江西規模奶牛場主要污染物產排研究初探

陳海洪，李翔宏，寧財，吳志勇

（江西省農業技術推廣中心，江西南昌 330046）

隨著我國奶業的不斷發展，奶牛養殖已經走向規模化、集約化模式發展，已然成為我國奶業的主力軍。但一些奶牛場養殖方式落后，規模化奶牛養殖場糞污排放量大，集約化奶牛養殖場糞污處理技術較低，糞污綜合治理鏈條不完備的現象，或將制約奶牛養殖業可持續發展。筆者對奶牛場糞污主要污染物產排情況進行初步探究，并對相關問題進行分析，為規模化奶牛養殖場糞污資源化利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 監測地點

選擇位于南昌市西南約20km的新建區某奶牛場內。該場常年存欄荷斯坦奶牛120余頭，場內產生的干糞采用堆漚發酵，用于農家肥，尿及沖欄污水厭氧發酵后，排入沼液貯存池貯存利用。

1.2 時間與方法

于秋（2018年8月29～31日）、冬（2018年11月28～30日）、春（2019年2月27日～3月1日）、夏（2019年5月29～31日）四個季節分別對奶牛場糞污進行采樣，將新鮮糞便、發酵糞便、污水等樣品送廣電計量檢測（湖南）有限公司檢測COD、氨氮、總氮、總磷等含量。

1.3 飼養管理

整個監測過程飼養管理為常規飼養管理一致。

1.4 污水產生量及采樣方法

在奶牛場污水總出口槽處安裝流量計，連續3d記錄場內污水產生量。污水采樣點垂直水面下5～30cm處，污水池內在對角線上選擇不少于3個位置進行采樣，攪拌均勻后采集瞬時水樣，將多點污水樣品混合制成混合樣；污水排水管采用流量比例采樣，將同一采樣點采集的污水樣品混合制成混合樣。采樣時，先用采樣水蕩洗采樣器與水樣容器2～3次，然后再將水樣采入容器中，貼好標簽。每個監測點每次采集2個樣品，每個樣品容積1L，用H2SO4調節pH值到2以下，1個測定指標，1個備份。采樣時，將pH計及溫度計浸入水面以下5cm，讀數穩定后記錄pH值。

1.5 糞便采樣方法

糞便采樣點分別由底部自下而上每20cm取樣1次，每次采樣約500g，裝入樣品混合盆中，混勻后采用四分法采樣1kg；每次采3份樣品，1份用于含水率的測定，另2份按每100g樣添加10mLH2SO4進行現場固定處理，處理后1份用于測定其它指標，1份備份，填寫好樣品標簽。

1.6 樣品測定

供試樣品糞便含水率采用土壤水分測定法，全氮、全磷、有機質采取有機肥料測定法；污水量采用流速儀法，氨氮采取蒸餾-中和滴定法測定，總氮采取堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法測定，總磷采取鉬酸銨分光光度法測定，COD采取重鉻酸鹽法測定，pH采取玻璃電極法測定。

1.7 數據分析

運用Excel2007軟件進行數據整理，采用SPSS22.0軟件進行方差分析，組間顯著性差異檢驗采用LSD、Duncan法進行比較，數據用平均值±標準差表示。

2 結果與分析

2.1 糞便

2.1.1 不同季節奶牛鮮糞與堆糞中各種物質含量。從表1-1至1-4可以得出，四個季節奶牛新鮮糞與堆肥發酵糞的全氮、全磷、銨態氮含量比較穩定，但在含水率方面春季的鮮糞與堆糞對比差異顯著(P＜0.05)，而有機質含量冬季堆糞與鮮糞對比降低了35.87%，呈差異極顯著(P＜0.01)。

