粪污处理与养猪业发展之我见
由于规模养殖带来的环境污染问题日益突出，已成为世界性公害，不少国家已采取立法措施，畜牧生产对环境的污染。为了从根本上治理畜牧业的污染问题，保证畜牧业的可持续发展，许多国家和地区在这方面已进行了大量的基础研究，取得了阶段性成果。本文结合曹县部分养猪场及其粪污处理设施和方式，提出改善猪场污染的措施，为促进养猪业持续、健康发展提供参考。
标签：养猪业；粪污处理；粪污还田模式 经济效益 社会效益
随着养猪业的发展，其生产规模化和工厂化程度不断提高，产生的粪污急剧增加，猪粪污已不再是难得的肥料资源，而变成了“公害”。如何治理好规模化养殖场的环境污染问题是关乎农业生态环境和居民身心健康的现实问题。
一、猪场粪尿对生态环境的污染
（一） 猪场的排污量
一般情况下，l头育肥猪从出生到出栏，排粪量850～1050kg，排尿1200～1300kg。1个万头猪场每年排放纯粪尿3万t，再加上集约化生产的冲洗水，每年可排放粪尿及污水6～7万t。目前全国约有5000头以上的养猪场1500多家，根据这些规模化养殖场的年出栏量计算，其全年粪尿及污水总量超过1亿t。由于粪水污染问题没有得到有效解决，大部分的规模化养猪场周围臭气冲天、蚊蝇成群，地下水盐含量严重超标，少数地区传染病与寄生虫病流行，严重影响了养猪业的可持续发展。
（二）猪场排泄物中的主要成分
猪粪污中含有大量的氮、磷、微生物和药物以及饲料添加剂的残留物，它们是污染土壤、水源的主要有害成分。l头育肥猪平均每1d产生的废物为5.46L，l年排泄的总氮量达9.534kg，磷达6.5kg。l个万头猪场年可排放100～161t的氮和20～33t的磷，并且每1g猪粪污中还含有83万个大肠杆菌、69万个肠球菌以及一定量的寄生虫卵等。大量有机物的排放使猪场污物中的BOD（生化需氧量）和COD（化学需氧量）值急剧上升。上述各种有害物质，如果得不到有效处理，便会对土壤和水源构成严重的污染。
猪场所产生的有害气体主要有氨气、硫化氢、二氧化碳、酚、吲哚、粪臭素。甲烷和硫酸类等，也是对猪场自身环境和周围空气造成污染的主要成分。
（三）猪场排泄物的主要危害
1、土壤的营养富积
猪饲料中通常含有较高剂量的微量元素，经消化吸收后多余的随排泄物排出体外。猪粪便作为有机肥料播撒到农田中去，长期下去，将导致磷、铜、锌及其它微量元素在环境中的富积，从而对农作物产生毒害作用，严重影响作物的生长发育，使作物减产。
2、水体污染
在谷物饲料、谷物副产品和油饼中约有60%～75%的磷以植酸磷形式存在。由于猪体内缺乏有效利用磷的植酸酶以及对饲料中的蛋白质的利用率有限，导致饲料中大部分的氮和磷由粪尿排出体外。试验表明猪饲料中氮的消化率为75%～80%，沉积率为20%～50%；对磷的消化率为20%～70%，沉积率为20%～60%。未经处理的粪尿。一部分氮挥发到大气中增加了大气中的氛含量，严重时构成酸雨，危害农作物；其余的大部分则被氧化成盐渗入地下或随地表水流入江河，造成更为广泛的污染，致使公共水系中的盐含量严重超标，河流严重污染。磷渗入地下或排入江河，可严重污染水质，造成江河池塘的藻类和浮游生物大量繁殖，产生多种有害物质，进一步危害环境。
3、空气污染
由于集约化养猪高密度饲养，猪舍内潮湿，粪尿及呼出的二氧化碳等激发出恶臭，其臭味成分多达168种，这些有害气体不但对猪的生长发育造成危害，而且排放到大气中会危害人类的健康，加剧空气污染以致与地球温室效应都有密切关系。
二、解决猪场污染的主要途径
为了解决猪排泄物对环境的污染及恶臭问题、长期以来，世界各国科学家曾研究了许多处理技术和方法，如：粪便的干处理、堆肥处理、固液分离处理。饲料化处理、佛石吸附恶臭气等处理技术以及干燥法、热喷法和沼气法处理等等，这些技术在治理猪粪尿污染上虽然都有一定效果，但一般尚需要较高的投入到目前为止，还没有一种单一处理方法就能达到人们所要求的理想效果。因此，必须通过多种措施，实行多层次。多环节的综合治理，采取标本兼治的原则，才能有效地控制和改善养猪生产的环境污染问题。
（一） 合理规划，科学选址，按照可持续发展战略确定养殖规模与布局
1、合理规划，科学选址
