重慶市畜禽養(yǎng)殖污染治理技術(shù)對比研究

張正玲，黃健盛，張懿，劉德紹，趙緒云，李劍

(1.重慶市環(huán)境保護(hù)局， 重慶 401147； 2.重慶市環(huán)境科學(xué)研究院， 重慶 401147)

重慶市畜禽養(yǎng)殖污染治理技術(shù)對比研究

張正玲1，黃健盛2，張懿1，劉德紹1，趙緒云1，李劍1

(1.重慶市環(huán)境保護(hù)局， 重慶 401147； 2.重慶市環(huán)境科學(xué)研究院， 重慶 401147)

對重慶市典型畜禽養(yǎng)殖項(xiàng)目污染治理情況進(jìn)行調(diào)查研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，重慶市養(yǎng)殖污染治理的技術(shù)較單一、處理成本高于國內(nèi)普遍水平，應(yīng)對國家畜禽養(yǎng)殖新要求的技術(shù)儲備不足，建議通過推進(jìn)規(guī)模化養(yǎng)殖、優(yōu)化現(xiàn)有技術(shù)的工藝參數(shù)、圍繞國內(nèi)先進(jìn)技術(shù)開展技術(shù)探索等方向推動養(yǎng)殖污染治理的進(jìn)步。

重慶；養(yǎng)殖污染；技術(shù)對比

2013年，重慶市農(nóng)業(yè)源化學(xué)需氧量(CODCr)排放量12.10萬t、氨氮(NH3-N)排放量1.25萬t，分別占全市總排放量的30.88%和23.95%，已遠(yuǎn)超過工業(yè)廢水排放，成為僅次于生活污水的主要水污染源[1]。其中，畜禽養(yǎng)殖業(yè)CODCr、NH3-N排放量分別占農(nóng)業(yè)源的97.5%和80.2%，是農(nóng)業(yè)源污染的主要來源。因此，畜禽養(yǎng)殖污染已成為環(huán)境污染的主要原因。

畜禽養(yǎng)殖產(chǎn)生的污染物主要有3個(gè)方面：廢水、糞便和惡臭。由于過去缺乏畜禽養(yǎng)殖法律法規(guī)的約束，部分養(yǎng)殖企業(yè)存在規(guī)劃布局不合理、周邊土地消納能力不夠等問題，尤其在重慶市山地丘陵地區(qū)，還田廢水通過地表徑流等方式進(jìn)入周邊水體，已造成局部地區(qū)水環(huán)境惡化。

為了解重慶市畜禽養(yǎng)殖污染治理技術(shù)水平，探索適合重慶市的畜禽養(yǎng)殖廢水深度處理經(jīng)濟(jì)適用技術(shù)路線，通過對重慶市畜禽養(yǎng)殖污染治理情況進(jìn)行調(diào)查、經(jīng)濟(jì)技術(shù)資料進(jìn)行對比分析，結(jié)合國內(nèi)畜禽養(yǎng)殖污染治理典型先進(jìn)工程案例進(jìn)行了綜合分析和比對，旨在提出重慶市養(yǎng)殖污染防治的技術(shù)方向，為今后的環(huán)境管理、技術(shù)指南編制提供技術(shù)支撐。

1 研究方法

資料收集、抽樣調(diào)查、定量分析相結(jié)合。

1.1 調(diào)查樣本

現(xiàn)場調(diào)查選取養(yǎng)殖大縣榮昌縣；典型樣本選取了長壽源創(chuàng)畜禽養(yǎng)殖污染治理工程等十個(gè)內(nèi)容較為翔實(shí)的畜禽養(yǎng)殖污染治理工程。

