生猪粪污的治理模式选择与处理优化建议

陆岐楠　曲晓睿　石李陪

摘要：畜禽养殖业污染是环境污染的主要来源之一。农牧结合被认为是解决畜禽养殖业污染的有效途径，但是规模化畜禽养殖使得我国畜禽粪便排放密度增加，配套耕地却没有随之同比增加，配套土地规模与养殖规模不匹配的矛盾制约了农牧结合治污效果的发挥。基于对河南省23家生猪养殖企业和1处养殖集中区的实地调研，研究发现，根据匹配土地规模，选择不同的畜禽粪污处理模式是解决该矛盾较为现实的路径。在生猪粪污处理过程中，对于固体粪便的处理较为单一，而对于污水处理模式的差异较大。污水处理的能耗和环境的影响均最大，是粪污处理过程中的难点和重点。

关键词：畜禽粪污治理；农牧结合；配套耕地规模；沼气工程

中图分类号： X713文献标志码：

文章编号：1002-1302（2017）16-0264-04

收稿日期：2016-09-16

作者简介：陆岐楠（1992—），男，江苏高邮人，博士，主要从事农业经济研究。E-mail：luqinan@ruceducn。

通信作者：曲晓睿，博士，主要从事土地经济研究。E-mail：quxiaorui@ruceducn。

随着我国畜禽养殖总量和养殖场规模的不断扩大，畜禽粪污的产生量不断增加。据统计，全国每年产生38亿t畜禽粪污。2014年我国规模畜禽养殖化学需氧量和氨氮排放量分别为1 049万t和58万t，占当年全国总排放量的45%和25%，占农业源排污总量的95%和76%；全国共有24个省份的畜禽养殖场（小区）和养殖专业户化学需氧量排放量占到本省农业源排放总量的90%以上。畜禽养殖行业实践和国外经验表明，种植和养殖结合是解决环保压力的有效途径。农牧结合将粪便变为有机肥，减少了畜禽养殖污染，实现了粪污的资源化利用。政府也鼓励和支持采取种植和养殖相结合的方式消纳利用畜禽养殖废弃物，《畜禽规模养殖污染防治条例》《农业部关于打好农业面源污染防治攻坚战的实施意见》都鼓励因地制宜开展畜禽污染防治，并优先考虑畜禽粪便的综合利用。

但是，规模化畜禽养殖使得我国畜禽粪便排放密度增加，配套耕地却没有随之同比增加，原有配套的土地难以消耗高密度的畜禽粪便，进而对环境造成严重的威胁。过去畜牧业主要分布在农区，分散经营、饲养量小，一般实行种养结合，耕地能够有效地消耗畜牧业产生的排放物。随着现代畜牧业的发展，为了节约成本，实现规模收益，畜禽养殖业逐渐转变为规模化、集约化经营。我国人口密集，农田土地管理分散、农户拥有的土地面积小，达不到大面积消解利用粪污的要求。因此，养殖场的规模化与集约化趋势使得周边环境常常产生过饱和现象，消纳粪污的土地面积远不能满足畜牧业发展的要求。我国东部经济发达地区的畜禽养殖规模最大，其次是中部地区，再次是西南地区[3-4]。

就省级层面而言，畜禽养殖业较为发达的省份主要有河北省、山东省、河南省、广东省等，其中，河北省距离首都近，环境保护措施较为严格，畜禽粪便污染相对较轻；山东省和广东省经济较为发达，有充足的资金建设配套设施处理畜禽粪便污染。河南省畜牧业规模大，发展历史悠久，而且是传统的农业大省，经济发展水平相对较低，畜禽养殖业排放的废弃物对环境造成的污染较大[5]。

配套土地规模与养殖规模不匹配的矛盾，是当下畜牧污染治理亟需解决的关键问题。如果该问题得不到解决，将严重制约农牧结合的顺利开展，并大幅降低环境效益和经济效益。本研究对河南省23家不同规模的生猪养殖企业和1处养殖集中区进行实地调研，通过案例分析如何根据配套的耕地规模，选择合适的粪污处理方式，以期为生猪养殖企业选择合适的治污模式提供借鉴。

