扈琴吉等

畜禽养殖环境污染问题已经成为我国农业面源污染中重要的组成部分，已引起人们和政府的高度重视。第一次全国污染源普查公报显示，我国畜禽粪污年产量高达38亿吨，综合利用率却不到60%，已经成为面源污染的重要来源，由畜禽养殖带来的污染尤其是未经处理与利用的粪便和污水，严重污染了养殖区及其周边的大气、土壤、水环境。山东省作为农业大省，不仅是全国粮食的主产区，也是全国肉蛋奶的重要供应地，其中仅肉鸡养殖规模占全国肉鸡养殖规模的30%，其养殖量也日益规模化、集约化，目前全省规模化肉鸡养殖比重为74.71%[1]。而且随着环保政策的出台和地方政府提出的环保要求，导致市场竞争能力差、不符合环保要求的散户、小规模肉鸡养殖企业大量退出市场，使得省内肉鸡养殖的规模化养殖比重再次升高。山东省肉鸡规模化养殖的迅猛发展，也使得肉鸡养殖粪污成为我省农业面源污染的主要来源之一，同时由于畜禽养殖业的快速发展和人口密度过高问题并存，导致我省成为畜禽养殖污染的高风险地区[2]。随着山东省规模化肉鸡养殖量日益增加，造成大量鸡粪不能及时被农田消纳而过剩，大量养殖污水未经处理直接排放到周边地表水中，导致粪污中营养元素大量流失，加重了养殖区生态环境污染，使得山东省肉鸡养殖业“生态文明”的发展受限。

1  规模化畜禽养殖加剧了农业区域环境污染

目前，农业面源污染已影响世界30%～50%的陆地面积，其在12亿公顷退化耕地中的污染贡献率占75%左右[3]，它亦是导致水体氮、磷污染的主要来源。在美国，面源污染占总污染量的2/3，其中来自农业面源污染占总量的57%～75%;农业已成为全美河流污染的第一污染源，亦成为美国水体的最大污染物来源[4]。在中国，农业面源污染已占全国全部水体污染的1/3，且污染了近一半的地下水[5]。据2010年公布的第一次全国污染源普查公报显示，畜禽养殖污染源是我国农业面源污染的主要来源之一，其中化学需氧量、总氮、总磷分别占农业污染源的95.8%、37.9%和 56.3%。现下畜禽养殖污水已成为与工业废水和生活污水一样的大污染源，其污染负荷甚至超过工业废水和生活污水的总和，而且粪便污水集中排放量大，很大程度上危害了大气、水体、土壤和生物，破坏了区域生态环境，以及地表水体和地下水水质[6，7]。再加上肉鸡养殖的规模化、集约化又加重了对区域环境的压力，为区域水环境带来了巨大的潜在污染风险。因此肉鸡养殖污水是目前肉鸡养殖区面临的一个亟待解决的问题。

我国随着畜牧养殖业的规模化和集约化的发展，鸡粪等畜禽粪便年产量已近30亿吨[8]。例如我国一个饲养10万只鸡的规模化养鸡场，每天鸡粪产出10吨，年鸡粪产出高达3600多吨[9]。随着现代农业结构的不断调整以及集约化、规模化肉鸡养殖业的迅猛发展，导致农牧严重脱节，致使大量畜禽粪便过剩。然而长期将鸡粪堆积容易滋生蚊蝇，而且粪便中含有大量的病原微生物、寄生虫卵，易造成环境中病原种类增多，病原菌和寄生虫的大量繁殖，易引起人、畜传染病的蔓延[9，10];鸡粪释放恶臭气体，而且在干燥天气容易引起扬尘，引起周围群众强烈反对，而且降雨天气因淋溶而导致大量营养元素、致病微生物、重金属等物质进入周边土壤或水体中，致使区域土壤和水体存在污染风险。堆积鸡粪不仅污染环境还需要占据大量土地，这与山东省土地利用有限存在矛盾。虽然鸡粪自身是一种重要的有机植物营养资源，然而未经工程处理的鸡粪直接还田，其携带的病原菌、寄生虫、抗生素、过量的钾钠、重金属等物质在农田土壤中长期积累或富集，超过土壤自身的消纳能力，不仅降低土壤质量，引起农田土壤板结和土壤生产力下降，也能间接导致农作物质量下降[11]。因此，人们通过物理、化学、生物等方式将鸡粪转化为有机肥料，不仅可以削弱鸡粪中有害成分的危害，提高有益成分的利用，也能有效提高农副产品的产量和质量，同时有效降低污染环境的风险，但传统的鸡粪处理导致其资源化利用效率较低，发酵时间长，养分损失量大，而且产生氨气、硫化氢等大量恶臭气体物质，易滋生大量蚊蝇，严重污染了环境，降低了堆肥产品的肥效。然而先进、高效的鸡粪堆肥装置不仅购置价格昂贵，操作和维护费用也较高，导致鸡粪处理投入较大，设备运行前期可能社会效益较明显，但是随着运行和投入的加大，导致经济效益偏低，这使得企业经营者治理污染的积极性减弱，最终导致治污设备等形同虚设，起不到真正的环保作用。因此，针对目前现状，寻求高效且占地面积小、价格低廉的发酵装置或系统是目前急需解决的问题。