1.2 資料來源

畜禽養(yǎng)殖業(yè)排放數(shù)據(jù)來源于2013年環(huán)境統(tǒng)計(jì)資料；已建畜禽養(yǎng)殖污染物處理設(shè)施設(shè)計(jì)規(guī)模、技術(shù)類型、建設(shè)投資等數(shù)據(jù)資料來源于2013年畜禽養(yǎng)殖項(xiàng)目統(tǒng)計(jì)表、2012年和2013年總量減排農(nóng)業(yè)排放核算表及其他相關(guān)統(tǒng)計(jì)材料；建設(shè)投資組成來源于十個(gè)典型樣本建設(shè)實(shí)施方案。國內(nèi)案例30余個(gè)、技術(shù)研究進(jìn)展文獻(xiàn)50余篇來源于維普/萬方等數(shù)據(jù)檢索平臺。

2 結(jié)果與分析

2.1 重慶市規(guī)模養(yǎng)殖污染治理特點(diǎn)

截至2012年底，重慶市畜禽養(yǎng)殖場存欄規(guī)模折算成生豬當(dāng)量約3 300萬頭，有規(guī)模化養(yǎng)殖場近7萬家，規(guī)模化畜禽養(yǎng)殖污染設(shè)施建設(shè)率僅30.3%，已建污染處理設(shè)施中99%都是簡易設(shè)施，僅有1 200家建有較為完善的污染處理設(shè)施。

2.2 重慶市養(yǎng)殖廢水處理技術(shù)運(yùn)用特點(diǎn)

根據(jù)畜禽養(yǎng)殖廢水處理去向的不同，主要采取污染物最終進(jìn)入土地系統(tǒng)消納的“種養(yǎng)結(jié)合”模式、污染物處理達(dá)標(biāo)排入環(huán)境的工業(yè)化處理達(dá)標(biāo)排放模式和污染物在養(yǎng)殖過程中被連續(xù)收集利用的“零排放”模式。鑒于“零排放”模式側(cè)重于養(yǎng)殖過程的精細(xì)化管理，無直接廢水排放，本文未做針對性分析。“種養(yǎng)結(jié)合”和“達(dá)標(biāo)排放”模式所使用治理技術(shù)的本質(zhì)是對常規(guī)成熟的污水處理技術(shù)進(jìn)行組合運(yùn)用，根據(jù)廢水處理達(dá)標(biāo)排放的不同需求可分為以下3類組合：

2.2.1 厭氧+土地處理技術(shù)

對畜禽養(yǎng)殖糞污進(jìn)行液固分離后，廢水進(jìn)入U(xiǎn)SR、UASB反應(yīng)器等進(jìn)行厭氧處理，產(chǎn)生的沼氣回收利用，沼液進(jìn)入農(nóng)田、濕地、氧化塘等土地系統(tǒng)進(jìn)行處理，沼渣生產(chǎn)有機(jī)肥。

該技術(shù)路線從資源綜合利用的角度，利用土地的消納能力減輕了畜禽養(yǎng)殖糞污處理的難度，具有建設(shè)及運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn)。從重慶市實(shí)際應(yīng)用效果來看，因山地丘陵地區(qū)涉及沼液提升問題，沼液輸送地形復(fù)雜、距離遠(yuǎn)的地域難以有效實(shí)施還田，導(dǎo)致養(yǎng)殖場周邊理論還田面積與實(shí)際還田效果相差較遠(yuǎn)。并且南方地區(qū)普遍雨水較多，沼液有效還田時(shí)間較短，還田沼液未經(jīng)土地充分消化就流入地表水體或下滲到地下水中，造成局部地區(qū)水環(huán)境污染。從管理上來看，由于只對沼液厭氧停留時(shí)間提出要求，并未對末端出水進(jìn)行監(jiān)測，而實(shí)際應(yīng)用中停留時(shí)間變化大，難以保持穩(wěn)定的處理效果。此外，從環(huán)境健康角度，糞污中的重金屬、抗生素和POPs等有害物質(zhì)可能通過沼液還田被作物吸收，從而威脅食品安全。

2.2.2 厭氧+好氧+土地處理技術(shù)

