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一、同步硝化與反硝化的作用機理概述
同步硝化與反硝化(SND)的脫氮機理可以從宏觀環境理論、微環境理論和微生物學理論三個方面加以解釋。
(一)宏觀環境理論
一般來說,反應中所需的DO都是通過曝氣來供給,不同的曝氣裝置會導致反應器內DO的分布狀態不同。但是在好氧條件下的活性污泥脫氮系統中,無論哪種曝氣裝置都無法保證反應器中的DO在廢水中分布均勻,例如:在SBR反應器中,曝氣并不能保證整個反應器中DO完全處于均勻的混合狀態,缺氧區域的存在就為該反應器中成功實現SND提供了可能。
(二)微環境理論
微環境理論是目前解釋SND現象普遍接受的觀點。這種理論認為,微生物個體一般情況下非常微小,所以環境的微小變化也會不同程度的影響微生物的生存,污泥絮體內部DO濃度的分布如圖1所示。
整個主體相中DO分布均勻,但是當DO向污泥絮體內部進行擴散時受到一定的限制,所以在絮體內部就會產生擴散層、好氧區、缺氧區這樣一個DO梯度。微生物絮體的外層區域即擴散層和好氧區DO濃度較高,以好氧菌、硝化菌為主,在該區域有利于硝化反應的進行。隨著DO擴散深入到微生物絮體內部,由于氧的傳遞受阻和擴散層、好氧區DO逐漸減少,在絮體內造成缺氧環境,此時有利于反硝化菌的生長,促進了反硝化的進行。微生物絮體內存在缺氧區域是實現SND的主要原因,然而缺氧環境的形成主要取決于DO濃度的大小和絮體的結構。DO濃度過高就會擴散至污泥絮體內部,無法形成缺氧區域,就不能實現SND;濃度過低滿足不了擴散層、好氧區硝化反應所需的DO,進而降低脫氮效果。因此,控制DO濃度以及微生物絮體的結構是成功實現SND的關鍵。
(三)微生物學理論
作為一種自養型好氧微生物,硝化細菌主要通過氧化NH+4-N和NO-2-N來獲得能量供自身生長和繁殖。80年代以來,很多生物科學家通過研究發現許多菌類都可以對含氮化合物進行異養硝化,異養型硝化細菌不但生長速率快,產量高,而且要求的溶解氧的濃度比自養型硝化菌低。此外,在大量的實驗室研究中發現了好氧反硝化細菌的存在。異養型硝化細菌和好氧反硝化細菌的發現打破了傳統的生物脫氮理論。因此從微生物學角度來說,SND生物脫氮也是可能的。
二、同步硝化反硝化的主要影響因素
(一)溶解氧(DO)
DO濃度是影響SND的重要參數之一。系統中的DO應滿足有機物的氧化及硝化反應,但是溶解氧濃度不能太高。當DO較高時,它對生物絮體的穿透能力逐漸增大,DO擴散至污泥絮體內部,缺氧微環境很難形成。另外,O2接受電子的能力高于NO-2-N和NO-3-N,抑制了反硝化細菌的活性,降低反硝化效果;DO過低,滿足不了硝化反應所需的DO,同樣會影響脫氮效果。可見,在SND工藝中有效地控制DO在適宜的范圍極其重要。
(二)碳源
有機碳源是微生物生長和繁殖所需能量的主要來源,同時也被認為是實現SND的關鍵因素之一。有機碳源濃度過高,異養菌活動旺盛,會抑制硝化反應,硝化不完全必然會影響反硝化效果;碳源不足,導致反硝化過程受阻,同樣SND效果也不好。因此,對于SND體系來說,硝化與反硝化同時發生,相互制約,使得有機碳源在整個SND反應體系占有不可忽視的地位。
(三)pH值
pH是影響SND的又一個重要因素。不同微生物所適應的pH值范圍各不相同,硝化細菌是生物硝化過程的主體,硝化細菌的活性和數量決定了硝化作用的強弱,最適宜的pH值為8.0-8.4;而對于反硝化細菌的生長來說,最適宜的pH值為6.5-7.5,硝化菌和反硝化菌對pH值的變化十分敏感,超出適宜的范圍后兩種細菌的活性會大大降低??梢姡瑢τ赟ND體系,必須尋找一個適宜的pH值范圍,使硝化反應與反硝化反應均能高效進行,進而得到理想的TN去除率。
三、同步硝化與反硝化在畜禽養殖污水處理中的運用
(一)實驗材料及方法
1.聚乙烯醇(PVA)固定化細胞膜棒
以15%PVA水溶液和保護液為溶劑,與經過發酵培養濃縮的好氧反硝化菌和硝化菌進行混合固化制備。
2.水源
畜禽養殖污水為某基地養殖場廢水,根據實驗要求配置適量的NaN03和NaNO2。
3.水質分析方法
氨氮測定(納氏分光光度法)、亞硝酸鹽測定(鹽酸一蔡胺比色法)硝酸鹽測定(紫外分光光度法)。
(二)實驗方法
1.同步硝化、反硝化脫氮
在室溫〔大于25℃)條件下,將PV氣固定化細胞膜棒(5支)浸沒于4.5L水產養殖廢水中進行細胞膜活化?;罨陂g水力停留時間為5天。在污泥馴化過程中,對反應器的進出水的NH3一N,對出水中NO2一N、NO3一N進行分析,研究自然條件下脫氮效果及反應類型的因素。
2.同步硝化、反硝化脫氮影響因素研究
改變實驗的溫度、pH值,比較不同條件下脫氮效果。
(三)試驗結果分析
1.同步硝化、反硝化脫氮
由圖2可見,NH4一N濃度隨時間的延長而減少,初期下降較快,24h后變化不大;與傳統硝化不同的是,NO2一N、NO3一N的濃度在出現一個相對小的峰值后,迅速下降,36h后NH4一N、NOx一N都趨于零,體系中無NO2一N、NO3一N的積累。說明固定化混合細胞不僅能將NH4一N氧化成NO2一N、NO3一N,而且由于載體內部存在氧的濃度梯度,形成了缺氧區和厭氧區,從微觀環境及微生物組成條件上促使好氧條件下進行反硝化反應,將NO2一N、NO3一N還原成氮氣,實現,SND脫氮。此外,體系中NO2一N的峰值濃度僅為傳統的40%,說明在混合固定的體系中有部分NO2一N被反硝化菌直接還原成了N2(即部分脫氮過程實現了短程硝化反硝化脫氮),縮短了脫氮歷程,提高脫氮效率,同時節省氧氣和有機碳源。
2. PH值對脫氮效果的影響
在發酵培養過程中,分別在pH=7.5,pH二6和pH=8.5及自然pH的條件下,對細菌進行混合培養,其菌體生長和脫氮結果見圖3,結果表明,在自然pH條件下,發酵前期pH有一上升過程,抑制脫氮效果的提高,同時延長達到最大脫氮率的時間。在pH=7.5有比較理想的脫氮效果,過高或過低的酸度對脫氮均有影響。在實際應用中可采取補加酸控制pH不超過8.0,使混合菌群的發酵周期縮短,菌體量達提前達到最大,當硝化反硝化偶聯系統正常運轉后,得到最優脫氮效果,pH值恒定在7~8。
參考文獻:
[1]齊唯,李春杰,何義亮.浸沒式膜生物反應器的同步硝化反硝化效應[J].中國給水排水,2003.19.
