兩個生豬養(yǎng)殖場液體糞污資源化利用典型案例分析

袁雪波，王 祥，李家華，楊雪寒，曹 林，陳永軍，李紅偉，李俄然，孔凡勇

（1.紅河哈尼族彜族自治州農(nóng)民科技教育培訓中心，云南 蒙自 661199；2.蒙自市農(nóng)業(yè)技術推廣中心，云南 蒙自 661199；3.元陽縣畜牧技術推廣站，云南 紅河哈尼族彜族自治州 662400；4.紅河哈尼族彜族自治州畜牧技術推廣站，云南 蒙自 661199）

畜禽養(yǎng)殖污染作為主要的農(nóng)業(yè)污染源，嚴重地威脅水環(huán)境安全，同時制約著畜牧業(yè)的良性、健康發(fā)展。據(jù)第一次全國污染源普查公報，我國農(nóng)業(yè)源化學需氧量（COD）、總氮和總磷排放量分別為1 324.09萬噸、270.46萬噸和28.47萬噸，分別占全國COD、總氮和總磷排放量的43.7%、57.2%和67.3%；畜禽養(yǎng)殖業(yè)糞便產(chǎn)生量2.43億噸，尿液產(chǎn)生量1.63億噸，畜禽養(yǎng)殖化學需氧量（COD）、總氮和總磷排放量分別為1 268.26萬噸、102.48萬噸和16.04萬噸，分別占農(nóng)業(yè)污染源總排放量的95.8%、37.9%和56.3%，占全國總COD、總氮和總磷排放量的41.9%、21.7%和37.9%[1]。畜禽糞污是指畜禽養(yǎng)殖過程產(chǎn)生的糞便、尿液和污水的總稱[2]。實際生產(chǎn)中，大多數(shù)畜禽固體糞污通常采用堆肥發(fā)酵后還田利用或加工成有機肥利用，少部分經(jīng)過無害化處理后作為飼料、基質等利用，生產(chǎn)工藝、處理難度和利用方式相對液體糞污簡單易行。而易造成環(huán)境污染，處理難度大、處理成本高的是尿液和污水（液肥）。2015年全國規(guī)模化畜禽養(yǎng)殖糞污產(chǎn)生量3.834×109噸，其中新鮮糞便6.36×108噸，尿液5.65×108噸，污水2.633×109噸[3]，尿液和污水占糞污量的83.41%。畜禽養(yǎng)殖污水已成為與工業(yè)廢水和生活污水一樣的污染源，其污染負荷甚至超過工業(yè)廢水和生活污水的總和，很大程度上危害了大氣、水體、土壤和生物，破壞了區(qū)域生態(tài)環(huán)境，以及地表水體和地下水水質安全[4]。文章總結、分析了紅河州生豬養(yǎng)殖場液體糞肥資源化利用的2個典型案例，旨在為解決生豬養(yǎng)殖中如何資源化利用液體糞污提供參考。

1 案例1：就地就近“種養(yǎng)結合，水肥一體化”資源化利用案例

1.1 基本情況

紅河州元陽縣某農(nóng)業(yè)開發(fā)有限公司生豬養(yǎng)殖場結合當?shù)貧夂?、環(huán)境、資源等條件，探索出“生豬-全量糞污-香蕉”種養(yǎng)結合，水肥一體化糞污資源化利用模式，取得較好的經(jīng)濟效益、生態(tài)效益、社會效益。

1.1.1 地區(qū)特點

（1）地理信息。公司養(yǎng)豬場位于紅河州元陽縣馬街鄉(xiāng)麒麟臺村委會大皮甲村，地處東經(jīng)102°04'～102°51'、北緯23°09'～23°7'，屬亞熱帶季風氣候，日照充足，年最高氣溫44.5 ℃，最低氣溫10 ℃，年均降雨量700毫米。

（2）土壤特性。以紅壤土為主，黃色赤紅壤土，酸性結晶巖類，pH 6.9，有機質23.1毫克/千克，堿解氮90.5毫克/千克，有效磷30.4毫克/千克，速效鉀265毫克/千克。適宜種植熱帶經(jīng)濟作物。