在厭氧+土地處理技術(shù)中增加了好氧段，并要求進(jìn)入土地處理系統(tǒng)的廢水須達(dá)到《畜禽養(yǎng)殖污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18596—2001)或《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB 5084—92)后才能進(jìn)入土地處理。該技術(shù)對土地消納面積的要求可分別減少70%和90%。

該技術(shù)路線相對厭氧+土地處理技術(shù)而言，增加了好氧處理環(huán)節(jié)，對進(jìn)入土地處理系統(tǒng)的沼液提出達(dá)標(biāo)要求，還田所需土地面積大幅減少，較厭氧+土地還田技術(shù)更便于監(jiān)督管理，還田環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)大大降低。

2.2.3 工業(yè)化處理達(dá)標(biāo)排放技術(shù)

畜禽養(yǎng)殖糞污通過預(yù)處理、物化處理、厭氧、好氧處理等工業(yè)化處理后，廢水達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978—1996)一級標(biāo)準(zhǔn)排入環(huán)境。

該技術(shù)路線適應(yīng)性廣，占地面積少，不受地理位置限制，處理效果穩(wěn)定，治污效果便于量化監(jiān)督管理。但存在建設(shè)成本高、能耗高、運(yùn)行費(fèi)用高、機(jī)械設(shè)備多、維護(hù)管理工作量大，且需要專門技術(shù)人員進(jìn)行運(yùn)行管理，對于養(yǎng)殖廢水治理而言其使用局限性較大。

2.3 重慶市養(yǎng)殖技術(shù)使用成本分析

2.3.1 建設(shè)成本分析

據(jù)統(tǒng)計(jì)，重慶市畜禽養(yǎng)殖污染治理技術(shù)的建設(shè)成本6.7～21.7萬元/噸水，其中厭氧+土地處理技術(shù)較環(huán)保部《農(nóng)村小型畜禽養(yǎng)殖污染防治項(xiàng)目建設(shè)與投資指南》[2](以下簡稱“環(huán)保部指南”)高出52.3%～71.4%，厭氧+好氧+土地處理技術(shù)和工業(yè)化處理達(dá)標(biāo)排放技術(shù)較《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(2014年新版征求意見稿)[3](以下簡稱“2014版新標(biāo)準(zhǔn)”)提出的投資成本高出15～20倍(見表1)。

表1 不同技術(shù)路線下畜禽養(yǎng)殖設(shè)施單位建設(shè)成本分析

2.3.2 運(yùn)行成本分析

厭氧+土地處理技術(shù)運(yùn)行成本為0.5元/噸水，厭氧+好氧+土地處理后達(dá)標(biāo)還田處理技術(shù)運(yùn)行成本5～20元/噸，工業(yè)化處理達(dá)標(biāo)排放技術(shù)運(yùn)行成本為15～20元/噸，按每頭豬在養(yǎng)殖周期內(nèi)排放廢水2.1噸計(jì)算，三種技術(shù)的運(yùn)行成本可折算為1.05元/出欄豬、10.5～42元/出欄豬、31.5～42元/出欄豬。

2.3.3 養(yǎng)殖行業(yè)經(jīng)濟(jì)性分析

根據(jù)市物價(jià)局對全市13個(gè)調(diào)查區(qū)縣2013年下半年生豬成本收益情況的調(diào)查結(jié)果，散養(yǎng)生豬平均每頭產(chǎn)值1 899元，總成本2 075元，仍屬于虧損狀態(tài)；規(guī)模生豬養(yǎng)殖平均每頭產(chǎn)值1 818元，總成本1 507元，利潤311元，利潤率20.6%，計(jì)入污染治理設(shè)施建設(shè)(按10年直線折舊計(jì)算)32～104元/出欄豬和運(yùn)行成本1.05～42元/出欄豬后，利潤率降為9.1%～15.3%。