集约化规模化养猪场对环境污染的核心问题有两个，一个是猪粪尿的污染，另一个是空气的污染。合理规划，科学选址是保证猪场安全生产和控制污染的重要条件。在规划上，猪场应当建到远离城市、工业区、游览区和人口密集区的远郊农业生产腹地。在选址上，猪场要远离村庄并与主要交通干道保持一定距离，有些国家明确规定，猪场应距居民区2km以上；避开地下生活水源及主要河道；场址要保持一定的坡度，排水良好；距离农田、果园、菜地、林地或鱼池较近，
便于粪污及时利用。
2、根据周围农田对污水的消纳能力，确定养殖规模
目前，猪场粪污直接用于农田，实现农业良性循环是一种符合我国国情的最为经济有效的途径。这就要求猪场的建设规模要与周围农田的粪污消纳能力相适应，按一般施肥量（每667m2每茬10kg氮和磷）计算，一个万头猪场年排出的氮和磷，需至少333.33公顷年种两茬作物的农田进行消纳，如果是种植牧草和蔬菜，多次对割，消纳的粪污量可成倍增加。因此牧场之间的距离，要按照消纳粪污的土地面积和种植的品种来确定和布局。此外，猪场粪水与养鱼生产结合，综合利用，也可收到良好效果。通过农牧结合、种养结合和牧渔结合，可以实现良性循环。
3、环保意识，科学设计，减少污水的排放
在现代化猪场建设中，一定要把环保工作放在重要的位置，既要考虑先进的生产工艺，又要按照环保要求，建立粪污处理设施。国内外对于大中型猪场粪污处理的方法，基本有二：一是综合利用，二是污水达标排放。对于有种植业和养殖业的农场、村庄和广阔土地的单位，采用“综合利用’”的方法是可行的，也是生物质能多层次利用、建设生态农业和保证农业可持续发展的好途径：否则，只有采用“污水达标排放”的方法、才能确保养猪业长期稳定的生存与发展。大中型猪场一定要把污水处理系统纳入设计规划，在建场时一并实施，保证一定量的粪污存放能力，并且有防渗设施。在生产工艺上，既要采用世界上先进的饲养管理技术，又要根据国情因地制宜，比如在我国，劳动力资源比较丰富，而水资源相对反乏，在规模猪场建设上可按照粪水分离工艺进行设计，将猪粪便单独收集，不采用水冲式生产工艺，尽量减少冲洗用水，继而减少污水的排放总量。
（二）减少猪场排污量的营养措施
畜牧业的污染主要来自于猪的粪、尿和臭气以及动物机体内有害物质的残留，究其根源来自于饲料。
1、 添加合成氨基酸，减少氮的排泄量
按“理想蛋白质”模式，以可消化氨基酸为基础，采用合成赖基酸。蛋氨酸、色氨酸和苏氨酸来进行氨基酸营养上的平衡，代替一定量的天然蛋白质，可使猪粪尿中氛的排出减少50%左右。有试验证明：猪饲料的利用率提高0.l%，养分的排泄量可下降3。3%；选择消化率高的日粮可减少营养物质排泄5%；猪日粮中的粗蛋白每降低1%，氮和氨气的排泄量分别降低9%和8.6%，如果将日粮粗蛋白质含量由18%降低到15%，即可将氮的排泄量降低25%。
2、添加植酸酶，减少磷的排泄量
猪排出的磷主要因为植物来源的饲料中2/3的磷是以植酸磷和磷酸盐的形式
存在的，由于猪体内缺乏能有效利用植酸磷的各种酶，因此，植酸磷在体内几乎完全不被吸收，所以必须添加大量的无机磷，以满足猪生长所需。未被消化利用的磷则通过粪尿排出体外，严重污染了环境。而当饲料中添加植酸酶时，植酸磷可被水解为游离的正磷酸和肌醇，从而被吸收。
3、合理有效地使用饲料添加剂，减少微量元素污染
除氮和磷的污染外，一些饲料添加剂的不合理利用特别是超量使用也对猪安全生产和环境污染构成极大威胁，如：具有促进生长作用的高铜制剂和砷制剂等。
试验表明，在饲粮中添加150×10-6～200×10-6铜对仔猪生长效果显著，对中猪仍有较好效果，而在大猪则没有明显效果。铜对猪前期的促生长作用是肯定的。但如果超量使用，却会对环境污染和人畜安全带来严重后果，超剂量的铜很容易在猪肝、紧中富集。给人畜健康带来直接危害。仔猪和生长猪对铜的消化率分别只有18%～25%和10%～20%，可见，大量的铜会随粪便排出体外。因此，在猪饲粮中，除在生长前或适当增加钢的含量外，在生长后期按饲养标准添加钢即可保证猪的正常生长，减少对环境的污染。
砷的污染也不容忽视，据张子仪研究员按照美国FAD允许使用的砷制剂用量测算，一个万头猪场连续使用含砷制剂的药物添加剂，如果不采取相应措施处理粪便，5～8年后可向猪场周围排放出近1000kg的砷。
