从畜禽粪便环境污染浅析循环经济

中国环境学会  2011年 03月31日


   陶建东、王修川 吉林省固体废物管理中心,吉林长春130051


  摘要:循环经济理论是治理畜禽排泄物环境污染的科学理论,畜禽粪便减量化、资源化、无害化的措施,对于缓解农村能源紧张状况、改善农作物质量品质、提高畜产品质量、优化人们生活环境、增强人民身体健康、促进农业可持续发展有着重大意义。
  关键词:畜禽粪便;污染治理;循环经济
   
  随着人民生活水平的不断提高,对肉、蛋、奶的需求量大幅增加,农村的畜禽养殖业得到了迅猛发展,养殖业已成为我省农村的支柱产业和主要经济增长点。但是,畜禽养殖业的迅速发展,畜禽粪便所带来的环境污染问题也越来越突出。能否有效地解决畜禽粪便的污染问题,已成为关系到畜禽养殖业实现可持续发展的重要问题。


  1畜禽养殖业环境污染状况


  据2007年的调查资料[1]表明:我省全年畜禽排泄物总量18493.8万t,大部分规模化畜禽养殖场没有污水、固体废弃物处理设施,没有进行干、湿分离,管理粗放,畜禽粪便随意排放,臭味四溢,污水横流,既浪费了有机肥,又对环境造成了污染。


  1污染水源
  畜禽养殖场未经处理的污水中含有大量的污染物质,其污染负荷很高,高浓度畜禽养殖污水排入江河湖泊中,由于含N、P量高,造成水质不断恶化,导致水体严重富营养化;大量畜禽粪便污水排入鱼塘及河流中,使部分水生生物逐渐死亡,严重的将导致鱼塘及河流丧失使用功能。而且畜禽粪便污水中有毒、有害成分一旦进入地下水中,可使地下水溶解氧含量减少,水体中有毒成分增多,严重时使水体发黑、变臭,造成持久性的有机污染,造成原有水体丧失使用功能,极难治理、恢复。


  1.2污染大气
  畜禽养殖过程会产生大量的恶臭气体,还有粪污在堆放过程中有机物的腐败分解产生甲烷、有机酸、氨、醇类等二百多种有毒有害成分,污染养殖场及周围空气。这些污染物除引起不快、产生厌恶感外,对人和动物有刺激性和毒性。有的物质还会损害肝脏、肾脏、长时间吸入恶臭物质可改变神经内分泌功能,降低代谢机能和免疫功能,使生产力下降,发病率和死亡率升高。同时恶臭气体严重影响养殖场员工的生活质量和工作效率。有的畜禽养殖场离居民生活区较近,由于恶臭污染问题,导致养殖场与周围群众关系十分紧张,有的引发社会矛盾。


  1.3传播病菌
  畜禽粪便中的污染物含有大量的病原微生物、寄生虫卵以及滋生的蚊蝇,使环境中病原种类增多,病原菌和寄生虫大量繁殖,造成人、畜传染病的蔓延。尤其人畜共患病时,会导致疫情发生,给人畜带来灾难性危害。“人畜共患病”是指那些由共同病原体引起的人类与脊椎动物之间互相传染的疾病。


  1.4危害农田
  高浓度的畜禽养殖污水长期用于灌溉,会使作物徒长、倒伏、晚熟或不熟,造成减产,甚至毒害作物出现大面积腐烂。此外,高浓度污水可导致土壤空隙堵塞,造成土壤透气、透水性下降及板结,严重影响土壤质量[2]。