2.4 國內(nèi)技術(shù)水平分析

2.4.1 達(dá)標(biāo)分析

選取CODCr、BOD5、NH3-N、SS 4個(gè)指標(biāo)，以全部達(dá)2014版新標(biāo)準(zhǔn)排放限值為依據(jù)，判斷技術(shù)水平先進(jìn)性(詳見表2)。對26種養(yǎng)殖廢水處理工藝進(jìn)行分析，僅UASB+SBR+植物塘[4]、ABR+CASS+濕地生態(tài)塘[5]、UASB+SBR+混凝沉淀[6]、厭氧+A2/O+絮凝沉淀[7]4種工藝出水CODCr、BOD5、NH3-N、SS濃度同時(shí)滿足2014版新標(biāo)準(zhǔn)排放限值要求。

表2 不同技術(shù)達(dá)新標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)數(shù)量統(tǒng)計(jì)

2.4.2 處理效果分析

對上述4種工藝技術(shù)進(jìn)出水濃度進(jìn)行分析，在CODCr為5 615～9 965 mg/L、BOD5為3 000～4 510 mg/L、NH3-N為300～1 114 mg/L、SS為1 500～5 410 mg/L下，處理效果排序?yàn)椋篈BR+CASS+濕地生態(tài)塘技術(shù)>UASB+SBR+植物塘工藝>厭氧+A2/O+絮凝沉淀工藝>UASB+SBR+絮凝沉淀工藝(詳見表3)。

2.4.3 運(yùn)行成本分析

只考慮電費(fèi)、藥劑費(fèi)、人工費(fèi)，ABR+CASS+濕地生態(tài)塘技術(shù)運(yùn)行成本可低至1.17元/噸水，UASB+SBR+絮凝沉淀工藝運(yùn)行成本為2.5元/噸水，厭氧+A2/O+絮凝沉淀工藝1.93元/噸水。

表3 4種工藝技術(shù)處理效果

3 討論

重慶市畜禽養(yǎng)殖污染治理設(shè)施單位建設(shè)成本和運(yùn)行成本普遍高于國內(nèi)平均水平，現(xiàn)有技術(shù)處理畜禽廢水達(dá)標(biāo)能力較差。原因在于重慶市畜禽養(yǎng)殖污染處理設(shè)施多采用全過程控制為主、末端治理為輔的技術(shù)路線，90%以上采用簡單厭氧+土地還田處理方式。重慶地處山地丘陵地區(qū)，采用還田模式土地面積需求大，污水還田需提升泵提升等因素造成建設(shè)成本相對較高；重慶地區(qū)土地地層較薄，土地對污染物吸納效果有限，致使大量污染物直接流向環(huán)境，造成養(yǎng)殖污染成為農(nóng)業(yè)主要污染源。環(huán)保部正在修訂2014版新標(biāo)準(zhǔn)對畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放濃度值進(jìn)行了大幅度加嚴(yán)，在此情況下，重慶市現(xiàn)有技術(shù)將不能應(yīng)對新標(biāo)準(zhǔn)的要求。

為了提升重慶市畜禽養(yǎng)殖污水處理效率，提升畜禽養(yǎng)殖廢水處理技術(shù)水平，需對重慶市現(xiàn)有處理技術(shù)進(jìn)行工藝技術(shù)優(yōu)化，并借鑒國內(nèi)其他先進(jìn)治理技術(shù)，選擇UASB+SBR+植物塘、ABR+CASS+濕地生態(tài)塘、UASB+SBR+混凝沉淀、厭氧+A2/O+絮凝沉淀等低成本、高效率的畜禽養(yǎng)殖工藝技術(shù)案例予以示范推廣，為開展畜禽養(yǎng)殖污染治理提供技術(shù)支持。

4 結(jié)語

重慶市畜禽養(yǎng)殖污水治理技術(shù)與國內(nèi)先進(jìn)技術(shù)及國家污染防治新要求都有一定差距，下一步可通過推進(jìn)規(guī)模化養(yǎng)殖、優(yōu)化現(xiàn)有技術(shù)工藝參數(shù)、圍繞國內(nèi)先進(jìn)技術(shù)方向開展探索等推動養(yǎng)殖污染治理的進(jìn)步。

[1] 重慶市環(huán)境保護(hù)局. 2013年重慶市環(huán)境統(tǒng)計(jì)公報(bào)[EB/OL]. (2014- 06- 13) [2015- 02- 15]. http://www.cq.gov.cn/publicinfo/web/views/Show!detail.action?sid=3905470.

