我国养殖业污染控制技术发展历程与现状

随着点源污染得到逐步治理，农业面源污染对水体污染的贡献凸显。农业面源污染是当前农村地表水污染的主要贡献者，影响着水环境质量和生态安全。近二十多年来，我国在农业面源污染的控制与治理方面开展了大量工作。本刊特邀中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所李红娜研究员，基于《中国农业面源污染控制与治理技术发展报告（蓝皮书）》一书，从农业面源水环境问题、技术需求及发展现状方面提炼系列推文，供从事相关研究的人员学习、参考。

 

一、概述

在畜禽养殖污染控制方面，国内外主要围绕源头控制、过程减排等环节来实现养殖污染负荷削减和养殖粪污高效资源化利用。粪肥、沼气是贯穿国内外污染源头控制技术整个发展历程的研究重点；国外的关注热点包括堆肥、氮、土壤、厌氧发酵、猪场废水，以及氨气、厌氧发酵；国内的关注热点是堆肥、土壤、磷，以及厌氧发酵、猪场废水。在养殖污染控制的源头控制技术方向中，国外对养殖过程中臭气、温室气体等污染问题更加关注，而国内在早期更关注饲料中的营养含量等；在现阶段，硝酸盐的污染成为共同的关注点。在污染减排技术方向中，国内外对养殖过程中的抗生素、氮、磷污染等的关注都非常高，国外对于温室气体的关注早于国内5~10年。另外，重金属含量、肥料的品质、作物的产量等是国内关注的方向，而国外对臭味问题、温室气体的研究更多。

1、技术发展历程

1.1 生猪污染控制技术研究发展历程分析

在生猪养殖污染控制的源头减量技术方向中，国外早期注重生物氢、模型以及蚯蚓处理等，近年来有关人工湿地、生物滤器、生物降解等研究方向逐渐增多；国内早期的技术方向是活性污泥、固液分离、氧化塘等，近年来生物炭治理污染成为新的技术热点。在生猪养殖污染控制的过程控制技术方向中，生物沼气、堆肥、厌氧消化及粪便管理、人工湿地等是共同的关注点。在生猪养殖污染控制的资源化技术方向中，国外的厌氧消化超越堆肥成为主要的研究关注方向，国内的研究中好氧厌氧并重，温度控制、酶活性演变等技术方向也是近年来的研究热点。

1.2 家禽污染控制技术研究发展历程分析

在家禽养殖污染控制的源头控制技术方向中，国外对养殖过程中臭气、温室气体等污染问题更加关注，而国内在早期更关注饲料中的营养含量等；在现阶段，硝酸盐的污染成为共同的关注点。在家禽养殖污染控制的污染减排技术方向中，国内外对养殖过程中的抗生素、氮、磷污染等的关注都非常高，国外对于温室气体的关注早于国内5~10年。在家禽养殖污染控制的资源化技术方向中，重金属含量、肥料的品质、作物的产量等是国内关注的方向，而国外对臭味问题、温室气体的研究更多。

1.3 肉（奶）牛污染控制技术研究发展历程分析

在肉（奶）牛养殖污染控制的源头控制技术方向中，国外对养殖过程中臭气、温室气体、硝酸盐等污染问题更加关注，早于国内5~10年。在肉（奶）牛养殖污染控制的污染减排技术方向中，国外对养殖过程中臭气、温室气体、硝酸盐等污染问题更加关注，早于国内5~10年。在肉（奶）牛养殖污染控制的资源化技术方向中，国外对养殖过程中臭气、温室气体、硝酸盐等污染问题更加关注，早于国内5~10年。

1.4 水产养殖污染控制技术研究发展历程分析

在水产养殖污染控制的源头减量技术方向中，国外对水培技术和循环水养殖比较关注，早于国内5~10年，而国内更加关注多营养级综合养殖、微生态制剂、循环水养殖、稻田综合种养。在尾水治理方面，国外对生物降解和人工湿地较为关注，而国内对人工湿地、生态塘、生态沟、生物浮床等技术较为关注。

2、技术发展现状

2.1 不同动物类型的畜禽养殖污染控制技术发展现状分析

（1）生猪污染控制技术

国内对污染源头控制技术关注度较低，占比不足10%，污染减排技术和废物资源化利用技术得到的研究关注度相对较高，占比均在50%上下浮动。从研究关注度演变来看污染源头控制技术和废物资源化利用技术较之前年份在现阶段的热度有所回升。

国外对污染源头控制技术得到的研究关注度最低，现阶段占比均不足20%。废物资源化利用技术得到的研究关注度最高，现阶段占比在50%上下浮动。从研究关注度演变来看，污染减排技术在2014年至今热度有所回升；国际学者对废物资源化利用技术的研究热情逐年走高，至今已增至52.7%。

（2）家禽污染控制技术

国内对污染源头控制技术从现阶段得到的研究关注度最低，占比在5%上下浮动。污染减排技术和废物资源化利用技术得到的研究关注度相对较高，占比均在50%上下浮动。

国外对污染源头控制技术得到的研究关注度相对较低，现阶段占比不足25%，废物资源化利用技术得到的研究关注度最高，各占比均在50%以上，污染减排技术的研究关注度介于污染源头控制技术和废物资源化利用技术之间。