1.1.2 作物特點 養(yǎng)殖場周邊主要作物為香蕉，種植面積為3 200畝（1畝≈666.67米2）。

1.1.3 養(yǎng)殖概況 生豬養(yǎng)殖場位于香蕉林地內(nèi)，存欄基礎母豬250頭、種公豬10頭，年出欄肥育豬4 000頭（圖1）。

圖1 養(yǎng)殖場全景

1.2 糞污處理技術

豬舍糞便、尿液、污水全部收集于舍外糞污沉淀池，沉淀池液體經(jīng)過孔徑為1～1.5厘米過濾網(wǎng)進入發(fā)酵池（三級），發(fā)酵池液體經(jīng)過孔徑為0.5～1厘米過濾網(wǎng)后進入清流池，清流池液體運輸?shù)讲煌瑓^(qū)域配兌池，按照一定比例與清水混合后，通過泵、PVC管輸送到香蕉基地進行滴灌或噴灌（圖2）。

圖2 糞污處理流程

1.3 液體糞肥還田技術

養(yǎng)殖場年產(chǎn)糞污10 390噸，其中固體糞污1 590噸、液體糞污8 800噸。固體糞污經(jīng)過2～3個月堆肥發(fā)酵，就地就近施用于香蕉林地；液體糞污經(jīng)過無害化處理后，通過滴灌裝置（泵、PVC管）施用于香蕉林地。

1.3.1 配套土地面積測算 按照《畜禽糞污土地承載力測算技術指南》，以糞污中的總氮、總磷濃度測算畜禽液體糞污還田量和化肥減施量，按照糞肥占施肥60%比例，以氮計，理論上需要還田面積478.2畝（表1—表3）。

表1 液肥成分

表2 香蕉的養(yǎng)分需求

表3 養(yǎng)殖場肥力供給水平

1.3.2 還田設施設備 養(yǎng)殖場通過泵、PVC管將液肥輸送到不同區(qū)域田間貯液池，再通過PVC管網(wǎng)布局于每株香蕉樹根部，進行滴灌或噴灌（圖3—圖8）。

圖3 糞污收集沉淀池

圖4 糞污收集發(fā)酵池

圖5 清流池

圖6 污水清水配兌池

圖7 液肥輸送管網(wǎng)

圖8 香蕉根部滴灌或噴灌

1.3.3 施肥措施 每月施液肥1次，年施12次，每次施用量15千克/株。

預處理：待施用的液體糞肥作為基肥施用不需要稀釋，直接田間施用。日常施肥按照糞污液肥∶清水（1∶3）施用。

施用量：每月滴灌1次，每次15千克/株，年需要180千克/株，按30%液肥計算，年需要液肥54千克/株，香蕉基地有3 200畝，35.2萬株，年可消納液肥19 008噸。豬場年提供液肥8 800噸，通過水肥一體化系統(tǒng)，完全實現(xiàn)了糞污資源化利用。

施用方法：在不同的區(qū)域布局清污配兌池，利用壓差或泵將液肥通過PVC管網(wǎng)輸送到每株香蕉根部進行滴灌或噴灌。

配施化肥：除施用液肥外，補施復合化肥220千克/畝。

1.4 技術效果

1.4.1 經(jīng)濟效益

（1）節(jié)肥：通過施用全量液肥，每株香蕉復合肥施用量由5千克降到2千克，減少60%化肥量，畝均年減少化肥量330千克，節(jié)約支出1 320元/畝。

（2）增產(chǎn)：通過滴灌或噴灌全量糞肥，香蕉產(chǎn)量由年均畝產(chǎn)1 500千克提高至2 000千克，畝均增產(chǎn)500千克，提高產(chǎn)量33%，按照現(xiàn)行價計算，畝均增加收入1 750元。