[2] 環(huán)境保護(hù)部. 農(nóng)村小型畜禽養(yǎng)殖污染防治項(xiàng)目建設(shè)與投資指南[EB/OL]. (2013- 11- 11) [2015- 02- 15]. http://www.zhb.gov.cn/gkml/hbb/bwj/201311/t20131118_263487.htm.

[3] 環(huán)境保護(hù)部. 畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(二次征求意見稿)[EB/OL]. (2014- 03- 27) [2015- 02- 15]. http://www.zhb.gov.cn/gkml/hbb/bgth/201404/t20140401_269988.htm.

[4] 程文, 羅解, 李銳. UASB-SBR工藝在處理集約化豬場廢水工程中的應(yīng)用[J]. 安徽農(nóng)學(xué)通報(bào), 2010, 16(18): 50, 90.

[5] 鄧仕槐, 李遠(yuǎn)偉, 鄭仁宏, 等. 畜禽養(yǎng)殖廢水的混合處理工藝[J]. 環(huán)境工程, 2006, 24(4): 29- 30.

[6] 壽亦豐, 蔡昌達(dá), 林偉華, 等. 杭州燈塔養(yǎng)殖總場沼氣與廢水處理工程的技術(shù)特點(diǎn)[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù), 2002, 21(1): 29- 32.

[7] 潘碌亭, 羅華飛. 豬場養(yǎng)殖廢水處理新工藝[J]. 工業(yè)水處理, 2008, 28(2): 72- 74.

[8] 詹旭, 王翔, 高金桃. 采用ABR法處理養(yǎng)豬場廢水[J]. 工業(yè)水處理, 2013, 33(2): 80- 82.

[9] 何占飛, 茍方飛, 付永勝. 混合工藝處理豬場養(yǎng)殖廢水研究[J]. 廣東農(nóng)業(yè)科學(xué), 2011, 38(9): 171- 172.

[10] 劉茹, 宋英豪, 王煥升. 畜禽養(yǎng)殖污水污染治理現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 環(huán)境保護(hù)科學(xué), 2012, 38(4): 19- 25.

[11] 李海華, 金艷艷, 劉保, 等. HRT及有機(jī)負(fù)荷對厭氧+好氧UF組合工藝處理養(yǎng)豬場糞污的試驗(yàn)研究[J]. 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2012, 46(6): 691- 694.

[12] 林翼夫. UASB-生物接觸氧化-氧化塘工藝處理養(yǎng)豬場廢水[J]. 環(huán)境工程, 2011, 27(增刊1): 36- 37.

[13] 陳銀祥. 畜禽養(yǎng)殖廢水生物活性酶技術(shù)的應(yīng)用效果[J]. 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技, 2009(16): 228- 229.

[14] 潘涌璋, 唐紀(jì)進(jìn), 張臨蘇. 高級綜合穩(wěn)定塘處理養(yǎng)豬廢水[J]. 環(huán)境工程, 2004, 22(5): 12- 13.

[15] 陳步東, 王小佳, 衛(wèi)培, 等. 生豬養(yǎng)殖場廢水處理工程設(shè)計(jì)與運(yùn)行調(diào)試[J]. 廣東農(nóng)業(yè)科學(xué), 2010(1): 150- 154.

[16] 萬金保, 張文燕, 吳永明, 等. 豬場廢水妥當(dāng)處理工程實(shí)踐[J]. 給水排水, 2010, 36(9): 63- 65.

[17] 胡曉蓮, 王西峰, 楊民. 改良式兩段內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器處理養(yǎng)豬廢水[J]. 中國給水排水, 2010, 26(14): 71- 71, 77.

