我國畜禽養(yǎng)殖污染防治瓶頸問題及對策建議

我國畜禽養(yǎng)殖污染防治瓶頸問題及對策建議摘要近年來我國畜禽養(yǎng)殖規(guī)?；焖龠M展,畜禽養(yǎng)殖糞污資源化利用也取得明顯成效,但依舊有40%的糞污未能實現(xiàn)合理有效的利用。造成這種現(xiàn)狀的瓶頸問題主要體現(xiàn)在:養(yǎng)殖布局不合理,種養(yǎng)規(guī)模不匹配,糞污資源化利用難度大;養(yǎng)殖污染防治有效的成套技術少,尤其是經(jīng)濟適用的技術少,很多技術存在成本過高或效率低下的問題。國家水體污染掌握與治理科技重大專項(簡稱水專項)針對畜禽養(yǎng)殖污染防治技術的重點和難點,研發(fā)了一批有用技術,針對部分區(qū)域特點,研發(fā)了養(yǎng)殖污染防治成套管理技術,肯定程度上解決了從源頭到資源化全循環(huán)中的問題,并形成10余項技術規(guī)范(指南),為我國畜禽養(yǎng)殖污染防治供應了較好的支撐。針對我國畜禽養(yǎng)殖規(guī)模基數(shù)大、分散養(yǎng)殖比例高、基礎設施及管理機制薄弱等問題,提出通過法律制度和分類施策管控養(yǎng)殖污染,強化畜禽糞污高效收集轉化與利用技術體系創(chuàng)建,推動標準化、規(guī)范化的種養(yǎng)結合技術模式討論,強化第三方社會化服務組織的培育及加強政策支持等對策建議。2010年第一次全國污染源普查數(shù)據(jù)顯示[1],在我國主要污染物排放源中,農(nóng)業(yè)面源污染物排放量已遠超工業(yè)與生活污染源,成為最主要的污染物排放源。近年來,農(nóng)業(yè)面源污染狀況在我國局部區(qū)域有所好轉,但總體仍不容樂觀。畜禽養(yǎng)殖污染是我國農(nóng)業(yè)面源污染的重要來源之一,對其進行有效處理與資源化利用對于保障水環(huán)境平安具有重要意義。討論表明,我國農(nóng)業(yè)化肥中氮的流失率一般為8%~20%,磷的流失率約為5%,但畜禽糞便中氮、磷的流失率分別為化肥中氮、磷流失率的122%和132%,畜禽糞便進入水體的流失率高達25%~30%[2]。由于我國在過去很長一段時間只重視養(yǎng)殖生產(chǎn),忽視畜禽糞污綜合治理,使畜禽糞污對環(huán)境的污染逐年加重,日益威逼水體的平安。如上海市黃浦江畜禽養(yǎng)殖污染負荷占總污染負荷的36%[3]。因此,加強對畜禽養(yǎng)殖污染的治理迫在眉睫。1我國畜禽養(yǎng)殖污染及防治現(xiàn)狀中國是全球最大的畜禽生產(chǎn)國[4],據(jù)《中國畜牧獸醫(yī)年鑒》[5]最新統(tǒng)計,截至2016年底,全國生豬、牛、羊和家禽存欄量分別為43503.7萬頭、10667.9萬頭、30112萬只和589919.7萬羽,肉、蛋、奶產(chǎn)量分別為8537.8萬、3094.9萬、3602.2萬t。畜禽養(yǎng)殖的產(chǎn)業(yè)體量和市場供應力量在帶動國民經(jīng)濟進步、提高人民生活水平方面發(fā)揮著重要作用,但同時,畜禽養(yǎng)殖造成的污染也日趨嚴峻?！兜谝淮稳珖廴驹雌詹楣珗蟆穂1]顯示,我國畜禽養(yǎng)殖糞污排放量達38億t,排放的化學需氧量(COD)達1268.26萬t,占農(nóng)業(yè)污染源排放總量的96%。排放畜禽糞污的40%未被有效處理和利用,嚴峻影響著生態(tài)環(huán)境,如造成水體生態(tài)系統(tǒng)惡化,加重溫室效應,使土壤結構失衡,影響作物生長等。