2  山东省规模化肉鸡养殖污染现状

由山东省第一次污染源普查显示，山东省有畜禽养殖场5767个，畜禽养殖专业户149845户，养殖小区3112个，基本形成规模化养殖。山东省规模化肉鸡养殖污染情况同前文叙述相似，但目前山东省畜禽养殖量和畜禽粪尿产量均居全国首位。以2007年山东省养殖规模为例，养殖总量较大，养殖小区粪便量约为3.9×106吨，养殖专业户粪便产生总量约为3.8×107吨，污水总量约为2.0×107吨，其中污水含总氮量约为5.1×104吨，总磷量约1.4×104吨，成为大气、水体和农田土壤环境的重要污染源[12]。仅2010年数据显示全省规模化肉鸡养殖COD排放占各类畜禽养殖COD排放比重的25.62%，与规模化奶牛养殖排放COD所占比重相当，却远高于规模化肉牛和生猪的排放比重;而氨氮排放比重约56.10%，其略低于规模化奶牛养殖排放氨氮所占比重，但远高于规模化肉牛和生猪的排放比重[1]。随着养殖规模日益扩大，肉鸡养殖产生的粪便和污水集中排放量也增加，而且其污染负荷高，如管理不当，将对附近及周围土壤、水源造成极大的威胁。然而目前少部分养禽场存在选址不当、建设不符合安全标准和环保要求等问题，但由于当地种种原因依旧运行，其产生的粪便通过还田或运输到有机肥厂集中处理，而污水暂时存储在污水池中。也有部分肉鸡养殖场为了减少污水产生尚未将禽舍固化，导致养殖场雨污分流配套设施严重不足。由于山东省内肉鸡养殖主要采用层叠式网上平养模式，并采用传送带干清粪方式将鸡粪等清出禽舍，用于就地还田或运往有机肥厂。有部分企业将鸡粪和污水共同发酵制作肥水用于浇灌农田，但是这一方式不仅需要较大的化粪池，还需要大量动能进行曝气处理，这样一来导致大量恶臭气体溢出而影响了周边大气环境。而针对肉鸡养殖产生的污水的处理，仅部分肉鸡养殖企业配套有污水处理工艺或系统，但基于運行费用较高，其污水处理设施并没有持续有效地运行，导致大量高污染负荷的污水进入养殖区周边环境。即使大量规模化肉鸡养殖企业配有污水池、化粪池、沼气池等污水储存设施，但是由于这些设施做工简陋，且缺少防渗、防溢流、防雨等措施，易引起地下水污染。

3  山东省规模化肉鸡养殖面源污染的防治措施

3.1  源头调控减少粪污产出  政府有关部门不仅应该积极推动规模化肉鸡产业健康发展，也应提高肉鸡养殖企业的准入门槛，更要严格把关和监管肉鸡养殖场粪污处理设施的建设和运行，制定明确而详实的规模化肉鸡养殖粪污排放标准，积极提倡和鼓励肉鸡产业的健康养殖模式发展，并根据市场需求进行宏观调控，根据养殖区土地承载能力进行修正并明确区域肉鸡养殖量。企业经营者应遵循环境友好型发展模式，根据市场要求，积极采取改进措施构建绿色的养殖模式和探寻经济合理、生态环保的养殖量，防止肉鸡产出数量失度问题出现;同时企业和相关科研部门积极改进肉鸡禽舍环境，做好肉鸡饮水和喂料装置的防漏措施，增添或改进养殖场雨污分流系统，积极研发高利用率低残留的饲料，即从肉鸡的“入口”提高饲料中各元素的利用率，减少粪便中氮磷、重金属、有机物、抗生素等污染物的排放量;研发并优化饲料配方，从源头控制粪污的排放;同时用吸粪装置和收粪车将鸡粪清出禽舍进行进一步处理，这能减少粪便中有机物等有效成分的分解。