（3）提質：施用液肥后，香蕉品質顯著提高，延長生長周期1～2倍，香蕉單價提高0.5元/千克，畝均增收250元。

（4）降低人工成本：通過滴灌或噴灌系統(tǒng)，人工成本由15個工/畝降到6個工/畝，減少人工成本900元/畝。

（5）節(jié)水：通過滴灌或噴灌系統(tǒng)，較溝渠澆灌節(jié)水70%以上。

以上減少支出、增加收入共4 220元/畝。

1.4.2 生態(tài)效益 “一減一節(jié)一改”：施用糞污液肥，減少60%化肥量，節(jié)水70%，改良土壤、培肥土質、增加有機質。

1.4.3 社會效益 施用液肥，在節(jié)支、增產(chǎn)、增收的基礎上，實現(xiàn)了化肥減量，減少了農(nóng)業(yè)面源污染。

2 案例2：異地“種養(yǎng)結合，水肥一體化”資源化利用案例

2.1 基本情況

紅河州蒙自市某農(nóng)牧發(fā)展有限公司生豬養(yǎng)殖場位于蒙自市草壩鎮(zhèn)，根據(jù)養(yǎng)殖場特殊的地理位置、環(huán)境條件，公司與周邊果蔬基地簽訂糞污資源化利用協(xié)議，探索出了一條糞污場內(nèi)無害化處理、異地資源化利用的模式。

2.1.1 地區(qū)特點

（1）地理信息。養(yǎng)殖場位于蒙自市草壩鎮(zhèn)新溝村，海拔1 260米，屬低緯高原，亞熱帶氣候，年均氣溫18.6 ℃，多年平均無霜期350天。

（2）土壤特性。土壤為水稻土，pH 6.3，有機質33.7毫克/千克、堿解氮86.9毫克/千克、有效磷25.4毫克/千克。適宜多種農(nóng)作物生長。

2.1.2 作物特點

（1）作物類型：主要大田作物有大棚蔬菜、葡萄、枇杷等。

（2）種植特點：大棚蔬菜一年2～3季，不同作物間輪種，水果四季種植。

2.1.3 養(yǎng)殖情況 公司飼養(yǎng)品種有杜洛克、長白、大約克純種，長大二元母豬，杜長大三元商品豬，常年存欄母豬850頭，年出欄生豬1.52萬頭。

2.2 糞污處理技術

養(yǎng)殖場內(nèi)雨污分流，雨水收集作場內(nèi)綠化用。干清糞工藝，糞污經(jīng)過干濕分離后，糞便堆肥發(fā)酵，出售給周邊果蔬基地施用；液體糞污由暗管排到污水收集池，用吸糞車運輸?shù)疆惖毓呋刭A液池貯存，通過田間首部系統(tǒng)進行噴灌或滴灌（圖9）。

圖9 糞污處理流程

2.3 液體糞肥還田技術

養(yǎng)殖場年產(chǎn)糞污15 920噸，其中固體糞污3 020噸、液體糞污12 900噸。

2.3.1 配套土地面積測算 請見表4—表6數(shù)據(jù)。

表4 液肥成分

表5 番茄、黃瓜的養(yǎng)分需求

表6 養(yǎng)殖場肥力供給水平

2.3.2 還田設施設備 養(yǎng)殖場經(jīng)過堆肥發(fā)酵無害化處理后的固體糞污，銷售給周邊果蔬種植基地施用；液體肥污由吸糞車運輸?shù)讲煌N植基地貯液池貯存，根據(jù)不同作物水肥需要，通過首部系統(tǒng)（水泵、過濾、液肥與清水混合、管網(wǎng)）進行噴灌或滴灌（圖10—圖16）。

圖10 養(yǎng)殖場污水收集池

圖11 液肥運輸車

圖12 田間貯液池

圖13 首部系統(tǒng)

圖14 大棚蔬菜

圖15 大棚番茄

圖16 田間液肥貯存池與清水配兌池

2.3.3 施肥措施

（1）預處理：待施用的液體糞肥作為基肥施用不需要稀釋，直接田間施用。

（2）施用液肥量：一季種植，施用液肥夏季8次、冬季12次；液肥∶清水比1∶3，每次施用肥水1.5噸，即：500千克液肥/畝+1 000千克清水/畝。

（3）施用液肥方法：在不同的區(qū)域布局液肥貯存池、清污配兌池，利用首部系統(tǒng)通過PVC管網(wǎng)輸送到蔬菜大棚進行滴灌或噴灌。

（4）配施化肥量：除了液肥外，還需要施用三元復合肥10千克/畝（夏季6次、冬季10次）。

2.4 技術效果

2.4.1 經(jīng)濟效益

（1）提高產(chǎn)量增加收入。大棚種植番茄、黃瓜施用液肥后較施用化肥提高產(chǎn)量1 0%～1 5%，按照現(xiàn)行價計算，增加收入1 400～2 100元/畝。