1.1畜禽養殖業污染危害
1.1.1水體污染
畜禽污水排入江河湖泊中,有害成分一旦進入地下水中,可造成持久性的有機污染,極難治理、恢復。
1.1.2空氣污染
畜禽養殖場產生的硫化氫、氨氣、糞臭素和硫醇類等惡臭氣體對環境空氣造成嚴重污染。
1.1.3農田土壤污染
畜禽養殖污水長期用于灌溉,會使作物陡長、倒伏、晚熟或不熟,造成減產,大面積腐爛。此外,高濃度污水可導致土壤孔隙堵塞,造成土壤透氣、透水性下降及板結,嚴重影響土壤質量。
1.2畜禽養殖業污染產生原因
據調查,60%的養殖場缺少干濕分離,80%左右的規?;B殖場缺少必要的污染治理投資,90%以上的養殖場沒有綜合利用和污水治理設施,“三同時”執行率低,污染物未經處理直接排放。隨著規模化畜禽養殖迅速發展,畜禽養殖場的布局不合理,沒有足夠土地消納畜禽廢棄物。政策和管理上的原因:在畜牧業發展上,農業政策與環境政策脫節。一是,政策制訂環節上脫節;二是,政策執行過程中脫節。受職能影響,各級環保部門對畜禽廢棄物污染環境問題重視和管理不夠。對于畜禽污染物處理缺少扶植政策。
2治理對策
為減少畜禽養殖場對環境的危害,畜禽養殖場需要采取全過程綜合治理技術,主要包括雨污分流、干濕分離系統建設,糞污處理處置及綜合利用等。
2.1術語與定義
雨污分流:用不同管道分別收集和輸送畜牧場污水和雨水的排水方式。即畜禽養殖場的生產生活污水經過地下污水管道流向污水貯存或處理設施進行貯存或凈化處理;雨水則通過地下雨水管道或地面明溝直接排出場外;干清糞技術:畜禽排放的糞便一經產生便通過機械或人工收集、清除,尿液、殘余糞便及沖洗水則從排污道收集排出的清糞技術;堆肥技術:利用微生物對畜禽養殖場固體污染源進行分解腐熟生產有機肥的方法;好氧堆肥技術:采用機械或人工方式,在充分供氧的條件下,利用好氧微生物對畜禽養殖場固體污染源進行分解腐熟生產有機肥的方法;沉淀池:應用沉淀作用去除水中懸浮物的一種構筑物;沼氣池:采用厭氧消化技術處理畜禽養殖場糞便及污水,制取沼氣的構筑物。
2.2治理對策
為實現畜禽養殖業污染總量減排,減少對環境的危害,畜禽養殖場需要采取全過程綜合治理技術,主要包括雨污分流、干濕分離系統建設;糞污處理處置及綜合利用等。
2.2.1固體糞污處理
根據不同養殖規模和養殖場周圍的環境條件,可采用不同的糞便處理方法。(1)自然發酵后直接還田是指糞便在堆糞場或儲糞池自然堆腐熟化,符合GB18596要求后,作為肥料供農作物吸收消化的處理方式。腐熟度檢測方法為:取1kg~2kg堆肥成品,首先用10mm篩進行篩分,將堆肥粒徑控制在10mm以下,調節堆肥含水率為50%~55%,然后置于設有溫度計的保溫瓶中,將保溫瓶在常溫下(20℃)放置7d~10d,每天在固定時間通過溫度計讀取堆肥溫度一次并記錄,連續測7d~10d,取測得的最高溫度進行腐熟度判定,判定方法如下:20℃~30℃為Ⅴ級,30℃~40℃為Ⅳ級,40℃~50℃為Ⅲ級,50℃~60℃為Ⅱ級,60℃~70℃為Ⅰ級。堆肥產品質量(由優至劣)Ⅴ級>Ⅳ級>Ⅲ級>Ⅱ級>Ⅰ級。(2)好氧堆肥法生產有機肥好氧堆肥是利用好氧微生物,通過控制水分、酸堿度、碳氮比、空氣、溫度等各種環境因素,使之分解利用畜禽糞便中各種有機物,達到礦質化和腐植化的過程,最終得到一種無害的腐植質類肥料。主要適用于年出欄量5000頭以上的規?;B豬場(小區)。堆肥場地的設計應滿足下列規定:堆肥場地一般應由糞便貯存池、堆肥場地以及成品堆肥存放場地等組成;采用間歇式堆肥處理時,糞便貯存池的有效體積應按至少能容納6個月糞便產生量計算;場內應建立收集堆肥滲濾液的貯存池;應考慮防滲漏措施,不得對地下水造成污染;應配置防雨淋設施和雨水排水系統。
2.2.2污水/尿液處理
污水/尿液應根據養豬場規模、周邊可消納糞污土地、區域環境要求等因素,分別采用不同的處理與綜合利用模式。(1)還田利用這是一種采用物理沉淀和自然發酵來達到糞污減排目的的方法。豬場內的污水/尿液在儲存池內進行沉淀和自然發酵,沉淀后出水供周邊農田或果園利用,池底沉積糞污作為有機肥直接利用或和固體糞便一起進行有機肥生產。(2)厭氧發酵污水/尿液經過格柵,將殘留的干糞和殘渣攔截并清除,清出的殘渣出售或生產有機肥。而經過格柵攔截后的污水則進入厭氧池進行發酵。發酵后的沼液還田利用,沼渣可直接還田或制造有機肥。一般情況下,每10頭豬(出欄)所需的厭氧池容積約2立方米。(3)厭氧—好氧—深度處理該處理方法是污水/尿液經厭氧發酵后,厭氧出水再經好氧及自然處理系統處理,達到國家和地方排放標準,既可以達標排放,也可以作為灌溉用水或場區回用。工藝流程如下。
2.2.3豬場污染治理推薦模式