畜禽養(yǎng)殖污染具有量大面廣、瞬時性強、構成簡單等特點,加上監(jiān)管難度大,其防治與管控已成為當前我國環(huán)境領域的重大挑戰(zhàn)[6]。經(jīng)過近20多年的努力,我國畜禽糞污資源化利用已取得明顯成效。在政策支持和市場倒逼下,糞污處理設施不斷完善,治理機制逐步健全。2015年畜禽養(yǎng)殖的COD、氨氮排放量比2010年分別降低132萬和10萬t,降幅達11.5%和15.4%[7]。畜禽糞便經(jīng)過減量化、無害化、資源化處理后轉換成肥料、飼料或能源,不僅可以消退其對環(huán)境的負面影響,也將產(chǎn)生較大的經(jīng)濟價值和社會效益。2017年2月,中共中央、國務院將畜禽養(yǎng)殖污染防治工作列入中央一號文件,明確指出推動農(nóng)業(yè)清潔生產(chǎn),加快畜禽糞便集中處理;2017年6月,國務院辦公廳印發(fā)了《關于加快推動畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源化利用的看法》(國辦發(fā)〔2017〕48號)[8],明確提出到2020年我國將建立科學規(guī)范、權責清楚、約束有力的畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源化利用制度,全國畜禽糞污綜合利用率達到75%以上,規(guī)模養(yǎng)殖場糞污處理設施裝備配套率達到95%以上。2019年9月,生態(tài)環(huán)境部、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部聯(lián)合召開規(guī)范畜禽養(yǎng)殖禁養(yǎng)區(qū)劃定和管理促進生豬生產(chǎn)進展視頻會,明確表示通過科學制定種養(yǎng)循環(huán)進展規(guī)劃、健全標準體系、強化政策支持、加強技術推廣、建立市場機制等舉措,加快推動畜禽養(yǎng)殖糞污資源化利用,構建種養(yǎng)結合、農(nóng)牧循環(huán)的可持續(xù)進展新格局[9]。目前我國畜禽養(yǎng)殖業(yè)正逐步向集約化、專業(yè)化方向進展,如何在確保畜禽養(yǎng)殖規(guī)模的前提下,加快推動污染防控、種養(yǎng)結合,實現(xiàn)糞污資源的有效利用是當前和將來肯定時期內(nèi)保障我國畜禽養(yǎng)殖業(yè)可持續(xù)進展亟需解決的重大現(xiàn)實問題。2我國畜禽養(yǎng)殖污染防治主要瓶頸問題2.1頂層設計不足導致種養(yǎng)失衡、糞污資源化利用難度大我國畜禽養(yǎng)殖業(yè)在頂層設計上側重優(yōu)良品種推廣、規(guī)?；?jīng)營和標準化生產(chǎn)、疫病防控等,對于環(huán)境愛護的設計通常直接套用工業(yè)化處理的模式,這導致長期以來基層政府對于養(yǎng)殖分區(qū)劃定標準不明確,甚至直接將養(yǎng)殖企業(yè)遷入工業(yè)園區(qū)與化工企業(yè)同步管理,導致局部地方養(yǎng)殖過于集中,非常不利于畜禽糞污的收集、處理和資源化利用。由于我國在畜禽養(yǎng)殖規(guī)?；M展進程中缺乏種養(yǎng)結合的思路,針對養(yǎng)殖規(guī)模并沒有做出明確的限定,使得種養(yǎng)主體從規(guī)模和空間布局逐步分別,有些地區(qū)甚至為了招商引資或促進當?shù)禺a(chǎn)業(yè)規(guī)模進展的需要,一味要求養(yǎng)殖企業(yè)做大做強[10]。過于浩大的養(yǎng)殖規(guī)模,產(chǎn)生遠超過生態(tài)承載力的糞污量,不僅造成嚴峻的環(huán)境污染,也影響了周邊居民的正常生活。