4、 使用除臭剂，减少臭气和有害气的污染
一种丝兰属植物，它的提取物的两种活性成分，一种可与氨气结合，另一种可与硫化氢气体结合，因而能有效地控制臭味，同时也降低了有害气体的污染。在日粮中加活性碳、沙皂素等除臭剂，可明显减少粪中硫化氢等到臭气的产生，减少粪中氨气量40%～50%。因此使用除臭剂是配制生态饲料必需的添加剂之一。
三、试验与实例
（一）材料与方法
1、试验材料与对象
以曹县养猪场及其粪污处理设施和方式作为调查研究对象，并选择具有代表性的猪场，采集其粪污样品作为试验材料。
2、试验时间与地点
本试验于2011年6月～2012年12月，在曹县进行调查研究，样品各项指标测定分别在曹县畜牧局和曹县职业技术学院实验室进行。
3、试验方法
1.采用走访和问卷调查的方法，调查粪污处理设施及方式。
2.根据粪污处理设施及方式大致分三种类型，即还田模式（Ⅰ，养殖场零排放模式）、厌氧发酵模式（Ⅱ，自然处理模式）、达标模式（Ⅲ），并分别选择具有代表性的猪场，采集其粪污样品进行实验室测定。
3.样品采集。每个猪场中随机选择5个采样点，分别采集5个粪污待测样品。
4.程度，确定较为合理有效的无公害化处理方法和途径。
（二）试验结果
通过走访和问卷调查显示，曹县年出栏50头以上的小规模养殖场或养殖户，绝大多数没有经过处理，而是简单堆肥或自然沉淀，将浓稠物当作肥料利用，稀液直接排放，属还田模式；年出栏10万头以上生猪的大型养殖集团基本都采用固液分离、厌氧发酵等处理，属达标模式；中等规模的养殖场采用简单厌氧发酵处理，没有经过粪污前处理系统，属厌氧发酵模式。
（三）分析与讨论
1、曹县养猪业粪污处理情况
从走访和调查结果可以看出，曹县养猪业中年出栏量50头以上的养殖场或养殖户，绝大多数没有采取一定的加工处理，而是简单堆肥或自然沉淀；中等规模养殖场采取了简单的厌氧发酵处理，没有经过粪污前处理系统；大型养殖集团基本都采用固液分离、厌氧发酵等处理。这与我国目前养殖业中粪污处理报道基本一致。其主要原因是经过加工处理，需要一定的设备，需要一些必要的技术人员，一般小型的养殖场往往没有足够的经济实力和技术经验；另一方面小型猪场缺乏环境保护意识。虽然这些猪场规模小，但数量庞大，据统计，2006年曹县有171家50头以上规模养殖场户，累计年出栏生猪319.54万头，占全县总出栏量的46.29%，可以看出粪污排放量是相当庞大的。猪场污水主要包括猪场粪尿和冲洗废水，都属于高浓度的有机废水，氨氮和AA的含量都很高。虽然通过简单还田，在一定程度上可以缓解环境污染与人畜健康的矛盾，但毕竟能力是有限的，不能从根本上解决养殖业对环境的污染问题。
2、各项测定指标
三种处理中pH均基本符合国家排放标准；在还田模式中，其余各项指标均不符合国家排放标准，而且超过了污水水质的指标要求；在厌氧发酵模式中，各项指标测定值虽然没有超过污水水质的要求，即不属于污水范畴，但仍然不符合国家排放标准；在达标模式中，各项指标测定值均符合国家排放标准。
厌氧发酵模式是对畜禽粪污采用固液分开处理，固肥，液体发酵。畜禽舍采用人工清除干粪，冲洗粪水经格栅后进入厌氧处理系统。在厌氧处理系统污水中颗粒状的无机、有机物通过厌氧消化得以降解，污水最后进入自然处理系统（氧化塘或土地处理系统等），使处理出水达到排放标准。本次试验中，虽然通过厌氧发酵模式处理，没有使各项指标降到国家排放标准，但在一定程度上使其得到了降低，说明厌氧发酵模式可以在一定程度上降低各项指标，减少环境污染。而降低指标的多少以及是否能达标，可能与其养殖场的发酵处理设备和方式有很大关系。因为中小规模的养殖场往往忽视环境污染问题，采用较为简单或规格较为粗糙的发酵设备，没有前处理系统。这与前面调查结果是相一致的。
（四）结论
1.粪污还田模式仅适用于有足够农田消纳粪尿污水的养殖场。
2.厌氧发酵模式虽然在一定程度上能降低各项指标，减少环境污染，但能否达到国家排放标准，与养殖场的发酵处理设备和方式有很大关系。
3.相对而言，达标处理模式是较为理想的一种粪污处理方式。
4.除了对粪污进行一定的加工工艺处理外，大力推广半乳甘露寡糖、EM液、沼气等，发展生态养殖是未来养殖业发展的必由之路。