表1 -1春季奶牛鮮糞與堆糞中各種物質含量 %

表1 -2夏季奶牛鮮糞與堆糞中各種物質含量 %

表1 -3秋季奶牛鮮糞與堆糞中各種物質含 %

表1 -4冬季奶牛鮮糞與堆糞中各種物質含量 %

2.1.2 不同季節奶牛鮮糞中有機物質含量。從表2可以發現，四個季節奶牛鮮糞中全磷含量比較穩定。但奶牛鮮糞含水率方面全年呈遞減趨勢，冬季與其他三季相比差異極顯著(P＜0.01)；全氮含量春季與冬季相比差異極顯著(P＜0.01)；有機質方面夏季與冬季相比差異顯著(P＜0.05)；銨態氮方面夏、秋、冬季之間對比差異極顯著(P＜0.01)。

表2 不同季節奶牛鮮糞中各種物質的含量 %

2.1.3 不同季節奶牛堆糞中各種物質含量。從表3可以發現，四個季節奶牛堆肥發酵糞中有機質含量比較穩定。但奶牛堆糞中含水率方面秋季的與春、夏季對比分別下降了20.74%、23.64%，呈差異極顯著(P＜0.01)；全氮含量春季的與秋冬季相比差異顯著(P＜0.05)；全磷含量秋、冬季與春季相比差異顯著(P＜0.05)；銨態氮含量秋季的與夏季相比下降了66.67%，呈差異極顯著(P＜0.01)。

表3 不同季節奶牛發酵糞中各種物質的含量 %

2.2 污水

2.2.1 規模奶牛場不同季節污水產生量。從表4可以發現，奶牛場污水量四季呈遞減趨勢，春季最多冬季最少，夏季、冬季污水量與春季相比分別下降了9.84%、24.69%，春季污水量與夏、冬季之間相比差異極顯著(P＜0.01)。

表4 奶牛場不同季節污水產生量 m3/d

2.2.2 規模奶牛場春季污水處理前后水質分析。從表5可以發現，奶牛場春季污水處理前后的電導率（EC）呈遞減趨勢，pH值堿性減弱，化學需氧量（COD）比較穩定。在春季，發酵池、氧化塘的pH值與原水的pH值相比差異極顯著(P＜0.01)；氨氮含量發酵池、氧化塘的與原水相比差異顯著(P＜0.05)；總氮含量發酵池、氧化塘的與原水相比差異極顯著(P＜0.01)；總磷含量氧化塘的與原水相比差異極顯著(P＜0.01)。

表5 規模奶牛場春季污水處理前后水質分析 us/cm、mg/L

2.2.3 規模奶牛場夏季污水處理前后水質分析。從表6可以發現，奶牛場夏季污水處理前后的化學需氧量（COD）、總氮含量、總磷含量呈遞減趨勢，電導率（EC）比較穩定。夏季發酵池、氧化塘的pH值與原水pH值相比均存在差異顯著(P＜0.05)；化學需氧量（COD）、氨氮含量、總氮含量三方面氧化塘與發酵池均存在差異極顯著(P＜0.01)，分別下降了88.40%、56.65%、59.48%；氧化塘污水中的總磷含量與原水相比下降了73.90%、與發酵池的相比下降了73.53%，均存在差異極顯著(P＜0.01)。

表6 規模奶牛場夏季污水處理前后水質分析 us/cm、mg/L

2.2.4 規模奶牛場秋季污水處理前后水質分析。從表7可以發現，奶牛場秋季污水處理前后中化學需氧量（COD）、氨氮含量、總氮含量呈遞減趨勢，三個指標氧化塘與原水相比分別降低了63.36%、18.53%、46.22%，電導率（EC）比較穩定。在秋季，發酵池污水的pH值與原水的pH值相比差異極顯著(P＜0.01)；總磷含量發酵池與原水的相比差異顯著(P＜0.05)。