盡管很多養(yǎng)殖企業(yè)迫于形勢要求開頭打造種養(yǎng)結合的生態(tài)農(nóng)業(yè),但是浩大的養(yǎng)殖規(guī)模需與大面積的農(nóng)田相匹配,這對于人多地少的地區(qū)來講是特別困難的。此外,對于大型的規(guī)模養(yǎng)殖,每天產(chǎn)生的大量糞污如何根據(jù)作物需求高效輸送到農(nóng)田,且不造成資源鋪張和二次環(huán)境污染,也是目前面臨的難題。糞污從貯存、輸送到澆灌等的每一個環(huán)節(jié),在現(xiàn)實操作中都存在技術難點。2.2成套技術少且技術研發(fā)與應用難以統(tǒng)一與工業(yè)污染治理不同,畜禽養(yǎng)殖污染治理涉及的環(huán)節(jié)和影響因素較多,不僅受到地域、溫度和農(nóng)業(yè)制度的影響,也受到養(yǎng)殖模式、處理工藝和農(nóng)田配套的影響。目前的養(yǎng)殖污染防治技術討論大多集中在某個環(huán)節(jié),產(chǎn)出的單項技術較多,而很少有針對某種養(yǎng)殖模式的掩蓋源頭減排,糞污收集、貯存、處理,到末端資源化利用的全循環(huán)技術的討論,從而影響了區(qū)域和流域尺度成套技術方案的制定。此外,目前還存在技術研發(fā)與應用難以統(tǒng)一的問題:對于討論者來說,更多考慮技術的有效性;對于政府而言,需要標準的、通用的、便于管控的成套技術;對于養(yǎng)殖企業(yè)來說,需要低成本、有用、便利的技術。由于養(yǎng)殖企業(yè)更關注的是養(yǎng)殖效益,而在后續(xù)的糞污處理中缺少資金和人才投入,導致全流程環(huán)節(jié)技術應用和維護方面消失困難。同時,由于養(yǎng)殖企業(yè)受農(nóng)業(yè)農(nóng)村和生態(tài)環(huán)境部門的雙重管理,在不同關注點和要求之下,簡單消失技術環(huán)節(jié)斷裂,使技術運行不暢,成本加大,造成新技術推廣難的局面。如曾一度被江蘇省提倡的大型養(yǎng)殖場沼氣發(fā)電工程,目前至少有60%處于停工狀態(tài),主要緣由是投資、運行及維護成本過高,且沼液如何利用也是一大難題;此外,許多大型養(yǎng)殖場配套的大型污水凈化設施由于運維成本高,成為養(yǎng)殖企業(yè)的巨額負擔[11]。2.3養(yǎng)殖糞污資源化存在亟待突破的技術難點農(nóng)業(yè)面源是造成地下水污染最普遍的因素,也是最難治理的污染源之一,由于其形成過程隨機性大、影響因素簡單、埋伏周期長等,因此相應的討論和污染掌握難度也較大[12]。養(yǎng)殖糞肥對地下水的污染比化肥高出8%,養(yǎng)殖糞水和沼液直接還田對地下水的污染風險也顯著高于化肥,有關養(yǎng)殖對地下水污染風險的評價及掌握的討論需要深化開展[13]。糞污從收集、處理到后期利用的過程中,會導致大量的養(yǎng)分流失,造成大氣、水體和土壤的污染,其中以氨氣或N2O揮發(fā)方式的氮流失占50%左右[14],但目前對這方面的討論還不多,尤其是糞便長周期堆肥過程中產(chǎn)生的臭氣和成本掌握以及厭氧工程中沼氣貯存和有效利用是亟待解決的技術難點。在資源化利用方面,沼液如何按農(nóng)時運輸并澆灌,長期使用養(yǎng)殖糞肥造成的重金屬和抗生素殘留問題等也是亟待解決的技術難點。以抗生素為例,畜禽養(yǎng)殖業(yè)用于促進動物生長及疾病預防和治療的抗生素用量超過8000t∕a,其中30%~90%的抗生素會殘留在動物的糞污中[15],這對進展生態(tài)農(nóng)業(yè)、有機農(nóng)業(yè)造成障礙,也極大影響了糞污資源化利用的推動。