畜禽粪污处理技术标准现状研究
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推广畜禽粪污处理技术对于提高畜禽养殖者经济收入、变废为宝, 实现畜禽粪污的资源化和无害化利用, 促进农业和农村经济可持续发展, 推进生态文明建设、贯彻绿色发展理念具有十分重要意义。相关技术标准是畜禽粪污处理的技术保障, 本文拟通过对现有畜禽粪污处理技术标准进行梳理, 分析现有标准中存在的问题, 并针对问题提出一些思考和建议, 为畜禽粪污处理技术标准的完善与更新提供参考。
前言
随着我国畜牧业的迅猛发展, 畜禽生产带来的粪污亦愈来愈多, 次全国污染源普查结果显示:畜禽养殖业粪便产生量2.43亿吨, 尿液产生量1.63亿吨, 主要水污染物排放量中的化学需氧量1268.26万吨、总氮102.48万吨、总磷16.04万吨、铜2397.23吨、锌4756.94吨, 分别占农业污染源排放总量的96、38、56、98、94。然而由于粪污处理技术相对滞后, 畜禽养殖产生的粪污有相当一部分没有得到充分处理便排入环境, 造成环境污染, 严重影响畜禽产业升级和可持续发展。因此规范畜禽粪污处理技术, 加快推进畜禽粪污资源化利用, 对于减少环境污染, 推进生态文明建设, 贯彻绿色发展理念具有十分重要的意义。
为加快推进畜禽粪污资源化利用, 2017年5月31日, 国务院办公厅印发了《关于加快推进畜禽养殖废弃物资源化利用的意见》 (以下简称《意见》) , 要求各地区统筹兼顾, 按照政府引导、市场运作、因地制宜、多元利用、属地管理、落实责任的原则有序推进畜牧业转型升级和绿色发展。《意见》还明确要求, 到2020年全国畜禽粪污综合利用率达到75以上, 规模养殖场粪污处理设施装备配套率达到95以上, 大型规模养殖场粪污处理设施装备配套率提前一年达到100;要求组织开展畜禽粪污资源化利用工艺、技术和装备研发, 制修订相关标准以提高资源转化利用效率。
因此本文拟通过对现行畜禽粪污处理技术标准进行梳理, 分析现有标准体系中存在的问题, 对进一步完善畜禽粪污处理技术标准提出相关建议。
1 畜禽粪污处理技术标准现状
畜禽粪污是一种放错位置的资源, 将其实现资源化利用是治理畜禽养殖污染的佳方案。畜禽粪污资源化利用是指经过“减量化、无害化、资源化”处理, 将畜禽粪污转换为肥料、饲料或能源的过程。不仅可以消除粪污对环境的影响, 还可以产生一定的经济效益。目前, 关于畜禽粪污处理技术, 我国出台了一些、行业及地方标准, 明细如表1所示, 其中GB/T 25246-2010《畜禽粪便还田技术规范》, 对经无害化处理后的畜禽粪便、堆肥以及以畜禽粪便为主要原料制成的各种肥料在农田中的安全使用做了具体规定;NY/T 1168-2006《畜禽粪便无害化处理技术规范》, 对规模化养殖场、养殖小区和畜禽粪便处理场中的相关处理设施的选址、场区布局、处理技术、卫生学指标及污染物监测和污染防治的技术做了具体规定。表中还有一系列的关于畜禽粪污处理技术的地方标准, 分别对各自区域猪场、鸡场、山羊场、奶牛场的粪污处理技术进行了规范, 其中天津市的相关标准多, 而湖北这样的农业大省尚未出台相关的标准。
1.1 畜禽固体粪便处理技术标准现状
目前国内固体粪便的主要处理方式是堆肥处理, 堆肥是指在微生物作用下通过高温发酵使有机物矿质化、腐殖化、无害化 (杀死病原菌、虫卵、杂草种子等) 而变成腐熟肥料的过程[4]。在有机物被分解的过程中, 不仅生成大量可被植物利用的有效态氮、磷、钾化合物, 而且又合成构成土壤肥力重要活性物质的新的高分子有机物——腐殖质。其堆肥流程图详见图1:
图1 禽畜固体粪便堆肥流程图
表1 畜禽粪污处理技术现有标准表