隨著我國的畜禽養殖業發展迅猛,在全國各地出現了一大批大型集約化畜禽養殖在推動農村經濟發展、滿足人民生活需要方面發揮了重要的作用,但由于在規劃、管理和技術落后等各方面的原因,當前農村地區畜禽養殖業的污染問題日益突出,為了控制畜禽養殖造成的污染,我們必須對其進行調查和評價,全面認識畜禽養殖污染的性質才能有針對性地采取有效措施加以防治并將其納入環境保護規劃中。因此,科學防治畜禽規?;B殖污染,對于改善農村生活環境衛生,促進畜禽養殖可持續發展,實現畜牧業與環境保護的協調發展具有重要意義。
一、安陽市畜禽養殖業的現狀
(一)我市畜禽養殖規模和污染現況
隨著我國畜牧業的迅猛發展,安陽市畜牧業的生產方式也向規模化、集約化方向發展,畜禽養殖小區、規模養殖場的規模不斷擴大,規?;曫B所產生的大量畜禽糞尿等未能得到及時處理和合理利用,從而導致了畜禽糞尿及廢水的污染負荷超過工業廢水和生活污水的總和,成為城市郊區的污染大戶。據不完全統計,截止2009年年底,全市已建成各類標準化養殖小區527個,其中:豬234個,牛59個,羊20個,家禽212個。其中大部分養殖場的畜禽糞污未經處理或處理不達標。目前,安陽市養殖污染的現狀是畜禽糞便集中、量大,同時污染治理沒有跟上,造成農村環境污染,畜禽養殖業對水資源、土壤和大氣環境造成的污染已達到相當嚴重的地步。
(二)我市畜禽養殖業污染的治理現狀
由于多種原因,我市許多規模化畜禽養殖場分布于居民區內,8%一10%的規?;B殖場距當地居民水源地的距離不超過50m,30%一40%的規模化養殖場距離居民或水源地最近距離不超過150m。養殖場選址不當不僅構成了對周邊地區的環境壓力,還在許多地方造成了畜禽養殖場主與周圍居民的環境糾紛。過去一些地方將規?;笄蒺B殖作為產業結構調整、增加農民收人的重要途徑加以鼓勵,環境意識相對薄弱,污染治理嚴重滯后。我們長期以來又把環境工作重點放在工業污染防治上,對畜禽養殖場的污染治理缺乏相應的管理經驗。因此畜禽場的宏觀環境管理水平普遍較低,全國90%的規?;B殖場未經過環境影響評價,60%的養殖場缺乏干濕分離這一最為必要的污染防治措施。另外,養殖場環境污染投資力度明顯不足,80%左右的規?;B殖場缺少必要的污染治理投資。
二、養殖場污染治理過程中存在的問題
國家環??偩钟?001年先后了《畜禽養殖污染防治管理辦法》和《畜禽養殖業污染物排放標準》,明確了綜合利用優先,資源化、無害化和減量化的防治原則。而國家環??偩滞甑摹缎笄蒺B殖業污染防治技術規范》,則提出了畜禽養殖場的選址要求、廠區布局與清糞工藝、畜禽糞便儲存、污水處理、固體糞肥的處理利用、飼料和飼養管理、病死畜禽尸體處理與處置、污染物監測等污染防治的基本技術要求。安陽市政府對畜禽養殖污染工作非常的重視,經過近些年的污染治理,取得了一定的成績,但仍存在不少的問題,主要有以下幾個方面:第一、用于污染防治的資金不足,投資不盡合理。第二、治理工藝及技術系統化考慮不足。第三、農業產業結構布局不盡合理。第四、沒有形成市場化運行機制。
三、治污減排主要技術方法以及控制畜禽養殖業污染的對策
(一)廣泛宣傳,努力營造防污治污共識
一方面,向規模化養殖業主大力宣傳畜禽生態養殖的必要性,使其把生態養殖作為自身生存與發展的迫切要求,增強治理養殖污染的緊迫感和自覺性[3]。另一方面,通過新聞媒體和科普宣傳,讓公眾了解畜禽規?;a的污染危害與人體健康息息相關,讓規?;笄蒺B殖接受全社會監督。
(二)加強監管促進養殖業規范發展
依據國家對促進畜牧業發展、規范畜禽養殖行為頒布的相應的法律、法規,根據當地城鎮發展總體規劃以及畜禽種類、養殖規模,制定禁養區、限養區,建立產、排污監測機制,強化對畜禽養殖場、養殖園區監督管理,把具有與畜禽養殖規模相配套糞污處理設施列為建立規模化畜禽養殖場、養殖園區審批的必備條件加以審核,環保不過關不允許投入運行;對原有的畜禽養殖場、養殖園區要進行改造,限期治理,實現污染物達標排放;對污染物排放超標,給周邊環境造成污染的養殖業戶,要依據有關法律、法規規定進行處罰。
(三)因地制宜,積極采取治污措施
根據安陽市畜禽規模養殖現狀以及污染治理技術的可行性,建議采取以下幾種措施:
第一、統籌規劃,合理布局 。在畜禽規模養殖場的選址、場區布局等方面應從保護環境出發,堅持科學發展觀,認真貫徹執行國家有關規定,科學規劃和布局本轄區內規模養殖場戶,對新建、改建和擴建畜禽養殖場進行環境影響評價,把好養殖企業的“入口關”。
第二、糞便處理工藝。需要有指定的專用糞便堆放場所堆放場所應符合蒸發強烈、日照充足等自然條件,改變用水沖糞的方法實行干清糞工藝。
第三、養殖場污水處理。要求養殖場建造分級沉淀井凈化污水,在畜舍外建造分級污水井,用于接納畜舍內排出來的污水。
第四、糞便的發酵與還田技術。要求畜禽排泄的糞便集中堆積到貯糞場堆肥發酵,以殺滅病原微生物。