  2循环经济理论与畜禽粪便环境污染


  2.1循环经济的意义
  循环经济以可循环资源为来源,以环境友好的方式利用资源,把清洁生产、资源综合利用、生态设计和可持续消费等融为一体,并运用生态学规律指导人类社会的经济活动。
  循环经济发端于传统经济,是对传统经济的反思、否定、创新。与传统经济相比,循环经济具有更多的优点,是一种更高级更先进的经济形态。
  传统经济是一种以“资源—产品—污染排放”所构成的物质单向流动的经济,人们通过持续的、高强度的把资源转化成废弃物来换取经济的数量型增长,其特征是高开采、低利用、高排放。循环经济则是一种建立在物质不断循环利用基础上的经济发展模式,它要求把经济活动按照自然生态系统的模式组织成一个“资源—产品—再生资源”的反馈式流程,所有的物质和能量要在这个不断进行的经济循环中得到合理和持久的利用,从而把经济活动对自然环境的影响降低到尽可能小的程度,其特征是低开采、高利用、低排放,是一种与环境和谐的经济发展模式。它能从根本上消解长期以来环境与发展之间的尖锐冲突,实现经济和环境发展的“双赢”[3]。


  2.2循环经济的原则
    循环经济模式是可持续的生产和消费模式,遵循“减量化(Reduce)、再利用(Reuse)、再循环(Recycle)”(称为3R原则)的基本原则。
    第一,减量化原则就是要将物质流和能量流在达到等效服务的情况下减到最少。由于技术的进步,使得生产出重量较轻或体积较小的产品成为可能,从而使这些小巧轻便产品为人们提供更好的服务,同时减少了物质和能量的使用。
  第二,再利用原则要求物品以最初的形式被多次使用,通过再使用,可以使物品不过早地成为垃圾。它要求生产者将产品设计得更为合理,使之能够被反复使用,再利用原则还要求生产者尽可能延长产品的寿命。
  第三,再循环原则要求产品在完成使用功能后能够变成可利用的资源。按照循环经济理论,生产者生产出来产品只是完成了一半的任务,还要能够提供产品使用完如何处理的设计。再循环有2种情况:一是原级再循环,即废品被再用来生产同样的新产品;二是次级再循环,即将废物资源转化为生产其他产品的原料。由于原级再循环在减少原料消耗方面比次级再循环高得多,因而是循环经济追求的理想境界。
  “3R”原则构成了循环经济的灵魂,循环经济要求避免废物产生为优先目标。减量化原则是循环经济的第一法则,再使用原则和再循环原则只是所使用的方式方法的问题。因此,“3R”原则的顺序应是“减量化—再使用—再循环”[4]。


  2.3畜禽粪便资源化在循环经济系统中的运作流程
  畜禽粪便资源化的利用在参与畜禽养殖与生态环境链条中循环流动时,延缓了对生态环境的输出过程,对畜禽养殖与生态环境链条中所输出的畜禽粪便进行环境无害化处理,使之以生态环境能够容纳的形态重新流回生态环境系统中。畜禽粪便在资源化利用链条中与生态环境系统之间的循环流动,是一种深层次的循环,这种系统与系统之间的物质循环,实际上体现了畜禽粪便在循环经济过程中的减量化、再利用、无害化的原则。它将畜禽粪便资源化利用链条作为子系统和谐地纳入生态环境系统中,促进两个系统的协调共生。这种方式能够减少对自然资源的索取,更有效地利用畜禽粪便,化为可以继续利用的资源,形成‘资源—产品—再生资源—再生产品”的物质流动闭合回路,最终顺畅的进入生态环境系统中,降低畜禽粪便对生态环境的影响,为生态环境减轻负担,并且提供自我恢复的空间。