标准 (NY/T 1168-2006《畜禽粪便无害化处理技术规范》) 中规定的常用的堆肥技术有条垛式堆肥、槽式堆肥、密闭仓式堆肥, 下边分别介绍:
1.1.1 条垛式堆肥
条垛式堆肥是将畜禽粪便堆积成长条垛, 采用人工或机械进行定期翻堆, 实现堆体中的有氧状态, 以保证在好氧条件下进行分解。条垛式堆肥技术的优势明显:所需设备少、运行简单、投资少、产品腐熟度高、稳定性好。同时, 条垛式堆肥也存在许多缺点:发酵周期长、占地面积大, 翻堆会造成臭味的散失, 受气候和周边环境的影响大等。
1.1.2 槽式堆肥技术
槽式堆肥是按技术要求的水分含量和碳氮比, 将畜禽粪便与辅料充分混合, 然后将混合料堆放在阳光棚下的发酵槽内进行好氧发酵, 发酵槽底部设有曝气管道进行充氧曝气, 同时采用槽式翻抛机进行翻抛。槽式堆肥技术具有温度及含氧可控、稳定性好、不受气候影响、臭气易控等优势;槽式堆肥技术亦有投资高、操作复杂、占地面积大等等缺点。
1.1.3 封闭仓式堆肥技术
封闭仓式堆肥技术是指将畜禽粪便置于集进料、曝气、搅拌和出料于一体的密闭式反应器内, 通过控制通风和水分条件进行好氧发酵使物料得到降解和转化的一种堆肥技术。封闭仓式堆肥技术具有占地面积小、自动化程度高、臭气易控、节能环保、不受气候影响、处理周期短等优势;但是, 封闭仓式堆肥技术亦有不可忽视的缺点, 投资、运行、维护费用高, 短处理周期使得堆肥产品存在一定的不稳定性, 单体处理量小、规模化有限等。
由以上的介绍可以看出, 关于畜禽固体粪便的处理技术标准, 主要集中在制作有机肥相关的技术层面, 对如今兴起的循环农业和生态养殖几乎没有涉及, 对如今兴起的畜禽粪便用于饲养黑水虻、黄粉虫、蚯蚓亦没有涉及。
1.2 畜禽液态粪便处理技术
1.2.1 厌氧发酵技术
厌氧发酵技术是指将畜禽液态粪便置于密闭的沼气池内, 在厌氧条件下, 被种类繁多的厌氧微生物 (发酵性细菌、产氢产乙酸菌、耗氧产乙酸菌、食氢产甲烷菌、食乙酸产甲烷菌等五大类) 分解转化,终生成沼气的过程。其技术路线如图2所示:
图 2 畜禽液体粪便沼气发酵流程图
厌氧发酵技术已发展为较为成熟的处理畜禽粪便的技术, 其优势表现在:不仅不消耗能源, 还能产生清洁沼气燃料;处理后的废液, 氨、氮、磷的含量大幅降低;沼液沼渣可用作肥料还田。但厌氧发酵技术亦有工艺运行条件苛刻、技术控制点较多、投资、运行成本较高、需要专人维护等缺点, 故沼气处理工芝在某些养殖场不再适宜实际需要。
1.2.2自然生物处理技术
自然生物处理技术是指利用天然的水体和土壤中的微生物净化废水的技术。利用天然水体净化的主要有氧化塘法, 利用土壤净化的主要有人工湿地法。
氧化塘是一种天然的或经过一定人工修建的有机废水处理池塘, 其处理污水的过程实质上是一个水体自净的过程, 包括物理过程, 如沉淀、凝聚等;化学过程, 如氧化、还原等;生物过程, 如好氧和厌氧微生物将大分子的有机物分解、氮磷被水生植物吸收利用等。
人工湿地实质是模拟和强化自然湿地功能的结果。污水流入净化池, 先与植物接触, 大颗粒被阻挡形成污垢;接着, 污水向下渗透, 由于植物的呼吸作用, 将大量氧气导入污水中, 使好氧菌大量繁殖, 从而吸收和降解污水中的污染物;污水进一步渗透到氧气含量极少的底层, 厌氧菌在无氧环境下消耗剩下的有机质。污水经过人工湿地中的好氧菌和厌氧菌的吸收、降解后, 终变成干净的水排出池外。
自然生物处理法具有简单、经济、净化效果好的特点。但是缺点亦十分明显, 如:占地面积多、受气候影响大、处理周期长、二次污染 (污染地下水、产生臭气) 风险高。
由以上的介绍可以看出, 关于畜禽液态粪便的处理技术标准, 主要集中在沼气发酵技术和无害化处理、达标排放两方面。显然, 达标排放不是一种经济的处理方式, 并不能产生经济效益, 且需要资金投入, 而现阶段畜禽养殖附加值低、利润薄, 养殖户不愿意额外支出处理费用, 推广难度大。近年来, 关于污水生态修复方面的研究不断深入, 可作为新的技术标准推广使用。