第五、糞便生產沼氣。利用畜禽糞便厭氧發酵生產沼氣,不僅能提供清潔能源,而且沼渣、沼液可以直接肥田,形成養殖、能源與種植緊密結合的糞便處理、利用模式。
1盤錦市畜禽養殖業環境污染現狀
2010年盤錦市養殖生豬151.7萬頭,牛7.05萬頭,肉雞3379.18萬羽,蛋雞923.3萬羽,鴨548.8萬只。其中規?;B殖占養殖總量的36%,散養戶養殖占64%,全市養殖以散養為主,集約化、規?;潭炔桓?。畜禽養殖廠絕大多數未進行干濕分離,畜禽養殖業大多以糞便、污水形式排放。其中污水排放總量約為360.43萬t,COD排放量為21425.28t,氨氮排放量為1942.1t。畜禽糞便是農業生產的寶貴資源,任其大量流失或棄之不用是農業資源的最大浪費。
2畜禽養殖業環境污染存在的問題
由于盤錦市畜禽養殖業的發展速度快,發展資金不足,設備和技術落后,90%的養殖戶未配備污水處理設施,無法及時有效處理畜禽糞便,畜禽養殖業環境污染已成為該市農村環境最主要的面源污染源。
2.1污染水體盤錦市禽畜養殖場絕大多數缺乏污水治理設施,禽畜污水及廢棄物任意排放,而這些禽畜養殖場未經處理的污水中含有大量的污染物質。這些污水氮磷含量高,排入河水中后,容易造成水體富營養化,致使大量水生生物因生存環境惡化而引起死亡,嚴重威脅水產業的發展。此外,地下水也受到禽畜廢棄物污水的影響,其毒害成分的滲入,可造成持久性的地下水污染。地下水溶解氧含量減少、有毒成分增加、水體功能徹底喪失,無法飲用和利用,并且極難治理與恢復。
2.2環境致病因子增加畜禽糞便污染物易擴大病菌傳播,因為其中含有大量致病菌寄生蟲卵、病原微生物等,增加環境中病原種類,病菌和寄生蟲、蒼蠅蚊蟲等繁殖,給人畜傳染病蔓延創造了條件。一旦發生區域性傳染病,如禽流感等,禽畜糞便未經處理即排放會引起人畜交叉感染,極大地影響人民健康,威脅養殖業健康發展。
2.3危害農田生態畜禽養殖污水不經處理即用于農田灌溉,其濃度過高,污水的毒害成分還會引起作物的腐爛,如果長期使用,將導致作物陡長、倒伏,從而引起減產。同時,高濃度污水對土壤質量也有嚴重影響,用畜禽養殖污水灌溉可能造成土壤板結,降低土壤孔隙度,導致土壤透氣、透水性差,土壤質量下降。
2.4污染空氣畜禽養殖中會產生硫化物、氨、甲烷等有毒氣體,不但發出惡臭,污染養殖場,而且對周圍的空氣環境也會產生嚴重影響。有的畜禽養殖場離居民生活區較近,畜禽養殖場產生的惡臭氣體對周圍環境產生污染,嚴重影響了居民的生活。根據中國農業大學李國學的研究,這種空氣污染會影響周圍200~500m的區域。由于惡臭污染問題,導致養殖場與周圍群眾關系十分緊張,給群眾生活造成不便,進而影響社會和諧。
3畜禽養殖業污染治理對策
3.1加強畜禽養殖污染防治宣傳教育,提高環境保護意識要加大宣傳畜禽養殖業污染問題的嚴重性,增強各級領導、有關部門對畜禽養殖業污染防治的緊迫感、責任感,從而盡快把治理工作擺到日程上來,抓緊進行現狀調查,制定工作計劃,切實把規模化畜禽養殖污染防治工作落到實處。
3.2利用畜禽糞便好氧發酵生產好氧發酵是在有氧條件下,好氧微生物通過自身的分解代謝和合成代謝過程,將一部分有機物分解氧化成簡單的無機物,從中獲得微生物新陳代謝所需要的能量,同時將一部分有機物轉化合成新的細胞物質,使微生物生長繁殖,產生更多的生物體的過程。發酵的結果是廢棄物中有機物向穩定化程度較高的腐殖質方向轉化。該技術在畜禽糞便中加入秸稈、谷糠或稻殼,經過發酵、粉碎、造粒等處理工藝,制作成可直接出售的有機肥,從而可以解決畜禽糞便含水率高、儲運不方便的弊端[2-3]。以畜禽糞便作為有機肥生產原料,節約了生產成本,提高了土壤有機質含量和農產品質量。
3.3推廣厭氧發酵生產沼氣技術畜禽糞便利用最有效的方法之一是厭氧發酵生產沼氣,該技術不但解決了畜禽養殖糞便污染問題,還有利于發展生態農業。其一方面可以提供清潔能源,另一方面可以利用沼液養魚、沼渣直接肥田,形成養殖與種植、漁業緊密結合的物質循環,尤其適用于盤錦市散養戶居多的情況。但該技術的推廣需要一定資金投入,而且對環境條件有一定要求,受溫度影響較大。
長期以來,人們比較關注工業環境污染問題,對農業污染問題相對忽視。然而,第一次全國污染源普查公報顯示:農業污染物排放對水環境的影響較大,其中畜禽養殖業污染問題比較突出。以安徽省馬鞍山市為例,其畜禽養殖業產值在全市總產值中比例很小,但畜禽養殖業的污染排放并不可忽視。
1馬鞍山市畜禽養殖污染排放基本情況
馬鞍山市畜禽養殖業污水排放量為27.9萬噸/年,其中化學需氧量排放1408.27噸/年、氨氮排放57.47噸/年。畜禽養殖污水排放量約為全市工業污水排放量的0.2%,但排放的化學需氧量占到工業污水的15%,氨氮占到工業的21%。全市畜禽養殖業糞便一年糞便產生量為17.01萬噸,折合成豬糞單位為18.25萬噸,全市耕地的負荷量約為0.24噸/年/畝。