（2）節(jié)支增效。施用液肥后，每畝減少化肥施用量20千克，節(jié)支80元/畝。較日常減少施用水20%。

2.4.2 生態(tài)效益

（1）減化肥：實踐證明，通過施用液肥，減少10%以上的化肥施用量，改善了土壤理化性質，增加土壤有機質，疏松土壤，促進土壤團粒結構結成，增加土壤保水保肥能力。

（2）節(jié)水：施用液肥后，在土壤表面形成一層有機質，可降低土壤表層水分的蒸發(fā)，節(jié)約用水量，較常規(guī)種植節(jié)水20%。

2.4.3 社會效益 施用液肥，在節(jié)支、增產(chǎn)、增收的同時，實現(xiàn)了化肥減量，減少了農(nóng)業(yè)面源污染。

3 討論

3.1 液體糞污處理難度大、成本高。生豬養(yǎng)殖中產(chǎn)生的液體糞污，由于產(chǎn)生量大，處理、運輸成本高，成為生豬養(yǎng)殖污染環(huán)境的一大隱患。2019年，紅河州生豬養(yǎng)殖共產(chǎn)生糞污809.99萬噸。其中：糞便量161.78萬噸、液體量648.21萬噸，液體量占糞污量的80.02%[4]。周建雄等[4]在紅河州總結推廣了10種豬糞污資源化利用模式，固體糞污大多采用堆肥發(fā)酵或有機肥方式處理、還田利用。而液體糞污主要采用3種模式處理：一是儲液池厭氧或有氧發(fā)酵，就地或異地還田利用；二是狐尾藻氧化塘處理，處理后的出水水質達到《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標準》（GB 18596—2001），可直接排放或消毒處理后回收利用[5]；三是膜生物反應器（MBR）處理，達標排放或消毒后回收利用。狐尾藻氧化塘處理前期投資大，后期維護、管理技術要求高；膜生物反應器（MBR）處理，投資大、運行成本高（處理1噸污水成本為7～8元）。實踐證明，儲液池厭氧或有氧發(fā)酵后，就地或異地還田利用是簡單、易行、成本低的污水處理模式。

3.2 種養(yǎng)不結合、畜地不平衡，是當前生豬養(yǎng)殖面臨的環(huán)保難題。傳統(tǒng)生豬養(yǎng)殖大都集中在農(nóng)區(qū)，周邊有足夠的土地來消納糞污。但隨著規(guī)?；?、集約化程度的提高，生豬養(yǎng)殖往城郊結合帶轉移，養(yǎng)殖與種植開始脫鉤，養(yǎng)殖場與種植基地的距離增大，糞污難以運輸?shù)睫r(nóng)田利用。因此，養(yǎng)殖場的選址，應遵循“種養(yǎng)結合、畜地平衡”的原則，充分考慮環(huán)境承載能力，兼顧市場需求、效益及污染排放治理[6]。

3.3 就地就近或異地種養(yǎng)結合，水肥一體化糞污資源化利用效益明顯。從紅河州兩個就地就近或異地種養(yǎng)結合，水肥一體化液肥資源化利用典型案例分析，均取得了增產(chǎn)、提質、增效的經(jīng)濟效益，取得了減化肥、節(jié)水、提高土壤有機質含量的生態(tài)效益，取得了減少農(nóng)業(yè)面源污染的社會效益?？紤]到液體糞肥運輸、儲存、施用等成本問題，建議異地液體糞肥資源化利用，以養(yǎng)殖場周邊半徑10千米內(nèi)為宜。

4 結論

儲液池厭氧或有氧發(fā)酵，種養(yǎng)結合、畜地平衡，水肥一體化糞污資源化利用，是解決生豬養(yǎng)殖液體糞污的較佳模式。