上通常播種青草以供微生物棲息和防止土壤被沖刷流失。污水順坡流下，一部分滲入土壤中，有少量蒸發掉，其余流入匯集溝。污水在流動過程中，懸浮固體被濾掉，有機物被草上和土壤表層中的微生物氧化降解。

灌溉：通過噴灑或自流將污水有控制地排放到土地上以促進植物的生長。污水被植物攝取，并被蒸發和滲濾。灌溉負荷量每年約為0.3～1.5m。灌溉方法取決于土壤的類型、作物的種類、氣候和地理條件。通用的方法有噴灌、漫灌和壟溝灌溉。

噴灌：采用由泵、干渠、支渠、升降器、噴水器等組成的噴灑系統將污水噴灑在土地上。這種灌溉方法適用于各種地形的土地，布水均勻，水損耗少，但是費用昂貴，而且對水質要求較嚴，必須是經過二級處理的。

漫灌：土地間歇地被一定深度的污水淹沒，水深取決于作物和土壤的類型。漫灌的土地要求平坦或比較平坦，以使地面的水深保持均勻，地上的作物必須能夠經受得住周期性的淹沒。

壟溝灌溉：靠重力流來完成。采用這種灌溉方式的土地必須相當平坦。將土地犁成交替排列的壟和溝。污水流入溝中并滲入土壤，壟上種植作物。壟和溝的寬度和深度取決于排放的污水量、土壤的類型和作物的種類。

上述三種灌溉方式都是間歇性的，可使土壤中充滿空氣，以便對污水中的污染物進行需氧生物降解。

滲濾：這種方法類似間歇性的砂濾，水力負荷每年約為3.3～150m。廢水大部分進入地下水，小部分被蒸發掉。滲水池一般是間歇地接受廢水，以保持高滲透率。適于滲濾的土壤通常為粗砂、壤土砂或砂壤土。滲濾法是補充地下水的處理方法，并不利用廢水中的肥料，這是與灌溉法不同的。

2 土地處理方式的選擇

2.1 土地處理方式的選擇分析

龍巖市地貌以山地為主，土壤類型分為林地土壤和耕地土壤，其中林地土壤占全市面積的84.71%，耕地土壤占全市面積的6.52%【3】。區域內養殖場主要分布于農村地區山林內，山地地表坡度無法達到2%～6%的要求，因此無法達到地表漫游處理方式中的緩慢流動過程中滲透、蒸發的要求。若采取地表漫游的處理方式，廢水可能通過大幅度坡降以地表徑流的形式進入山下地表水體，造成水體有機污染。

龍巖市土壤類型包括紅壤、黃壤、紫色土、山地草甸、巖石裸露地，具體土壤類型及養分見表1[3]。土地類型無法達到滲濾處理方式要求（通常為粗砂、壤土砂或砂壤土）。因此，針對龍巖市地形土壤情況，應采用灌溉的土地處理方式處理養殖廢水，見表1。

表1 龍巖市林地土壤類型及養分含量表

從表 1可見，龍巖市林地土壤主要有紅壤、紅黃壤和黃壤，這三種類型所占林地土壤的類型為90.39%。

2.2 灌溉方式的選擇

由于灌溉方式中的漫灌和壟溝灌溉要求土地平坦，與區域養殖場所位于的山地地形條件不符，因此，在灌溉的方式中應選擇噴灌的方式。噴灌工藝適合各種地形，可方便控制水量，且能均勻地澆灑，出水量小，控制面積廣，廢水通過噴頭噴灑澆灌，可以通過地面蒸發和土壤植被消納而實現養殖廢水零排放。

3 不同地表植被的澆灌量分析

土地處理系統是利用土地及其中微生物和植物根系對污水（廢水）進行處理，同時又利用其中水分和肥分促進農作物、牧草或樹木生長的工程設施。土壤和植物是處理的關鍵。通常選擇植物包括農作物、林木、果樹以及牧草。龍巖市耕地面積少，豬場基本位于山上，利用廢水澆灌山下農田不僅工程量大，且需要耕地面積大，并不可行，應因地制宜，以林木、果樹、牧草作為澆灌對象。