2存在問題
2.1糞便處理工藝有待改進清糞方式對畜禽養殖場污染排放較大的影響,由于水沖糞方式使得糞便隨水流直接排放,廢水排放量與污染濃度較大,通過計算可知:如果全部使用干清糞方式,每年污水排放量將減少8%,化學需氧量排放將減少56.7%、氨氮將減少32.6%。糞便在堆放過程中也會造成污染,絕大多數的糞便處理設施屬于簡易堆肥場,糞便都在露天堆放下自然發酵,沒有防滲、防淋措施,在降雨時部分糞便會造成對地表水、地下水與土壤污染。
2.2污水沒有有效處理大部分養殖單位僅有簡易的污水池,高濃度污水不處理直接排放,成為馬鞍山市內河不可忽視的污染來源。部分污水直接排入周圍農田,造成農田板結無法耕種,并影響地下水水質。
2.3畜禽尸體無害化處理不符合規范要求通過實際調查,某些畜禽養殖單位的畜禽尸體無害化處理不符合規范要求,直接土埋,沒有防滲的安全填埋井。
2.4對畜禽養殖業的環境管理力度不夠全市缺乏一個對畜禽養殖業的環保規劃,不能做到根據環境容量合理規劃畜禽養殖業總體規模和布局。畜禽養殖業執行環境影響評價和“三同時”制度的單位數量較少,全市畜禽養殖單位環評執行率較低,針對畜禽養殖污染的日常監測相對較少安排。
3對策分析
3.1對實施畜禽養殖環境管理的主要對策
3.1.1制定規劃、控制畜禽養殖規模建議組織力量編制《畜禽養殖業環保規劃》。針對地域的自然狀況、環境容量、田地分布等,合理劃定禁養區、限養區、適度養殖區。發展畜禽養殖業規模必須與當地種植業規模、土地對畜禽糞便的消納能力與河流的污染物容量結合起來考慮,應大力發展以地定畜,種養結合的養殖方式。不易過分追求畜禽養殖場的規模效益,要根據當地水環境狀況、土地規模合理確定畜禽養殖業規模。
3.1.2加強畜禽養殖業環境管理加強實施環境影響評價與“三同時”制度,規?;笄蒺B殖場必須嚴格執行國家建設項目環境保護管理的規定,進行環境影響評價工作,嚴格執行“三同時”制度。對現有未辦理環保審批手續或無污染防治設施的規?;笄蒺B殖場責令限期整改,限期補辦手續。對畜禽廢棄物污染的管理要依法納入總量控制目標中,實施畜禽污染物排污申報登記制度和排污許可證制度。加強畜禽養殖業的監測力度,選擇一些典型畜禽養殖場或養殖小區進行環境監測。
3.1.3政策引導,加強宣傳推動種養結合生態農業與污染治理通過政策導向,發展生態農業和有機農業,提高有機、綠色食品市場份額,建設無公害農產品基地,對有機肥的生產和施用制定貼補政策,大力推廣有機肥料。對于規?;笄蒺B殖場污染治理給予一定的資金與技術支持,重點扶持一些規?;笄蒺B殖業環保設施示范工程,以點帶面擴大影響,帶動畜禽養殖廢棄物治理的積極性。加強宣傳,通過開設環境保護專題講座,舉辦畜禽養殖戶環境知識培訓班等手段把環境保護法規、知識直接傳達到基層管理人員與畜禽養殖單位,切實提高養殖戶的環保法規、知識水平。
3.2畜禽養殖單位污染控制的主要對策禁止在生活飲用水水源保護區、城市和城鎮居民區等人口集中地區建設畜禽養殖單位,在禁建區域附近建設的,應設在常年主導風向的下風向或側風向處,場界與禁建區域邊界的最小距離不得小于500m.。強制推行干清糞的清糞方式,不僅節約用水,并能大幅減少污染物排放。畜禽養殖污水不可直接排放,可通過采用生產沼氣等手段無害化處理。畜禽養殖場產生的畜禽糞便應設置專門的貯存設施,貯存設施的位置必須遠離地表水體。貯存設施應采取有效的防滲處理工藝,建立滲濾液收集池并應采取設置頂蓋等防止降雨(水)進入的措施。病死畜禽尸體要及時處理,嚴禁隨意丟棄。
論文關鍵詞:畜禽養殖業環境污染污染治理可持續發展
近年來,我國的畜禽養殖業發展迅猛,從而導致了畜禽糞尿及廢水的污染負荷超過工業廢水和生活污水的總和,成為城市郊區的污染大戶…。養殖小區和養殖場的污染,不僅影響到農村經濟,特別是畜牧業經濟的健康發展,對農民的身體健康也造成了一定的影響。為了控制畜禽養殖造成的污染,我們必須對其進行調查和評價,并將其納人環境保護規劃中。因此,必須全面認識畜禽養殖污染的性質才能有針對性地采取有效措施加以防治。
l我國畜禽養殖業概況
因其豐富的自然資源和市場需求,我國畜禽養殖規模增大,分布比較集中。國家環??偩肿罱嫉脑谌珖M行的規模化畜禽養殖業污染情況調查結果表明,規模化養殖主要分布在廣東、山東、河南河北和湖南等地。對環境影響較大的大中型畜禽養殖場80%集中在人口比較集中、水系較發達的東部沿海地區和諸多大城市周圍。