2.4養(yǎng)殖污染防治監(jiān)管難度較大由于近年來畜禽養(yǎng)殖成本(飼料、人力)逐年上升,且受市場價格周期性波動和疫病沖擊影響很大,許多畜禽養(yǎng)殖企業(yè)尤其是小規(guī)模養(yǎng)殖企業(yè)實力較弱,抗風險力量較差,加之治污設施投入大且運行成本高,許多養(yǎng)殖企業(yè)存在投不起或投得起運行不起的尷尬局面,因此,畜禽養(yǎng)殖企業(yè)進行污染防治的樂觀性往往不高。從政府層面來講,對養(yǎng)殖企業(yè)污染防治的監(jiān)管難度很大。畜禽養(yǎng)殖污染面廣量大、持續(xù)性強、構成簡單,僅僅依靠于政府的監(jiān)管很難達到治理效果;加上畜禽養(yǎng)殖行業(yè)利潤不高,從業(yè)人員多為農(nóng)夫等弱勢群體,即使生態(tài)環(huán)境部門做出懲罰和整改要求,許多養(yǎng)殖企業(yè)仍無力投資建設污染防治設施。因此,僅僅依靠行政強制手段,難以實現(xiàn)對養(yǎng)殖污染的有效監(jiān)管和掌握。此外,由于面對養(yǎng)殖企業(yè)的基層農(nóng)技推廣部門技術力氣相對薄弱,人員力氣欠缺,存在推廣難度大、技術落地難的問題,對技術成果的推廣應用造成肯定的制約。3水專項畜禽養(yǎng)殖污染治理討論成果針對我國畜禽養(yǎng)殖業(yè)種養(yǎng)失衡、成套技術少以及排放特異性污染物等問題,水專項從技術研發(fā)、成套技術集成、管理機制等方面開展系統(tǒng)討論,產(chǎn)出了系列討論成果。3.1研發(fā)了32項適用技術,形成12項技術指南依據(jù)流域特點,以種養(yǎng)結合為理念,水專項研發(fā)了32項畜禽養(yǎng)殖污染治理的適用技術,其中既有集成的移動式生態(tài)養(yǎng)殖、山地果園種養(yǎng)結合養(yǎng)殖、原位發(fā)酵床養(yǎng)豬等技術,也有針對技術難點攻克的適用技術,包括種養(yǎng)結合、源頭節(jié)水、豬舍改造、糞便堆肥、厭氧發(fā)酵、沼液利用、尾水凈化、糞污資源化利用、沼液能源化利用等技術和設備。如山地果畜結合區(qū)面源污染掌握技術針對東江源頭區(qū)的地貌特征,以小流域為系統(tǒng)單元,實行山坡種果、山溝養(yǎng)豬、溝底筑壩養(yǎng)魚的果畜生態(tài)農(nóng)業(yè)模式,集成了滯留塘生態(tài)凈化系統(tǒng)構建、有機固體廢物循環(huán)利用、生豬養(yǎng)殖高氨氮廢水處理等技術,從系統(tǒng)結構上實現(xiàn)養(yǎng)殖廢物的循環(huán)利用,實現(xiàn)“控源、減排、凈化”的污染防治目標。應用該技術在東江源頭區(qū)的安遠縣開展了107hm2臍橙果園的示范推廣,通過生態(tài)化改造,在山溝養(yǎng)殖生豬,有效愛護了果園生態(tài)環(huán)境,并輻射帶動周邊農(nóng)戶致富。該技術在安遠縣的臍橙果園逐步推廣應用,推動了該區(qū)域農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟,促進了果業(yè)和畜禽養(yǎng)殖業(yè)的進展,對水資源愛護起到樂觀作用。從“十一五”至今,通過水專項的討論,共發(fā)布12項與養(yǎng)殖污染掌握相關的技術規(guī)范或指南。