表7 規模奶牛場秋季污水處理前后水質分析 us/cm、mg/L

2.2.5 規模奶牛場冬季污水處理前后水質分析。從表8可以發現，奶牛場冬秋季污水處理前后中化學需氧量（COD）、氨氮含量、總氮含量呈遞減趨勢，氧化塘的與原水相比分別降低了71.92%、53.81%、52.06%。在冬季發酵池、氧化塘污水的pH值與原水的pH值相比差異顯著(P＜0.05)；電導率（EC）方面氧化塘的與原水相比差異顯著(P＜0.05)；發酵池、氧化塘的化學需氧量（COD）與原水相比分別下降了70.86%、71.92%，分別呈現差異極顯著(P＜0.01)；氧化塘的氨氮含量、總氮含量與發酵池的相比分別下降了35.77%、32.11%，分別呈現差異極顯著(P＜0.05)；總磷含量發酵池的與原水、氧化塘的相比分別呈現差異顯著(P＜0.05)。

表8 規模奶牛場冬季污水處理前后水質分析 us/cm、mg/L

2.2.6 規模奶牛場不同季節污水原水水質分析。從表8可以發現，奶牛場冬季污水處理前后中化學需氧量（COD）、氨氮含量、總氮含量呈遞減趨勢，氧化塘的與原水相比分別降低了71.92%、53.81%、52.06%。在冬季發酵池、氧化塘污水的PH值與原水的PH值相比差異顯著(P＜0.05)；電導率（EC）方面氧化塘的與原水相比差異顯著(P＜0.05)；發酵池、氧化塘的化學需氧量（COD）與原水相比分別下降了70.86%、71.92%，分別呈現差異極顯著(P＜0.01)；氧化塘的氨氮含量、總氮含量與發酵池的相比分別下降了35.77%、32.11%，分別呈現差異極顯著(P＜0.05)；總磷含量發酵池的與原水、氧化塘的相比分別呈現差異顯著(P＜0.05)。

從表9可以發現，奶牛場四季污水原水的化學需氧量（COD）比較穩定，夏季污水原水的有機物質含量為一年中最高值。夏季PH值與春季pH值相比差異顯著(P＜0.05)；電導率（EC）方面秋、冬季與春季相比差異極顯著(P＜0.01)；氨氮含量冬季與春季相比差異顯著(P＜0.05)；總氮含量春季與秋、冬季相比差異顯著(P＜0.05)；總磷含量夏季與春、秋、冬季相比分別呈現差異極顯著(P＜0.01)。

表9 奶牛場不同季節污水原水的水質分析 us/cm、mg/L

2.2.7 規模奶牛場不同季節發酵池的水質分析。從表10可以發現，奶牛場發酵池中水春季的pH值與夏季的相比差異極顯著(P＜0.01)，夏季水中的有機物質含量為一年中最高值。一年中，電導率（EC）方面春季與秋、冬季的相比分別呈現差異極顯著(P＜0.01)；化學需氧量（COD）方面秋、冬季的與春季的相比差異顯著(P＜0.05)，與夏季的相比差異極顯著(P＜0.01)；氨氮含量、總氮含量夏季的與春、秋、冬季的相比分別呈現差異極顯著(P＜0.01)；總磷含量夏、秋、冬季三者之間相比呈現差異極顯著(P＜0.01)。秋季發酵池中的化學需氧量（COD）、氨氮含量、總氮含量、總磷濃度與夏季相比下降了95.32%、77.17%、75.39%、90.26%。

表10 奶牛場不同季節發酵池的水質分析 us/cm、mg/L

2.2.8 規模奶牛場不同季節氧化塘的水質分析。從表11可以發現，奶牛場氧化塘中的pH值冬季與春、夏季相比差異極顯著(P＜0.01)，夏季與秋、冬季相比差異極顯著(P＜0.01)；電導率（EC）方面春季與夏、秋、冬季相比差異極顯著(P＜0.01)；化學需氧量（COD）方面夏季的與冬季相比差異顯著(P＜0.05)，與秋季相比差異極顯著(P＜0.01)；氨氮含量在夏、秋、冬季三者之間相比差異極顯著(P＜0.01)；總氮含量在全年春、夏、秋、冬四季之間相比差異極顯著(P＜0.01)；總磷含量秋、冬季與春、夏季分別相比差異極顯著(P＜0.01)。氧化塘中的化學需氧量、氨氮含量、總氮含量、總磷含量秋季與夏季相比下降了65.01%、54.72%、47.97%、78.57%。