由于多種原因,我國許多規?;笄蒺B殖場分布于居民區內,8%一10%的規?;B殖場距當地居民水源地的距離不超過50m,30%一4o%的規?;B殖場距離居民或水源地最近距離不超過150m。養殖場選址不當不僅構成了對周邊地區的環境壓力,還在許多地方造成了畜禽養殖場主與周圍居民的環境糾紛。
過去一些地方將規?;笄蒺B殖作為產業結構調整、增加農民收人的重要途徑加以鼓勵,環境意識相對薄弱,污染治理嚴重滯后。我國長期以來又把環境工作重點放在工業污染防治上,對畜禽養殖場的污染治理缺乏相應的管理經驗。畜禽場的宏觀環境管理水平普遍較低,全國90%的規模化養殖場未經過環境影響評價,60%的養殖場缺乏干濕分離這一最為必要的污染防治措施。另外,養殖場環境污染投資力度明顯不足,80%左右的規模化養殖場缺少必要的污染治理投資。
由于上述畜禽養殖點多面廣,污染物排放量大,處理水平低下等原因,迅速發展的畜禽養殖業嚴重影響了城郊環境和居民健康。
2畜禽養殖業引致的環境問題
畜禽養殖業帶來的污染物主要有畜禽養殖場有機廢水、病原微生物、飼料添加劑中的抗生素、畜禽產品中的藥物殘留,以及將來可能出現的轉基因生物污染。目前,畜禽糞便集中、量大,同時污染治理沒有跟上,造成城市郊區環境污染。畜禽養殖業對水資源、土壤和大氣環境造成的污染已相當嚴重。
2.1畜禽排泄物的污染
畜禽排泄污染物包括從畜禽體內排出的有害氣體、糞便及其分解產生的臭氣以及體表掉落的毛屑、絨毛(羽毛)等。1999年我國畜禽糞便產生量約為l9億,是我國固體廢棄物產生量的2.4倍,河南、湖南和江西等地甚至超過4倍。中國畜禽糞便的總體土地負荷警戒值已經達到0.49(<0.4為宜),北京、上海、山東、河南、湖南和廣東等地已經超過0.49,達到較嚴重的環境壓力水平。畜禽場大量的糞便和墊料分解產生的H:S、NH等有害氣體不僅影響人畜健康,而且污染大氣、水和土壤環境。
2.1.1對大氣環境的污染
畜禽排泄物迅速腐爛發酵,產生HS、NH3、胺、硫醇、苯酚、揮發性有機酸以及吲哚、糞臭素、乙醇、乙醛等上百種有毒有害物質。氮沉降是構成當前環境危害的重大因素,它可造成酸雨、水體富營養化,甚至導致同溫層臭氧濃度的變化。據測算,在飼養100頭母豬的豬場內,一年通過蛋白質給豬飼喂14氮,其中7.5t會隨糞便排出而成污染物。1992年英國NH,排放量達630萬t/a,其中畜禽養殖業占85%。由此可見,畜禽養殖業排放的氮最多,它已引起了世界的關注。
2.1.2對水環境的污染
畜禽糞便淋溶性極強,若不及時處理,便通過徑流污染地表水,進而通過土壤滲濾污染地下水。畜禽糞便和廢水中含有大量的有機物、N、P、K、ss及致病菌等污染物并有惡臭。
未經處理的高濃度有機廢水的集中排放,大量消耗水體中的溶解氧,使水體變黑發臭。水中N、P等營養物促使水體富營養化,或使地下水中的硝態氮或亞硝氮濃度增高,例如北京市集約化畜禽養殖廢水中BOD含量每年為3O萬t,為該市工業和生活污水中BOD含量(1O萬的3倍;僅有不足3%的糞尿等廢棄物在排放前經過無害化處理,絕大部分就近排入水渠匯入河道或滲入地下;一些養殖場距地面100m地下水中的氨、氮含量已超出正常值的2—3倍,嚴重危及養殖場周圍地下水水體的質量和居民的健康,也影響了養殖業自身的可持續發展。
2.1.3對農田環境的污染
當前畜禽糞便主要的消耗途徑是作為有機肥料直接還田。畜禽糞便中含有的N、P、K是作物生長必不可少的營養元素,但是如果不加限制地還田,反而起不到肥田的效應,作物會“瘋長”,使產品質量下降,產量減少。對上海市郊207個鄉和l5個農場關于使用畜禽糞便負荷量的調查表明,約有27.3%的使用地區,其負荷超出了農田環境的消化能力,對環境構成了污染威脅。
2.2畜禽場廢物的污染
由于廢物管理不科學,畜禽場中的洗刷用具、場地消毒和畜禽飲用后的污水,死的畜禽、孵化殘余物(蛋殼、死胚、絨毛、胎糞)以及屠宰場的廢物、污水、下水、廢氣等隨意丟棄或排放,造成養殖場周圍臭氣彌漫,污水四溢,滋生大量蚊蠅和各種有害疾病,直接危及居民的健康,也造成畜禽發病率和死亡率的上升。
2.3畜禽體和畜禽產品中殘留的有毒化學物質
我國對于畜禽飼料的質量很難進行控制和檢測。南方一些地區,經常用發霉的糧食喂養畜禽;一些農產品生長環境和水源受到嚴重污染的地區,飼料和飲水中的許多有害物質會殘留在肉、奶、蛋中。其次,養殖場為預防某些傳染病和疾病的發生,對畜禽進行疫苗的免疫和抗菌素的服用,這些藥品的殘留物會部分地存在于畜禽體組織內。這樣畜產品中有害的和殘留有毒化學物質可通過肉、奶、蛋轉移到人體內,對人體健康造成危害。
3控制畜禽養殖業污染的對策
要解決養殖業對環境的危害,單純依靠終端治理方法,無論在經濟上、土地上和技術上皆不堪承受。必須針對畜禽糞尿的特性,遵循綜合利用優先、資源化、無害化和減量化的原則,充分開發利用廢棄物的肥力、能量資源,開拓一條資源開發和廢棄物處置相結合的道路。