國家層面發(fā)布的包括HJ497—2009《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染治理工程技術規(guī)范》[16]、《畜禽養(yǎng)殖污染發(fā)酵床治理工程技術指南(2014)》[17]等,省(市)層面的包括《江蘇省污水生物凈化處理技術規(guī)程》[18]、《河南省畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染掌握技術規(guī)范》[19]等,內(nèi)容涵蓋了養(yǎng)殖場建設、區(qū)域規(guī)劃、污染掌握、資源化利用等多個環(huán)節(jié),也有針對發(fā)酵床養(yǎng)殖污染防治、污水生態(tài)凈化、雨污分流、糞便集中收集等詳細技術的規(guī)范和指南。12項指南的發(fā)布,不僅為管理者供應了參考,也為養(yǎng)殖場的新建和改造供應了技術方案。3.2研發(fā)了低成本有用成套技術,促進了技術的推廣應用針對單項技術多、成套技術缺乏的問題,水專項研發(fā)了針對特定地區(qū)的系列養(yǎng)殖污染防治成套技術,包括基于無害化微生物發(fā)酵床的養(yǎng)殖廢物全循環(huán)、畜禽養(yǎng)殖廢物異位微生物發(fā)酵床處理與資源化利用、遼河源頭區(qū)農(nóng)村面源污染防治、東北寒冷地區(qū)畜禽養(yǎng)殖污染系統(tǒng)掌握和山地果畜結合區(qū)面源污染掌握等技術。如基于無害化微生物發(fā)酵床的養(yǎng)殖廢物全循環(huán)技術,攻克了微生物發(fā)酵床生態(tài)養(yǎng)殖、飼料微生物添加和養(yǎng)殖物及廢棄墊料高值轉化等技術,創(chuàng)新了以微生物發(fā)酵為核心的技術系統(tǒng),實現(xiàn)了畜禽養(yǎng)殖污染掌握與廢物資源化;通過多項技術的串聯(lián)應用示范,建立了以微生物發(fā)酵技術為核心的畜禽養(yǎng)殖污染掌握與治理系統(tǒng)方案,取得了肯定的社會效益和生態(tài)效益。以養(yǎng)殖污染生態(tài)掌握為主的種養(yǎng)加一體化掌握方案已推廣到福建、山東、北京和浙江等20省(市),累計推廣規(guī)模達到2100萬頭當量豬,削減養(yǎng)殖業(yè)對水體的污染負荷COD、TN和TP分別超過70萬、8萬和1萬t,制造經(jīng)濟效益19億元以上。該種養(yǎng)加一體化掌握技術模式支撐了遼寧省阜蒙和彰武、河北省定興等6個縣的養(yǎng)殖污染治理。針對技術投資成本高、運行費用高或運行簡單、管理難度大的問題,通過對技術的投資和運行成本進行優(yōu)化和核算,使技術更加有用。如研發(fā)的畜禽養(yǎng)殖廢物異位微生物發(fā)酵床處理與資源化利用技術,相比糞污厭氧工程+尾水深度凈化技術具有投資和運行成本低、操作簡潔的特點,在有機肥銷路打通的狀況下,不僅可以抵消墊料成本的費用,每頭豬還可以額外收益90元以上,受到養(yǎng)殖戶的廣泛歡迎。3.3攻克了糞污處理關鍵環(huán)節(jié)的難點技術在源頭減量方面,討論和改進了新型飲水器和兩坡段干濕分別養(yǎng)豬生產(chǎn)污水削減技術,達到削減飼料和水源鋪張的目的。在堆肥方面,研發(fā)了保氮除臭免通氣槽式堆肥發(fā)酵技術[20],利用微生物技術處理起到無害化的作用;同時將有機固體廢物降解和轉化為優(yōu)質(zhì)有機肥。針對糞污在資源化過程中的氮損失率過大問題,研發(fā)了耐高溫快腐熟保氮除臭發(fā)酵復合菌劑與復合多功能微生物添加劑制備技術,畜禽養(yǎng)殖廢物經(jīng)保氮除臭發(fā)酵,堆肥溫度有了大幅提高,堆肥物料腐熟過程和發(fā)酵周期顯著縮短,氮損失率也明顯降低。