  2.4畜禽粪便减量化、资源化措施
  2.4.1提高畜禽粪便饲料化
  2.4.1.1提高饲料的利用率
  我国畜禽饲料生产技术与发达国家相比存在差距,大量的饲料未被畜禽消化吸收而排出体外,既浪费了饲料又污染了环境。因此提高饲料的利用率,研制先进的生态营养饲料,达到卫生、安全、营养的效果,降低畜禽单位生长量的物质和能源的消耗,降低生产成本,减少粪尿等废弃物的产生量,对畜禽养殖业的源头进行污染控制。
  2.4.1.2粪便用作饲料
  畜禽粪便中的鸡粪较为适合加工成牛饲料。鸡粪中的粗蛋白含量、氨基酸含量不低于玉米等谷物饲料,此外还含有丰富的微量元素和一些未被识别的营养因子。
  2.4.1.3使用绿色饲料
  长期使用高剂量的铜和锌,大量的重金属随粪便排出体外,对生态环境存在着一种潜在的污染影响,应该尽量使用不含高铜、高锌的绿色饲料。另外,在饲料中添加丝兰属植物提取物时,可明显减少粪中的氨气及硫化氢等臭气的产生,减少量达40%—60%,大大减轻了养殖场周围的恶臭味[5]。
  2.4.2提高畜禽粪便肥料化
  畜禽粪便是一种有价值的资源,它包含农作物所必需的氮、磷、钾、有机物和蛋白质等多种营养成分,经过处理后可作为肥料和饲料,具有很大的经济价值。畜禽粪便和废水含有很高浓度的有机物,易于进行生物厌氧处理,回收具有能源价值的沼气,经处理后的排水可用于农业灌溉和生产杂用[6]。
  2.4.3提高畜禽粪便资源化
  厌氧发酵产沼:厌氧发酵主要分为液化、产酸和产甲烷3个阶段进行。厌氧发酵工艺是微生物在厌氧条件下,将有机质通过分解代谢,最终产生沼气和污泥的过程。厌氧发酵处理高浓度猪场污水,自身耗能少尧运行费用低,而且沼气是极好的无污染的燃料,有一定的经济效益[7]。


  3畜禽粪便资源利用存在的问题


  3.1缺乏可操作性的法律法规
  国家环保部先后于2001年、2002年分别出台了《畜禽养殖污染防治管理办法》和《畜禽养殖污染排放标准》,但对限制排放和鼓励治理的可操作性不强,况且实行达标排放在生产实践中很难做到。我省尚未有可供操作的规章制度和实施办法。


  3.2缺乏污染治理的鼓励措施
  税收、信贷、用地、用电、补偿等方面没有相应的优惠扶持政策,从而导致商品有机肥价格居高不下。


  3.3缺乏合理规划与布局
  畜禽养殖业发展和污染治理缺乏全局性规划和布局,畜禽规模养殖场(户)的建设发展尚未完全纳入统一的审批管理,致使农村生态环境较脆弱,污染容量较小的地区盲目发展了畜禽规模养殖项目,部分饮用水源保护区域亦发展了规模畜禽养殖场,给水源地和周边环境带来严重影响[8]。


  3.4投入不足,技术研究滞后
  畜禽养殖污染排放量大、浓度高,如果依赖于工业化达标排放处理既不经济,亦不符合目前农村实际条件。因此,只能走资源化利用的路子。但是投入不足,经费匮乏,致使污染治理基础设施缺乏规模,技术研究严重滞后,农艺、工程措施研究示范规模较小,示范推广力度不够。