1河南省生猪粪污排放现状

河南省地处黄淮海平原，一直以来是农业大省，种植业和畜牧业发展历史悠久；同时，河南省内交通发达，为养殖业的发展提供了有利条件。作为畜牧业大省，河南省的畜禽养殖规模在全国处于领先水平，作为主要畜禽品种的生猪更是河南省畜禽养殖业发展的重中之重。

112013年河南省生猪粪便排放和污染情况

2013年河南省各市（县）生猪粪便排放量和污染量差别较大，其中驻马店市猪粪便排放量最大，为1 43919万t，是排放量最小城市（巩义市）的34倍。驻马店市猪粪便污染量为33493万t，巩义市、滑县、长垣县的猪粪便污染量均为 10万t左右。驻马店市是河南省生猪养殖规模最大的城市，长垣县生猪养殖规模最小。由此可知，猪粪便排放是河南省重要污染源，生猪粪便排放量和污染量主要受生猪养殖规模的影响，生猪粪便排放量和污染量较大的城市生猪养殖规模也较大。

单位耕地面积生猪粪便污染量反映了生猪粪便污染给当地环境带来的压力。漯河市生猪粪便单位耕地面积污染量位居全省最高，为592 t/hm2，约是全省平均值的2倍；生猪粪便单位耕地面积污染量前三的城市分别为漯河市、汝州市、济源市，污染量分别为592、517、488 t/hm2。由此可知，漯河市、汝州市、济源市3个城市生猪养殖给环境带来的压力较大，虽然生猪养殖规模不大，但是耕地面积小，单位耕地面积需要吸收的生猪粪便排放量较高，环境保护任务艰巨。生猪养殖业较发达的驻马店市和信阳市单位耕地面积生猪粪便污染量处于中等水平，耕地能够吸收部分生猪粪便污染（表1）。

122004—2013年河南省生猪粪便排放和污染情况变化

由表2可知，2004—2013年河南省生猪粪便总排放量和总污染量呈上升趋势，生猪粪便排放总量由2004年的0877亿t上升到2013年的0971亿t，上升幅度超过10%，但中间有所波动；生猪粪便污染总量由2004年的0222亿t上升到2013年的0226亿t，在波动中小幅上升，上升幅度接近2%。从排放量和污染量可以推断，生猪粪便排放是河南省畜禽粪便污染的重要污染源。

生豬粪便污染情况不仅取决于污染总量，更重要的是单位耕地面积的生猪粪便污染量。在特定年份，生猪养殖规模小的地区，如果耕地面积也小，那么该地区耕地吸收生猪粪便的压力依然很大。由表2可知，2004—2013年河南省生猪粪便单位耕地污染量总体呈现先下降、后上升的趋势，2013年单位耕地污染量（277 t/hm2）基本与2004年（280 t/hm2）持平。

2配套耕地规模与粪污治理模式选择

基于对23家生猪养殖企业粪污治理模式的梳理，本研究根据不同的配套耕地规模，划分了4类粪污处理模式：（1）对于有充足消纳土地的养殖区，应当鼓励种养结合的方式；（2）对于消纳土地面积有限的养殖区域，提倡使用“有机肥+循环利用”的模式；（3）对于没有消纳农田的地区，应当采用“有机肥+达标排放”的模式；（4）对于养殖密集区，可以尝试集中处理的模式。

21种养结合模式

种养結合模式见图1。对于有充足消纳农田的地区，畜禽粪污量尚未超过环境的承载能力，种养结合能够有效处理畜禽粪污，并且处理成本非常低，大多数养殖户容易接受。在23个样本中，有12家采取了这种模式，多数为生猪养殖规模在1 500头以下的养殖户或企业。种养结合模式的技术要点总结如下：（1）无害化处理。根据NY/T 1168—2006《畜禽粪便无害化处理技术规范》的要求，严格控制蛔虫卵死亡率、类大肠杆菌值，有效控制苍蝇孳生，堆体周围没有活的蛆、蛹或新羽化的成蝇，沼气池粪渣达标固体无害化处理后可作为农肥。（2）贮存设施。畜禽粪便贮存设施应参照GB/T 27622—2011《畜禽粪便贮存设施设计要求》的要求，畜禽养殖污水贮存设施应参照GB/T 26624—2011《畜禽养殖污水储存设施设计要求》的要求。建设贮存设施时，要综合考虑种类、规模、清粪工艺、处理工艺和周期、施肥时间等因素。（3）农田利用。畜禽粪便的农田利用应参照GB/T 25246—2010《畜禽粪便还田技术规范》的要求和NY/T 2065—2011《沼肥施用技术规范》的要求，综合考虑农田作物养分需求、土壤养分、粪肥施用时期。