3.2  加强工程处理实现粪污资源化无害化  对鸡粪的处理和开发目前主要有两种方式：一是加工成再生饲料，二是制作成优质有机肥。鸡粪干物质中含13%～35%的粗蛋白，以及具有较完善的氨基酸成分，具有较高的营养价值，适宜做再生饲料。鸡粪制作再生饲料主要通过青贮发酵、微生物发酵、热喷处理以及化学试剂处理等方式制备，其产品主要用来喂养家畜或养鱼等。鸡粪工程发酵制作有机肥是目前鸡粪资源化最有效、最直接的方式。在有机肥制作过程中添加微生物菌群，例如蜡状芽孢杆菌（Bacillus cereus），菌为鲁假丝酵母（Candida kruse），粉状毕赤酵母（Pichia farinos）等，这些微生物不仅能有效降低鸡粪中的氨气排放，还能提高鸡粪的肥效，能大大缩短有机肥制作时间[13]。基于环保压力和社会发展需求，高效发酵装置逐渐取代了传统堆肥发酵技术，例如塔式发酵罐、高温鸡粪发酵罐、双相固体发酵装置，以及充氧动态发酵装置等，这些设备均利用高温、好氧等措施缩短了有机肥腐熟时间，虽然能有效杀死致病菌，但是同时也造成氮等有效营养成分的损失，增加了用电等能源的消耗，因此需要探寻通过添加高效微生物菌株和发酵设备相结合的绿色高效新技术，这不仅能提高堆肥成效，也能节约能源。另外目前较先进的技术就是将畜禽粪便或含高悬浮物的污水制作成生物质，用来产生生物质能，这一生物质能是仅次于煤炭、石油、天然气之后第四大能源，目前大都应用在大型畜种粪便处理上，但生物质制作在鸡粪上缺乏相关研发和应用。

目前，山东省肉鸡养殖污水主要用以灌溉农田，但是政府部门并不提倡养殖污水直接灌溉农田，需要进行一定的预处理后才能利用，这样能有效保护土壤质量，防止畜禽疾病传播。目前常用的预处理工艺有中温或高温厌氧发酵、人工湿地处理、氧化塘等，但是这些处理能用于农田灌溉，由于经过这些处理后的水质仍然达不到地表水排放标准的Ⅵ类水质，不能直接排入外界河道中，因此需要进一步加强深度处理即大型工程处理工艺。目前常见的污水处理工艺如上流式厌氧污泥床工艺、折流式厌氧反应器工艺和内循环厌氧反应器工艺等厌氧处理技术，以及序批式活性污泥（SBR）工艺、间歇式循环延时曝气活性污泥法（ICEAS）、序批式生物膜反应器（SBBR）等好氧处理技术、A2O工艺等，以及它们的组合技术，均可用在肉鸡养殖污水处理上，但是这些工艺的配备和运行耗资较大，这与企业获得高额利润的目的相矛盾，因此，需要政府提供财政支持或从奖励、补助、信贷优惠等方面增加经费扶持和投入，调动企业经营者的积极性和责任感。

3.3  种养结合生态养殖实现粪污及时消纳利用

种养结合技术是将肉鸡粪污循环利用于能源和农作物或林木种植上，充分利用土壤和作物等直接吸收利用肉鸡产出的粪污，及时消纳肉鸡产生的粪污，实现了农牧业自然循环、生态平衡的可持续发展，但是这一处理模式需要提前确定养殖规模和土地面积。种养结合模式为作物或苗木等提供氮磷钾、有机物等营养源，直接提高农田土壤质量和作物品质，作物等又为鸡群提供食物等，而且由于鸡群流动性较大且能捕捉害虫，还能预防农田害虫的发生。目前存在的典型种养结合模式为“农田-肉鸡养殖”模式，随着科技和经济发展，也发展了“种-养-沼”模式、“种-禽-林”模式以及“种-养-菇”等多元化发展。

参考文献：

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