[00141901]沿海都市规模化养殖污染物控制与利用关键技术研究与示范

比对国内外畜牧业污染防控,美国、欧盟、新西兰等西方发达国家起步较早,对整个农业生态环境保护力度大,发展至今已做到从政策法规高度严格控制单位面积载畜量,规范养殖从业者行为,从生产饲喂-屠宰-物流-加工-市场等各个环节做到良好衔接,在粪污转化利用技术角度,绝大多数采用种养结合和沼气工程两种管理模式,在生态和能源补贴等政策激励以及市场环境良性运行的大背景下,规模化畜禽养殖企业和家庭农场得以长足发展。这也是多数发达国家大力发展生态农业和能源农业的根本支撑。相比之下,我国大多数规模化畜禽养殖场粪污治理效果欠佳,从技术层面上来说多由于运行成本较高、未做到因地制宜-因场而异、缺乏基础性长期性精确性监测数据支撑等问题。 在天津地区,各畜禽养殖场均以自发形式处理粪便,作为有机肥源是主要利用途径之一,但仅有低于10%的畜禽粪便得到无害化处理,处理方式主要有4种： 1人工堆腐,在敞开的棚内或露天堆积畜禽粪便自然发酵,并进行人工翻倒; 2大棚发酵槽,修建水泥槽,上方修建塑料大棚,将畜禽粪便置入槽内,利用翻抛机倒料; 3密闭发酵塔堆腐,利用密闭型塔式发酵装置对畜禽粪便发酵处理; 4烘干处理,利用横式圆筒装置,烧煤直接烘干。这些方法各有缺陷,要么成本高、处理效率低,要么劳动强度大,不适合规模生产。此外,天津地区的规模化养殖场废水处理工艺主要有4种： 1减量化处理模式,主要包括“三改两分再利用”的工艺; 2生态化处理模式,按照《畜禽养殖业污染物排放标准》工艺要求设计; 3无害化处理模式,以中水回用质量为污水处理标准,物化处理工艺为主要手段; 4资源化处理模式,在实现治理环境污染的同时,以获取能源、垫料、生物有机肥为目的。这些工艺技术也存在一些共同的弊端,就是处理后的废水不能达到《农田灌溉水质标准》,此外固定投资和运行成本相对较高。 因此,亟需研发高效的、低成本的、模块化、组装集成式的规模化养殖粪污无害化处理与资源化利用技术,改善沿海都市农业生态环境,保障沿海都市畜禽养殖业健康和可持续发展,为天津市现代畜牧业又快又好发展提供科技支撑。本研究中,将采用全混式厌氧发酵反应器进行猪场粪污沼气发酵;将高效改良塞流式厌氧反应装置、菌藻塘和藻网滤床集成一套系统完整的生态组合处理技术用于规模化养殖场废水的处理;将高温发酵、双孢菇种植和有机肥制备应用于奶牛场粪污处理,综合1套模块化集成技术模式,保障沿海都市规模化养殖污染物的有效控制及利用,为天津市政府决策提供坚实科技支撑。 鉴于此,项目以天津市典型规模化猪场和奶牛场各一家为研究对象,开展了畜禽养殖粪污高效处理和资源化利用技术研究和试点示范,主要包括： （1）规模化奶牛场粪便高效处理与综合利用关键技术研究与示范; （2）规模化猪场粪污的高浓度发酵关键技术研究与示范; （3）规模化猪场废水无害化处理及设施农业水肥一体化循环利用关键技术研究与示范。 按照项目计划,研发了1套规模化猪场粪污“三分离一净化一利用”的集成新技术,即粪污的雨污分离、固液分离、干湿分离,废水的生物生态净化,高浓度粪污沼气发酵和农田安全利用等模块有机结合;研发了1套基于作物水肥需求的农田安全利用的技术模型,该模型在充分考虑不同作物的水肥需求特征和灌溉模式后,制定养殖废水水肥一体化循环利用的灌溉制度;研发了1套规模化牛场粪便的高温二次发酵与基质化耦合的新技术,合理配比牛粪和作物秸秆的配比,建立隧道式好氧发酵系统,通过二次高温堆肥发酵起到灭菌和熟化的作用,发酵培养料质量好,不受季节限制,为双孢蘑菇周年化提供保障。 项目启动后,运用上述奶牛粪便处理利用技术,规模化奶牛养殖场年直接收益合计129.5万元,其中：年产食用菌60吨,按照16元/千克的均价计算,获得直接销售收入96万元。规模化生猪养殖场采用上述废水处理技术后,出水CODcr去除率达到60%以上,粪大肠菌群小于10000个/L,蛔虫卵去除率达到95%以上。同时经过厌氧发酵可回收能源CH4, 减少温室气体排放。采用藻网滤床与多级生物塘对养殖废水进行再净化,实现养殖废水无害化和非灌溉季节稳定储存。以处理规划化奶牛场和猪场养殖粪污和废水为主,兼得沼气能源的“能源环保工程”的实施,利用厌氧发酵技术就地处理了大量高浓度有机污染源,有效解决了都市农业养殖污染排放所造成的污染问题。实施本项目可有效解决沿海都市养殖引起的污染问题,减少病虫害传染源、美化环境,有利于解决沿海都市畜禽养殖污染面临的紧迫难题。特别在“控源、减排、截污、净化”理念的更新过程中,寻找当地农业发展和养殖环境经济的和谐平衡点。天津市规模化猪场和牛场养殖业发展迅速,且大量粪污没有配套处理设施,本项目实施适应于本地特点,畜禽养殖污染控制和集成技术能够形成都市农业环境保护的科学管理体制,项目完成后所获得的集成技术与成果在其他都市中可以进行大面积的移植和复制。