針對尾水處理,研發(fā)了河口濕地養(yǎng)殖水體污染的物理-生物聯(lián)合阻控與水質(zhì)改善技術,通過物理-生物聯(lián)合阻控方式,低成本凈化養(yǎng)殖尾水。3.4通過宣揚和示范推動了技術成果的推廣應用水專項重視有用技術的應用,通過建設示范工程,引導、培訓和推廣水專項成果。水專項產(chǎn)出了32項養(yǎng)殖污染治理技術,其中20余項技術均建立了示范工程,并取得良好的運行效果,部分技術在示范的基礎上加大了推廣力度。如由中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)進展討論所研發(fā)的大通欄原位發(fā)酵床和異位發(fā)酵床養(yǎng)豬技術,被推舉為農(nóng)業(yè)農(nóng)村部2018年十大引領技術及主推技術[21],且被推廣到福建、江蘇、山東、四川和浙江等省,累計應用2100多萬頭當量豬,相關推廣應用規(guī)模仍在連續(xù)增長中,成為很好的宣揚示范樣板。4連續(xù)深化開展畜禽養(yǎng)殖污染防治的對策建議經(jīng)過10多年的討論,水專項產(chǎn)出了一批技術成果,對養(yǎng)殖污染治理發(fā)揮了較大的作用。但由于我國畜禽養(yǎng)殖規(guī)?；鶖?shù)大、分散養(yǎng)殖比例高、基礎設施及管理機制較為薄弱,因此,畜禽養(yǎng)殖污染防治的瓶頸問題仍舊沒有完全解決,需要持續(xù)深化開展相關討論,特殊是開展畜禽養(yǎng)殖進展規(guī)劃頂層設計,推動標準化、規(guī)范化的種養(yǎng)結合技術模式及建立第三方社會化服務組織等。4.1通過法律制度和分類施策管控養(yǎng)殖污染基于我國區(qū)域水資源承載力、耕地環(huán)境容量(上限)和人口食物需求(下限)等限制因素,采納“以水定種”“以種定養(yǎng)”的模式,借鑒區(qū)域農(nóng)田養(yǎng)分平衡和畜禽糞污養(yǎng)分綜合管理方案閱歷,科學制定畜禽養(yǎng)殖業(yè)進展規(guī)劃,依據(jù)區(qū)域不同農(nóng)用地利用類型、規(guī)模和水環(huán)境生態(tài)功能區(qū)劃分,建立以畜禽糞污養(yǎng)分管理為基礎的準入制度,依法科學劃定禁養(yǎng)區(qū)、限養(yǎng)區(qū)和適養(yǎng)區(qū);確立區(qū)域畜禽養(yǎng)殖的品種和規(guī)模,實現(xiàn)種養(yǎng)平衡。完善養(yǎng)殖污染治理的相關立法,提高立法層次,細化執(zhí)法主體及違法責任,通過法律手段強制將畜禽養(yǎng)殖污染遏制在源頭環(huán)節(jié)。對不同類型養(yǎng)殖污染,實行分類防治策略:針對規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖場,規(guī)范設置養(yǎng)殖場排污口,將其納入點源污染日常環(huán)境監(jiān)管;針對分散畜禽養(yǎng)殖場,逐步建立科學的監(jiān)測、普查和評估體系。4.2強化畜禽糞污高效收集轉化與利用技術體系創(chuàng)建一是源頭減量。推廣使用微生物制劑、酶制劑等飼料添加劑和低氮、磷,低礦物質(zhì)飼料配方,提高飼料轉化效率;減量使用獸藥和銅、鋅飼料添加劑,降低養(yǎng)殖污染排放;推廣新型喂料線,削減飼料的損失;引導配套養(yǎng)殖糞污“三分別”(干濕分別、人豬分別和雨污分別)以削減污水中固形物含量。二是收集轉化掌握。全部的養(yǎng)殖場都要建設必要的糞污收集處理設施,配套成熟、穩(wěn)定的糞污收集處