22“有机肥+循环利用”模式

“有机肥+循环利用”模式见图2。随着生猪养殖规模的扩大，能用于消纳粪污的农田面积难以增加，如果仍然采用种养结合的模式，可能会超出环境的承载力。而“有机肥+循环利用”模式则有效解决了这一难题。在23个样本中，有9个样本采取了该模式，这些生猪养殖企业养殖规模为1 500～8 000头。

首先，在养殖过程中通过清干湿分离、固液分离和雨污分离实现清洁生产。干湿分离是指利用刮粪便将粪便和污水分开，最大限度地保存粪中的营养物，同时减少污水中污染物的浓度；固液分离是指通过固液分离减少污水中粪便含量，从而进一步减少后续处理压力；雨污分流是指雨水收集后就近就地排放，污水收集系统则将养殖污水收集输送至处理系统内进行处理，减少污水混入污水的量，从源头进一步减少污水的产生量。此外，养殖过程中改进工艺也有利于末端污水处理，例如采用科学的饮水器，可降低饮用水浪费和污物排放量；采用节水型的圈舍清洗方式和冲洗设备，可最大限度减少冲洗用水，减轻末端污水处理量。对于尿液和冲洗水，首先将其贮存在贮存池内，待储存一段时间达到农田利用标准后，一部分用于农田，另外一部分进行深度处理，以满足回用的相关要求，例如对污水通过厌氧、好氧以及膜处理等工艺进行无害化处理。当污水处理达标之后，可排放或场内回用。对于固体粪便的处理，主要采用堆肥的方式，堆肥之后，将制成的有机肥用于生产或者销售。

23“有机肥+达标排放”模式

“有机肥+达标排放”模式见图3。随着生猪养殖规模的进一步扩大，特别是对于大中型的生猪养殖场来说，由于这种企业一般较难与当地的农民达成排污协议，难以取得消纳粪污的农田。对于这种情况，“有机肥+达标排放”能较为有效地解决该矛盾。样本中有2家企业采用了该模式，笔者认为，养殖规模在8 000头以上的生猪养殖企业采用该模式较为合适。需要强调的是，在该模式中，所有污水全部需要达标排放，都必须满足GB 18596—2001《畜禽养殖业污染物排放标准》。该种模式对于设备和工艺要求较高，投资和运转均需要具有较高技术水平的专业人员。因此，一般这种模式多应用于地处大城市近郊、经济发达、土地紧张地区的规模猪场粪污处理，并且一般多为大型规模养殖场。

24集中处理模式

集中处理模式见图4。另一种情况是，某地区每个养殖户养殖规模都不是很大，但是该地区有大量的散户，且养殖户之间的距离都较近。由于粪污排污规模非常大，集中处理则容易实现规模经济。本研究选取了1处养殖集中区，对于粪污处理模式进行了调查。该地区为河南省生猪养殖大县，养殖户达上百家，但是规模都不是很大且较为集中，该地区采用了集中处理模式，一定程度上实现了粪污治理的规模经济。

这里的集中处理是指在养殖密集区，依托规模化养殖场专门的粪污处理中心，对周边养殖场（小区、养殖大户）的粪便或污水进行收集并集中处理。相比于其他模式，排泄物的收集是集中处理的关键技术环节，其技术要点总结如下：（1）处理主体。可由专业化企业、合作社、分公司等进行操作，并且要充分考虑不同处理主体的处理能力、销售能力、利用能力。（2）收集形式。通过干清粪工艺，粪便通常为固态；通过水泡粪、水冲粪工艺，粪便通常为液态。（3）粪污收集方式。在养殖场，粪污主要通过“两分两池”方式进行收集。“两分”是指雨污分离和固液分离；“两池”是指集尿池和贮粪池。固体通过干清粪到贮粪池；液体先后通过收集沟、主渠到收集池。小型运粪车负责收集每个猪场的干粪，运输至干粪储存收集站，倒入粪便收集斗内，摆臂式收集车将装满粪便的收集斗装回处理站，并更换空收集斗。