2 畜禽粪污处理技术标准存在的问题
2.1 部分标准更新滞后
标准和世界主要发达标准的标龄一般为3～5年, 此外, 根据国务院令第53号《中华人民共和国标准化法实施条例》中的有关规定, 标准实施后, 制定标准的部门应当根据科学技术的发展和经济建设的需要适时进行复审。标准复审周期一般不超过五年。但目前现行的关于畜禽粪污处理技术的标准超过5年, 农业标准甚至超过10年, 已远远不能满足现阶段畜禽养殖对集约化生产、规模化管理、产业化经营的需求。
2.2 相关的技术标准可操作性不强
现行的标准中仅仅对处理技术的名称及术语做了简单罗列, 并没有就具体的技术参数做详细的介绍和说明。如NY/T 1168-2006《畜禽粪便无害化处理技术规范》中, 仅仅将畜禽固体粪便的处理技术罗列为“条垛式堆肥”、“槽式堆肥”、“密闭仓式堆肥”三种, 并未就这些技术的技术参数做任何介绍, 使得该标准的可借鉴性与可操作性较差。
2.3 缺乏整体规划
如表1, 目前我国已出台的畜禽粪污处理相关的国标、行标零星且分散, 缺乏对畜禽粪污综合处理标准体系的研究、规划和设计。同时, 各地对畜禽粪污处理的重视程度和发展水平也不尽相同, 如四川、天津制定了较多的畜禽粪污处理标准, 而像湖北、山东、内蒙这样的农业大省却尚未出台与地方发展相适应的畜禽粪污处理标准。
2.4 监管机制尚未建立
从执法的角度看, 畜禽粪污处理技术的标准化工作缺乏相对完备的法律、法规环境, 因而不可能对畜禽粪污处理的各个环节进行有效的监管, 更不可能形成“有标必依、违标必纠”的法制式管理模式。因此, 许多养殖场还存在严重的粪污处理不达标, 甚至不处理便偷排的现象。
总之, 畜禽粪污处理是为了实现粪污资源化、变废为宝, 从而即产生经济效益, 又不对生态环境造成破坏。而现有的标准存在标龄过长、操作性不强、缺乏整体规划、监管机制尚未建立等问题, 致使标准所带来的经济效益和社会效应不明显。
3 对策建议
3.1 加快标准制修订的速度
完善标准的管理制度, 加强政府部门宏观引导, 鼓励科研院所、行业协会与企业参与标准的制定和修订等工作, 要形成标准定期补充修订制度, 加快标准更新速度, 保证新技术、新方法尽快更新到新的标准中, 同时, 尽快淘汰落后的技术与方法, 实现标准均衡的、有节奏的、滚动式的补充修订。从而保障标准与科研成果协同发展。
3.2 加强标准的可操作性
对于标准, 尤其是技术标准, 因明确注明其工艺流程及技术参数, 以发挥标准的实用价值及作用。同时, 还应该强化地方标准同国内相关标准的衔接, 提高标准水平, 避免地方标准与、标准不接轨, 而产生不应有的标准壁垒和损失。
3.3 构建科学合理、统筹兼顾的畜禽粪污处理标准体系
有关部门应积极发挥领导作用, 从我国国情出发, 通过系统梳理、深入分析畜禽粪污综合处理对标准的需求, 并广开言路、广泛征求、积极采纳各方面的意见, 统筹制定畜禽粪污综合处理标准体系, 逐步建立健全统一、科学、系统完备的以标准为主体、行业标准为骨干、地方标准为配套、企业标准为补充的相互协调、科学合理的畜禽粪污综合处理标准体系。
3.4 强化监管, 建立粪污处理的长效机制
标准的顺利实施, 离不开政府部门的支持、指导、协调和监管, 畜牧业标准化工作涉及的部门广、开展这项工作要有相关政府领导的重视, 应助力协调各部门建立一个相互配合、上下联动、齐抓共管的标准化领导和协调工作机制。按照责权一致的原则, 建立畜禽粪污处理标准化监管责任制和责任追究制, 并建立农业标准化监督员制度, 建立长效监管机制, 谁污染谁治理、谁偷排谁担责, 终形成“畜禽粪污处理不彻底不敢排, 处理不达标不能排”的勇于担当、敢于负责的氛围。