根據《重點流域禁養區外生豬養殖污染治理驗收工作意見（試行）》中關于消納場地的要求，草場配比≥0.05畝/1頭存欄生豬；果或林或蔬或竹等配比≥0.15畝/1頭存欄生豬[2]。符合該標準的養殖場一般能做到廢水零排放，但如何合理利用消納土地內植物澆灌廢水，達到廢水利用最大化，應根據土地不同類型植被來具體規劃。

3.1 林木噴灌

根據《重點流域禁養區外生豬養殖污染治理驗收工作意見（試行）》中要求，核算廢水量，折算出平均每畝林地須消納養殖場廢水 0.1t/d，若按每頭豬平均每天產生廢水量15kg計，1畝林地可消納6.6頭豬產生的廢水。考慮如此每日集體大面積噴灌，無法充分利用單位面積土地吸納量，因此可通過地表植物情況具體確定合適的澆灌計劃。

例如，馬尾松林的廢水吸納量約為 0.5～0.8t/畝.d，在非雨季且不考慮蒸發量的情況下，馬尾松林可7～10d進行一次澆灌。因此，可將澆灌區域分片澆灌，具體將噴灌面積分為7塊（按澆灌周期考慮），每次澆灌水量可提升至0.7t/畝.d，依次分片澆灌，不僅減少每日澆灌工作量，也可做好施肥，促進馬尾松生長。降雨后，土壤濕度大，不宜澆灌，應等待水量蒸發或消納后再澆灌，或是在降雨后頭幾天將全部林地統一澆灌，減少單位面積吸納水量，避免土壤水分飽和，有機廢水以地表徑流的形式進入地表水體。

毛竹林的吸納量大于馬尾松林，可達到 1～1.3t/畝.d，不考慮雨季情況，澆灌周期約為5～7d[4]，同樣可分片澆灌，達到最佳種植效果。

3.2 果樹噴灌

果樹施肥澆灌對水量、水質以及澆灌次數有嚴格規定，因此，不可每日或經常性的施肥澆灌，不同種類果樹在育苗、開花、結果幾個時期對水量及水質均有嚴格要求，若施肥水量過大，將造成燒苗或直接落花落果。養殖廢水屬于持續產生的，在非雨季情況應每日排放消納，若沒有合適、足夠土地面積消納，廢水去向將成為問題。因此，養殖場廢水全部用于果樹的澆灌并不可行。

3.3 牧草噴灌

牧草，一般指供飼養的牲畜使用的草或其他草本植物。牧草再生力強，一年可收割多次，春、夏、秋均可播種，富含各種微量元素和維生素，因此成為飼養家畜的首選。

牧草耐肥程度高，抗旱耐淹，一般每畝牧草可以消納養殖廢水1.5t/d以上，澆灌周期短，約為3d[4]，并沒有像果樹培育階段中對水量嚴格控制，因此選用牧草澆灌養殖廢水效果佳，在處理廢水的同時，收割的牧草還能作為家畜飼料，降低養殖成本，提高經濟效益。

4 結語

養殖廢水因污染物濃度高、處理費用相對較大而得不到有效的處理。在山區，利用土地、植物來消納養殖廢水不失為一種經濟、實用的方法。但龍巖地區多為坡度較大的山林地，在利用廢水澆灌時應注意針對不同的植物特性控制澆灌量，使廢水均勻地灑落在山林地上，避免變相漫流而進入河流，造成地表水的污染。

此外，應加強對山林土壤和地下水的跟蹤監測，觀察、了解消納廢水的土壤和區域地下水質量的變化趨勢，防止在處理廢水的同時引發土壤和地下水質量的下降。

[1]龍巖市統計局.龍巖市統計年鑒（2011）.

[2]龍巖市環境保護局，龍巖市畜牧獸醫水產局. 龍巖市重點流域禁養區外生豬養殖場污染治理驗收工作意見（試行）.2009

[3]龍巖市地方志編纂委員會.龍巖市志（1988——2002）第一冊.2006

[4]潘瑞熾.植物生理學[M].北京：高等教育出版社，2008.

[5]李久生，張建君，薛克宗.滴灌施肥灌溉原理與應用[M].北京：中國農業出版社，2003.