[FK（W15][TPLQN4tif；S+2mm][FK）]

概括来说，集中处理模式有如下特点：集中处理实现了专业化，提高了处理设施的利用效率，适合养殖集中区域或大型养殖公司。但是，集中处理也存在以下2个主要问题：（1）运输成本高。对于本身利润较低的有机肥厂来说，难以承受高成本的运输成本。处理猪粪某种程度上具有一定的正外部性，政府应当为提供畜禽污染外包服务的有机肥厂提供补贴。（2）收购时间。对中小养殖户来说，如果将养殖污染外包出去，必须每天安排劳动力与收购企业对接，必要时帮助收购者运上车，人力成本过高。

3粪污处理的难点与对策

从以上粪污处理模式来看，固体粪便处理模式较为单一，一般都在固液分离之后进行发酵，规模较大的进行加工，做成商品有机肥还田或销售；规模较小的养殖场则可能进行简易加工，甚至不加工直接还田。不同粪污处理模式的污水处理模式差异较大。养殖场污水的去向主要有以下几种：作为沼液还田、达标排放以及集中处理，集中处理最终也是用于还田或达标排放。尿液和污水处理能耗和环境影响均最大，是粪污处理过程中的难点和重点。

31干粪的处理

311干粪的处理现状

干粪的处理方式较为单一。常见的干粪处理模式见图5，在畜禽粪便收集之后，加入秸秆粉和微生物菌种，进行混合攪拌之后堆肥发酵，最后筛选、包装以

及销售。干粪处理中必须满足国家粪便无害化卫生标准中规定的几项指标：堆肥无毒最高堆温达50～55 ℃，持续5～7 d；蛔虫死亡率95%～100%；粪大肠杆菌值001～010；有效控制苍蝇孳生。常见的堆肥方式有条剁式堆肥、强制通风静态剁堆肥、堆肥反应器3种。

[FK（W7][TPLQN5tif；S+2mm][FK）]

312有机肥及有机肥市场的问题

干粪最常见的制成品为有机肥，笔者调研发现，目前有机肥自身存在2个重点、难点：重金属、抗生素。重金属和抗生素的解决程度决定了有机肥的质量。重金属有2种处理方法：源头控制、技术高效解决。针对抗生素，处理方法是找到抗生素的替代品。

农户对有机肥的积极性不高。当下，农户兼业化程度高，使用非成品有机肥机会成本高。散户在养殖户中所占比例越来越小，中大规模的养殖户基本为专业化养殖。联产承包责任制下，现阶段种植业多为兼业化种植。专业化养殖畜禽污染多呈点状形式，农户距离点越远，其运输成本越高。对于兼业化的农户，一是其在农业的投入可能不多，最优的决策是农业边际投入回报等于在二、三产业投入的边际回报，在自己难以处理猪粪、需要较多劳动时间的情况下，即使养殖场免费提供猪粪给农户，农户也不选择使用猪粪是农户的理性决策。此外，有机肥市场存在鱼龙混杂、劣币驱逐良币的现象，并且同质化严重。有机肥市场的无序发展降低了农户对有机肥的总需求。

针对上述有机肥及有机肥市场存在的问题，提出下列对策：第一，限制有机肥名称及使用范围，规范有机认证标准。对于小规模生产、未进行深加工的、未达到有机肥标准的“农家肥”，禁止其使用有机肥名称。另外，对于规模较大、已投入市场的商品有机肥，进行有机肥认证，规模认证标准。第二，通过技术创新，解决有机肥自身存在的问题。技术变革带动商业模式的变革，一方面鼓励企业通过技术创新，解决有机肥生产过程中的重金属和抗生素问题；另一方面，政府支持相关科研单位进行技术攻关。第三，对有机肥企业给予适当补贴，有机肥作为传统加工业，存在投资高、回报慢、收益低等问题，企业进行有机肥生产处理，一定程度上降低了企业的效率，政府应当对有机肥生产企业给予适当的补贴或政策支持。