（3）肉（奶）牛污染控制技术

国内对污染源头控制技术得到的研究关注度最低，现阶段占比不足10%。废物资源化利用技术得到的研究关注度最高，现阶段占比超过50%。污染减排技术的研究关注度介于污染源头控制技术和废物资源化利用技术之间。从研究关注度演变来看，污染源头控制技术现阶段在较低的研究热度下呈现小幅波动，未有大的突破；污染减排技术整体呈逐年递减趋势，而废物资源化利用技术则呈现逐年递增趋势。

国外对污染源头控制技术得到的研究关注度相对较低，现阶段占比在10%~15%上下浮动。废物资源化利用技术得到的研究关注度最高，现阶段占比超过50%。污染减排技术得到的研究关注度介于污染源头控制技术和废物资源化利用技术之间。

2.2 畜禽养殖污染源头控制技术发展现状分析

从目前我国环境治理的现状来看，大部分环境污染治理都侧重于末端治理，而大部分中小型畜禽养殖场的环境管理水平较低，且缺少必要的污染治理设施投资，大多数畜禽养殖场都没有配套完善的粪污处理设施，畜禽养殖废物得不到合理的处理与利用，直接排入环境，由此造成了一系列的环境污染问题。解决畜禽养殖污染主要有工厂化处理达标排放和资源化利用两种模式。目前，常用的污染源头控制技术如下。

清洁饮水技术：目前，普遍使用的饮水器有鸭嘴式、碗式和乳头式三种。其中，鸭嘴式和乳头式饮水器的结构较简单，造价较低，且拆卸也比较方便，出水量较大，能够满足生猪的饮水需求；但其缺点是出水量太大而导致水流溅射，不仅增加用水量，而且增加污水产生量。碗式饮水器的结构比其他两种饮水器复杂，造价偏高，其优势是发生溢水的情况较少，能够减少污水产生量；但其不足是存在饮水混入饲料残渣引起生猪交叉感染的风险，另外还需要人工清理碗中的饲料残渣，加大工作量和人力成本。

厌氧发酵处理技术：厌氧发酵处理技术是畜禽养殖场中污染源头控制中常用的技术方法。该技术在实现生猪养殖场粪尿污水快速降解处理的同时，降低生猪养殖场的实际生产成本，实现生产效益的提升。

氧化塘处理技术：以天然池塘或人工池塘为载体，对污水进行有氧微生物的净化，实现对污水中有机物的降解，提高污水中溶解氧的含氧量。

生物发酵床养殖技术：生物发酵床养殖技术以微生态理论和生物发酵理论为基础，将酵母菌、谷壳等微生物发酵成有机物垫料，放到生猪养殖场中，将生猪的粪尿进行微生物降解处理，实现零排放。

消毒防疫技术：对养殖场进行定期的消毒处理，确保猪舍、分娩室、生产区入口等地的清洁。使用化学消毒和机械消毒的方法进行预防性消毒处理，确保生猪养殖场地的卫生，减少对环境的污染。

2.3 氮磷有机污染减排技术发展现状分析

2018年，中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所研究员董红敏牵头完成了“畜禽粪便污染监测核算方法和减排增效关键技术研发与应用”。该项目建立了我国第一套畜禽养殖业源产排污系数核算方法，解决了畜禽养殖污染减排无法定量评价的难题，为控制畜禽养殖业污染物排放提供了依据和方法，为摸清畜禽污染现状和趋势、污染防治战略制定、资源化利用技术与工程的开发和设计提供了数据基础。针对畜禽养殖场污水量大且浓度高、处理利用难的问题，目前常用的手段如下。

好氧堆肥直接还田模式：通过将畜禽粪便中通入高温好氧堆肥，经过无害化处理以后可直接还田作为肥料。

粪污发酵生产有机肥模式：通过收集畜禽粪进行统一整合以及预处理工作，再使用风能、太阳能等能源来对这些粪污进行干燥操作，并去除恶臭气味和各类病菌。

畜禽粪便能源化和沼气循环模式：该技术模式需要养殖场具备雨污分离、干清粪等功能，能够将养殖污水投入到厌氧反应池中，进行后续多项处理。整个模式可以分为能源生态型和能源环保型两个方面。

三分离一净化综合处理模式：三分离主要是指雨污分离、干湿分离和固液分离，一净化则是指粪污净化达到排放标准。这项技术模式的应用主要是通过污染减排的现代理念，结合当前我国养殖场关于废水生态净化与循环使用等各类技术体系来实施。

2.4 废物资源化利用技术发展现状分析

养殖废物处理与一个国家的经济发展水平有关，从国外最新资料来看，对经济发达国家而言，粪便作肥料还田成为主要出路，对发展中国家来说，粪便作饲料仍是主要出路。目前，欧美、日本等经济发达国家基本上不主张用粪便作饲料，东欧和独联体国家主张粪水分离，固体粪渣用作饲料，液体部分用于生产沼气或灌溉农田。目前国内用畜禽粪便作肥料、饲料和燃料的三种方式均有应用。

2.5 水产养殖污染控制技术发展现状分析

水产养殖污染的控制技术通常分为源头减排技术和尾水净化技术。

源头减排技术：主要有环保型水产饲料配制与精准投喂、微生物水质调控技术、多营养层次综合养殖、稻渔综合种养、池塘工程化循环水养殖等技术。

尾水净化技术：常用的技术包括沉淀法、过滤法、吸附法、生态沟渠、生物塘、生物滤池、人工湿地等技术。沉淀法、过滤法、吸附法等主要是依靠物理作用来去除水质中的固体污染物。生态沟渠、生物塘、生物滤池、人工湿地等技术是利用系统内土壤、人工介质、植物、微生物的多重协同作用，对养殖尾水进行净化综合处理。