表11 奶牛場不同季節氧化塘的水質分析 us/cm、mg/L

3 結論

3.1 糞污產生情況

奶牛糞污產生量與季節（天氣）、飼料飼喂量、飼喂方式、個體重量等均有較大的相關性。本監測液體污染物主要為牛舍內尿液、沖欄、飲用水和奶廳廢水匯集的污水。該奶牛場污水量四季的排序為春＞夏＞秋＞冬，呈遞減趨勢。污水原水池取樣檢測后發現各種指標如電導率、化學需氧量、氨氮、總氮、總磷含量表現為夏季為一年中最高值的特點。這與賈樹云在微氣象學法實地測定養殖場氨排放研究結果一致[1]，林志對肉牛場氨排放的研究也表明白天氨揮發量高于夜間[2]，且氨的日排放與溫度呈正相關。

本監測固體污染物主要是糞便。經對該場鮮牛糞樣本中含水率、全氮、全磷、有機質、銨態氮等檢測結果顯示；全氮含量春季排放量最大；有機質排放量夏季最少，這與史鵬飛對奶牛場排污系數的測定實驗結果相一致[3]；銨態氮方面在全年中春、夏季排放量較高，這可能與奶牛生物特性以及春、夏季糞便產生量有關。

3.2 糞污排放情況

規模奶牛場排出的污水通過發酵池、氧化塘兩級處理后各物質的濃度有不同程度的降低，處理后污水中COD、氨氮和總磷的濃度仍遠遠高于《畜禽養殖業污染物排放標準》(GB18596-2001)規定的排放標準[4]，分別是規定排放量的2.87倍、1.59倍和4.48倍。另外從表10、表11數據中發現，秋季發酵池中的化學需氧量（COD）、氨氮含量、總氮含量、總磷濃度與夏季相比下降了95.32%、77.17%、75.39%、90.26%，秋季氧化塘中的化學需氧量（COD）、氨氮含量、總氮含量、總磷含量與夏季相比下降了65.01%、54.72%、47.97%、78.57%，應與當地溫度、濕度、降雨量有關。

污水通過發酵池、氧化塘兩級處理后各有機物質濃度有不同程度的降低。其中，經發酵池處理后污水中pH比處理前分別下降了14.58%、3.59%、11.02%、1.39%;經氧化塘處理比前一級分別下降了74.17%、40.24%、40.68%、56.89%。但經兩級處理后污水中處理后污水中COD、氨氮和總磷的濃度仍遠遠高于《畜禽養殖業污染物排放標準》(GB18596-2001)規定的排放標準[4]，所以僅僅靠發酵、氧化處理奶牛場污水仍難以達到排放標準。

本奶牛場牛糞發酵堆肥的有機質含量四季排序為春＞夏＞冬＞秋，冬季發酵糞與鮮糞對比降低了35.87%。牛糞發酵堆肥過程中全氮、銨態氮的含量均表現為春、夏季高于秋、冬季，其主要受牛糞堆體溫度、pH等疊加影響。這與周談龍試驗結果一致[5]，在春夏兩季，奶牛場COD、氮、磷、銅、鋅和氨氮排污系數要高于秋冬兩季。特別在夏季，各種病原和寄生蟲等活動頻繁，污水中病原微生物、寄生蟲卵及孳生的大量蚊蠅，加速環境中病原種類增多，數量增大，各種有害昆蟲孳生、細菌繁殖，造成人、畜傳染病和寄生蟲病的發病率上升，直接影響到奶牛場衛生防疫。