3.1加強立法與管理。增強養殖戶的環保意識
俗話說:“解鈴還需系鈴人”,因此,最根本的是要提高養殖戶的環境意識。同時應廣泛宣傳,切實做好畜禽養殖污染的整治工作,加強技術指導和服務,幫助養殖戶解決實際問題。
另外,建章立制,嚴格按章辦事是解決畜禽污染問題的重要手段。針對禽場建設管理、禽畜糞便和污水的排放等方面規范畜禽養殖,合理布局,控制發展速度和飼養密度,嚴格執行環境影響評價制度和“三同時”原則。
3.2通過營養調控降低禽畜排泄物的污染
為獲得高生產性能而給畜禽提供過量營養是造成環境污染的主要原因之一,通過營養調控來最大限度地提高動物對營養物質地利用率是解決問題的重要手段。飼用酶制劑是一類高效、無毒副作用和環保型的飼料添加劑。在畜禽養殖中應用飼用酶制劑既能提高飼料的消化率和利用率,又能減少畜禽排泄物中氮、磷的排泄量,保護水體和土壤免受污染。
3.3改善畜禽養殖業的飲水方式和糞便收集方式
采取清污分流和糞尿的干濕分離等措施,實現清潔養殖,可減少地下水的開采,改善畜禽養殖場的生產環境,減少畜禽的死淘率。同時可以減少對地表和地下水的污染,提高水資源的重復利用率。養殖場還應給畜禽定下用水額度,如每頭豬每天5kg水,盡量節省資源。建立糞便收集池,定點收集垃圾;設置畜禽廢渣的儲存設施和場所,采取對儲存場所地面進行水泥硬化等措施,防止畜禽廢渣滲漏、散落、溢流、雨水淋失、惡臭氣味等對周圍環境造成污染和危害。采用雨污分流、固液分離等污染防治措施,達到減量化的要求,做到達標排放或零排放。
3.4研制畜禽養殖業廢棄物資源化技術
畜禽養殖業污染嚴重,治理工程利潤低,風險大,因此不能像工業污水、生活污水防治那樣,走單純治理的路子。糞便絕對是放錯了地方的寶貴資源,畜禽糞尿含有豐富的N、P、K成分,經合理處理后,可制成優質、高效的有機肥料,而且還可經厭氧發酵成沼氣作為能量來加以利用,因此,資源化利用是治理畜禽污染的首要原則。畜禽養殖場應采取將畜禽廢渣還田、生產沼氣、制造有機肥料和制造再生飼料等方法進行綜合利用。
應用生物技術與生物工程,綜合利用畜禽排泄物,通過厭氧發酵,走沼液、沼渣及沼氣利用之路。在畜牧業高度發展的英國,畜禽糞便經過處理后,全部作為肥料,既避免了環境污染,又提高了土壤肥力。對于牲畜養殖場,實現廢棄物的資源化處理有兩種基本工藝方案:一是高溫堆肥;二是沼氣發酵。
3.4.1高溫堆肥。
糞尿厭氧發酵處理后,氣體部分可提供能量,固體部分進行高溫堆肥。許多有先見之明的養殖場已經走在前面,把畜禽糞便經過處理后賣給農戶當肥料,取得了可觀的經濟效益。當前國內的堆肥發酵技術、糞肥還田實用技術等已經成熟,有的還超過國外。把污染物通過無害化處理,加工生產有機肥,這正是目前我國農業發展的大方向。通過對糞便高溫烘干滅菌及高壓膨化除臭,添加N、P、K及多種元素,制成適合小麥、玉米、蔬菜、瓜果和花卉等高效有機肥。超級秘書網
3.4.2沼氣發酵
防治畜禽養殖廢棄物污染的重要手段之一就是沼氣綜合利用。推廣沼氣處理技術,利用沼氣對畜禽糞便進行厭氧發酵,發酵產生的沼氣成為廉價的燃料,用于燃料、仔豬舍保溫等;沼渣、沼液則成了優質肥料,不但保護了環境,而且提高了經濟效益。進行廣泛的國際、國內沼氣生產的技術、企業管理、項目開發、工程安裝、系統設計及運行維護方面的經驗等技術經濟信息交流。許多實踐與研究證明,豬、雞糞厭氧發酵能使寄生蟲卵滅活,減輕土壤污染與水污染,將沼渣與無機肥制成復合肥,能增加土壤有機質、TN及堿解氮、速效磷及土壤酶活性,使作物病害較少,降低農藥使用量77.5%,提高農作物產量和品質。沼液含有17種氨基酸、多種活性酶及微量元素,可作為畜禽飼料添加劑。此外,沼液養魚,能提高魚的成活率。
3.5畜禽廢水的終端人工處理
當代生物技術完全可以將畜禽養殖廢水處理到排放標準,但是,采用生物技術清除相當于數千萬人口當量的廢水中的有機物及N、P,其所需費用之巨可想而知。但是因地制宜地采用一些凈化系統,如穩定塘、養魚塘、水生生物塘及土地處理系統等進行處理,是非常經濟可行的。
關鍵詞:畜禽養殖業;糞污;清潔生產
1推行畜禽養殖清潔生產技術
1.1清潔生產的內涵
清潔生產最先由美國提出,主要內容為采用污染預防技術取代長期采用的末端處理的污染控制技術,主要思路是西方國家在總結工業污染治理經驗教訓的基礎上提出來的,清潔生產技術和傳統技術的主要區別是要求把污染消除在生產之前,而不是將重點放在末端治理方面[1]。從我國畜牧業發展情況來看,清潔生產和末端治理并存是符合畜牧生產實際情況的,因為再先進的生產技術,只能是盡量減少污染物的產生,而不是不產生污染物,所以末端治理作為實現環境保護的最后有效手段仍將繼續發揮重要的作用。清潔生產在不同國家和地區有著不同但相近的提法,在我國主要是指既可滿足人們的需要又可合理使用自然資源和能源并保護環境的實用生產方法和措施,從源頭削減污染,提高資源的利用效率,在畜牧生產過程中盡量減少污染物的產生和排放,從而減輕或消除養殖污染對人類和環境的危害。