  4减少环境污染袁促进我省畜禽排泄物资源化的几点建议


  (1)制定符合我省实际情况的地方法规或规章,深入宣传,积极引导,提高养殖者对污染治理工作重要性的认识。利用电台、电视、报纸、网络等宣传媒体,对养殖污染的危害、《畜禽养殖业污染物排放标准》、《畜禽养殖污染防治管理办法》、《畜禽养殖业污染防治技术规范》、沼气工程建设效益等加大宣传力度,使治理畜禽污染精神深入人心。
  (2)税收、信贷、用地、用电、补偿等方面应有相关的优惠扶持政策,建立激励机制,对自觉治污的养殖场(户)给予更多的优惠和补助,对污染严重而又拒不采取治理措施的业主予以处罚,以确保整治目标的实现。
  (3)畜禽养殖业发展要有全局性规划和布局,加强管理,实施种、养区域平衡一体化政策。在发达国家,畜禽业发展绝大多数属于既畜养又种植的模式,他们有充足的土地可以消化畜禽粪便。如荷兰全国只有4个大型农场,整个农业、畜禽业分散在全国13.7万个家庭农场中,产生的废弃物可自已消化。
  (4)加强在技术上进行革新和注重终端产物的利用
  ①利用畜禽粪养殖蚯蚓
  蚯蚓养殖的方法很多,有简易养殖法、肥堆养殖、塑料大棚养殖(工厂化养殖)、越冬养殖、田间养殖、垃圾处理养殖、立体多层箱养殖等。简易养殖适合于农村集体或个体养殖,可充分利用房前屋后、庭院空地及木箱、筐、罐、盆、池等容器;肥堆养殖主要利用果园、桑园、饲料园、菜园、大田等园地,有条件、规模较大的企业可以进行大棚工厂化养殖提高效率。
  ②采用好气或嫌气生物活性系统及在农田撒施等方法处理畜禽粪尿。欧洲已应用生物处理法,一些大饲养场开始修建蓄水池,截留暴雨溢流,并将清洗畜栏后的废水集中蓄入,经过沉淀、曝气等作用后,用泵打入喷灌系统,灌溉农田、草坪(地)和牧场。畜禽粪尿中含有大量粗纤维、蛋白质、糖类和脂肪类物质,其成分与人工合成的废物明显不同。它们在自然界易于分解,并参与物质再循环过程,充分利用这些循环途径,既能利用粪尿中的营养物质又免于对环境的危害。
  ③利用沼气池处理畜禽粪便,是小规模化养殖业处理畜禽废弃物的好办法,也是对无害化进行处理和综合利用的有效途径。如年出栏500头生猪规模的养殖户可建30 m3体积的沼气池,按每立方米造价450元计算,投入3万元即可处理年出栏500头猪的粪便,所产沼气可作燃料、照明、发电等,且清洁、卫生、无污染。
  ④畜禽生长的过程所需营养物质是由原料转化而来的,家畜粪便中所含的N是由日粮蛋白质转化而来的。畜禽粪便中的重金属元素,如铜、锌主要由日粮中铜、锌添加剂转化而来。一般来说,畜禽排泄物的成分与畜禽机体状态、营养平衡情况、营养物质可利用率有关。为了减少畜禽排放物中的N、P质量分数,应依据环境营养学和生态营养学的“环保配方”知识,将其应用于畜禽营养领域,以提高饲料转化率[9]。
  (5)明确农业部门和环保部门之间的职能,加强各部门协调和职能部门监管力度,积极推进畜禽养殖污染治理和资源化利用。


  参考文献:
  [1]《吉林省畜禽粪便污染环境状况调查与对策报告》吉林省2008年科研成果.
  [2]李建华.畜禽养殖业的清洁生产和污染防治对策研究[J].浙江大学学报.2004.7.
  [3]刘红侠,陶建国,王建芳,等.畜禽养殖业污染与循环经济[J].污染防治技术.2003.16.(3).
  [4]潘涌璋.面向循环经济的畜禽养殖发展思路[J].家畜生态.2004.25.(4).
  [5]曾正清,孙振钧,THEOVAN KEMPEN.牛粪和蚯蚓对猪排泄物中臭气化合物产量的影响[J].中国农业大学学报.2003.8.(3).
  [6]彭里.畜禽粪便环境污染的产生及危害[J].家畜生态学报,2005,26.(4).
  [7]钱午巧.包武.陈彪.利用厌氧发酵技术综合治理畜牧业污染的探讨[J].福建能源开发与节约,2003.(3).
  [8]孙胜龙.高龙君.隋延婷等.吉林省畜禽养殖业的环境问题及防治技术[J].生态环境袁2004.13.(3).
  [9]相俊红.胡伟.我国畜禽粪便废弃物资源化利用现状[J].现代农业装备,2006.2.
 

 
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