[18] 胡曉蓮, 王西峰, 劉榆強(qiáng), 等. HCR工藝在養(yǎng)豬廠廢水處理工程改造中的應(yīng)用[J]. 中國給水排水, 2010, 26(10): 110- 112.

[19] 朱建龍, 王麗亞, 鄭煒, 等. MBR工藝處理規(guī)模化畜禽養(yǎng)殖沼液的工程應(yīng)用[J]. 工程技術(shù), 2011(34): 41, 43.

[20] 楊向陽, 李君, 李布青. QIC有機(jī)廢水處理技術(shù)應(yīng)用于畜禽養(yǎng)殖廢水處理[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué), 2012, 40(7): 4113- 4114, 4117.

[21] 蔡盛, 易康, 蘇敏婷, 等. USR工藝在規(guī)模化豬場廢水處理中的應(yīng)用[J]. 江西畜牧獸醫(yī)雜志, 2011(3): 28- 30.

[22] 沈巧蓮. 吹脫-厭氧消化工藝處理養(yǎng)殖場廢水[J]. 化工時(shí)刊, 2009, 23(5): 64- 66.

[23] 林偉華, 蔡昌達(dá). CSTR-SBR 工藝在畜禽廢水處理中的應(yīng)用[J]. 環(huán)境工程, 2003, 21(3): 13- 15.

[24] 陳森, 管蓓. ABR+UASB+SBR法處理養(yǎng)牛廢水的工程應(yīng)用[J]. 安徽農(nóng)學(xué)通報(bào), 2013, 19(09): 105- 106.

[25] 王蔚知. UASB/SBR/氧化塘工藝處理養(yǎng)豬廢水[J]. 環(huán)境污染與防治, 2008, 30(4): 103- 104.

[26] 劉宇賾, 韋彥斐, 顏智勇, 等. 高濃度畜禽養(yǎng)殖廢水處理新工藝及調(diào)試運(yùn)行[J]. 家畜生態(tài)學(xué)報(bào), 2009, 30(3): 82- 85.

[27] 崔兵, 張瑋, 酈朝暉. 微生物固定化技術(shù)處理高氨氮養(yǎng)殖廢水的應(yīng)用[J]. 能源環(huán)境保護(hù), 2011, 25(1): 31- 33.

[28] 趙春娟, 李麗, 栗蘭波, 等. CSTR+UASB技術(shù)在養(yǎng)殖場沼氣工程的應(yīng)用[J]. 環(huán)境科學(xué)與管理, 2011, 36(6): 71- 73.

[29] 徐志霖, 秦普豐, 蔣敏. 化學(xué)預(yù)脫氮除磷/ABR/生物接觸氧化/人工濕地工藝處理規(guī)模化養(yǎng)殖廢水[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué), 2012, 40(11): 6754- 6755, 6822.

Comparative Study of Pollution Treatment Technology for Livestock and Poultry Breeding in Chongqing

ZHANG Zheng-ling1, HUANG Jian-sheng2, ZHANG Yi1, LIU De-shao1, ZHAO Xu-yun1, LI Jian1

(1.Chongqing Environmental Protection Bureau, Chongqing 401147, China;2.Chongqing Academy of Environmental Sciences, Chongqing 401147, China)

This study focuses on the pollution status and treatment technology for livestock and poultry breeding in Chongqing. The results show that the pollution treatment technology for livestock and poultry breeding in Chongqing is deficient, the cost is higher than the general level, and the technical reserves can not meet the new state requirements on livestock and poultry breeding. The progress of pollution treatment technology for livestock and poultry breeding should be made by promoting large-scale farming, optimizing technical parameters, and exploring domestic advanced technology. The research results can provide scientific basis and preliminary guidance for pollution control technology of livestock and poultry breeding in Chongqing.

Chongqing; livestock and poultry breeding pollution; technical comparison

2015-02-15

張正玲(1982—)，女，重慶市人，主要從事環(huán)境科技管理，E-mail：27222188@qq.com

10.14068/j.ceia.2015.03.024

X703.1

A

2095-6444(2015)03-0093-04