32沼液处理

321沼液还田存在的问题

沼液还田作为目前处理畜禽养殖业污水最常见的措施，也存在许多不容忽视的问题：第一，由于大中型沼气工程沼液产生量大，沼液储存与运输设施不完善，加上我国人口密集、农田土地管理分散、农户拥有土地面积小，达不到大面积消解利用的要求。第二，养殖用地属于普通用地，不能在基本农田建设养猪场，普通用地距离城郊或村庄较近，可能引起环保问题，并且可能离农地较远，造成种养结合运输成本过高。第三，土地流转问题。目前我国土地流转市场仍不完善，当养殖户想通过种养结合来解决养殖污染和对冲养殖风险，特别是大部分养猪企业负责人都是外地人时，土地流转成功的概率较低。第四，由于我国各地土壤、气候、降水和种植作物类型存在较大差异，尚未出台有关沼液灌溉的整体技术规范，加之不同沼气工程投料种类、比例和加水量存在差异，造成沼液养分含量、成分不尽相同，使得沼液还田存在较大的问题和风险。不合理的使用方式和连续过量使用沼液将导致硝酸盐、磷及重金属的累积，从而对作物、土壤、地表水和地下水环境构成污染，存在传播疾病、危害人类健康的风险。

322发展建议基于以上问题，对于沼液还田处理污水模式，笔者提出以下建议：第一，发展农牧结合模式。养殖场不可能到基本农田建猪舍，关于猪场粪便的利用问题，一方面猪场周边肯定有基本农田，这样就需要养殖场跟当地农户签订协议，让他们使用猪粪作肥料；另一方面，新的养殖项目落地时，应配备猪场需要的土地。第二，在土地供应紧张的地区，应控制养殖规模。将污水先厌氧发酵后再处理达标排放，或者采用集中处理的方式。以沼气工程为纽带的农牧结合循环农业模式应是目前发展的重点，但同时也对厌氧发酵工艺、装备和技术提出新的挑战。第三，沼液适度还田，依据作物生长规律还田。现实中，沼液过度还田的现象仍常见，并且不根据作物生长规律还田。因此，在沼液还田的过程中，不能形成大面积地表径流。同时，不能过度浇灌，不形成地下水污染。再者，也不能过度施肥，还要根据季节合理施肥，不伤害作物。

4结论

随着畜禽养殖总量和养殖规模的不断扩大，畜禽粪污的产生量不断增加。畜禽养殖行业实践和国外经验表明，农牧结合是解决环保压力的有效途径。但是，规模化畜禽养殖使得我国畜禽粪便排放密度增加，配套耕地却没有随之同比增加，原有配套的土地难以消耗高密度的畜禽粪便，进而对环境造成严重威胁。配套土地规模与养殖规模不匹配矛盾影响了农牧结合治污效果。

基于对河南省生猪养殖业的实地调研与研究，笔者提出如下建议：首先，应当根据匹配土地规模，选择不同的畜禽粪污处理模式。对于生猪养殖规模在1 500头以下的企业，一般[CM（25]采取种养结合的方式较为合适；对于生猪养殖规模在1 500～8 000头的企业，采取“有机肥+循环利用”模式较为有效；对于生猪养殖规模在8 000头以上的企业，采取“有机肥+达标排放”模式可以解决环境承载力不足的难题；对于养殖户众多且集中的地区，集中处理不失为一种高效的方式。其次，生猪粪污处理过程中，对于固体粪便的处理较为单一，一般都在固液分离之后进行发酵，规模较大的养殖场可将固体粪便做成商品有机肥，还田或销售；规模较小的养殖场，则可能对粪便进行简易加工，甚至不加工，进行还田。污水处理模式差异较大，尿液和污水处理的能耗和环境影响均最大，是粪污处理过程中的难点和重点。再次，有机肥市场的无序发展降低了农民对有机肥的总需求。因此，政府应当限制有机肥名称使用范围，规范有机认证标准。企业也应该通过技术创新，解决有机肥自身存在的重金属、抗生素等问题。最后，养殖用地属于普通用地，普通用地距离城郊或者村庄比较近，离农地较远。我国人口密集，农田土地管理分散，农户拥有土地面积小，达不到大面积消解利用的要求。不合理的使用方式和连续过量还田可能导致其他副作用。因此，应根据配套土地规模，选择合适的粪污治理模式，对于土地紧张、环境脆弱的地区，应控制养殖规模。沼液还田过程中，还应依据作物生长规律，适度还田。

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