1.2糞便處理技術
1.2.1作為肥料畜禽糞便中含有多種營養物質和有機成分,所以它在成為污染物質的同時也是一種可以利用的資源,畜禽糞便可以采用微生物堆肥發酵的方法生產有機肥,堆肥的過程主要分為升溫、高溫、降溫、腐熟四個階段,其實就是通過高溫發酵使有機物質礦質化、腐殖化和無害化的過程[2]。在微生物的協同作用下,物料溫度開始升高,在達到25℃時,有機物質開始分解和代謝。當溫度達到50℃時一些芽孢、霉菌等微生物繁殖增強,此時有機物分解迅速,當溫度繼續升高時進入高溫階段,纖維素、木質素等難分解的有機物開始被分解。當溫度達到70℃以上時,一些微生物由于高溫死亡,酶類物質繼續使有機物分解,腐殖質開始形成。最后由于微生物代謝減弱,物料溫度開始下降,當下降到40℃時,腐熟物質成熟。1.2.2作為飼料畜禽糞便中含有大量沒有消化的營養物質,尤其是雞糞的可利用程度更高,經過一定的加工工藝處理后是一種良好的非常規飼料資源。首先是干燥處理,目前,鮮糞采用微波烘干技術比較普遍,通過高溫滅菌處理后將鮮糞制成干粉狀飼料添加劑可以按一定比例添加到畜禽日糧中,大大節省常規飼料的使用,在一定程度上降低了養殖成本[3]。處理之后的雞糞還可以喂魚,有研究表明,雞糞喂魚可促進浮游生物生長,增加魚餌料,改善魚類生活環境,可以提高魚的數量。其次鮮糞可以通過青貯利用乳酸菌的發酵制成適口性較好的發酵飼料,飼喂效果也非常好。最后,可采用氫氧化鈉法、福爾馬林法等化學處理方法對糞便中的微生物致死,還可以用糞便培養蠅蛆等高蛋白生物,再將其制成飼料飼喂畜禽。1.2.3作為能源糞便經過厭氧發酵產生沼氣,是一種非常好的能源物質,同時沼液和沼渣又是很好的有機肥料可以肥田和養魚。首先,沼氣池應保持無氧環境,池內原料要搭配合理,常采用人糞、豬糞、青草的搭配,其次,沼氣池內盡量保持20~30℃的溫度,有利于甲烷細菌的迅速繁殖,畜禽的糞便如果不進行沼氣生產也可以直接焚燒利用其產生的熱量[4]。
1.3污水處理技術
首先采用物理處理的方法通過沉淀、過濾等措施將畜禽養殖場污水中的一些固行物分離出來,這為下一步的污水化學處理做好準備的同時還可以提高工作效率。化學處理方法常用的有中和法,主要利用的是酸堿中和反應,因為養殖場污水中含有大量的膠體物質,所以還可以采取混凝沉淀的方法對污水進行化學處理。好氧處理曾廣泛應用于豬場廢水處理,雖然效果不錯但其投資較大,能耗高,所以現在常采用厭氧處理的方法[5]。目前比較成熟的厭氧工藝為厭氧消化池處理、上流式厭氧污泥床處理等,厭氧處理整體上比好氧處理能耗低10倍左右,現已成為養殖場污水處理采用的主要方法。
2關于養殖場糞污處理的建議
2.1改進養殖場生產工藝
首先要使干糞與尿液污水分流,采用干清糞工藝。干糞沒有和污水混合在一起可以最大程度的保持其肥料價值,同時還可以保持畜舍清潔,減少甲烷、氨氣、硫化氫等有害氣體的產生。相比水泡糞工藝,干清糞工藝產生的污水少,同時減少污水中的有機物濃度,降低了處理難度[6]。合理規劃布局,畜舍也可以減少污染物的產生,漏縫地板式排水系統相比傳統式排水系統可大大提高工作效率;在畜舍內安裝合理的通風設施可以大大降低有害氣體的濃度;合理使用墊料可以降低畜舍內的濕度、吸收有害氣體、用過之后的墊料還可以做肥料和飼料。
2.2進一步加強農牧結合
種植業沒有很好的消納、吸收養殖場的糞污,致使糞便被隨意丟棄、堆放,這使畜牧業的廢棄物污染加劇。隨著畜禽養殖集約化的程度不斷提高,以及養殖業向城鎮郊區靠攏,種養分離的現象越來越明顯,再加上糞便需要一定的處理才能夠作為肥料使用,不如化肥方便快捷,這也導致了有機肥的使用率大大降低,最終糞污沒有出路,使環境污染更加嚴重。為了提高人們對于養殖場污染物的治理積極性,政府應該給予一些優惠和激勵政策,適當進行獎勵和補貼,進而提高污染物的治理效果。
2.3進一步完善清潔生產的技術規范并加強政府引導
目前,清潔生產各地區的推行進展不一,主要是因為并沒有根據當地的實際情況建立起清潔生產的技術規范體系,為了使清潔生產具有規范性和強制性,廣大養殖企業有章可循,應該制定實踐性較強的清潔生產行業手冊。政府應出臺各種政策和方案刺激養殖戶開展清潔生產的積極性,同時給予一定的資金保障和政策支持。要重視榜樣和示范的作用,對于開展清潔生產優秀的單位和部門要樹立典型并進行推廣。
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關鍵詞:養殖 污染 措施
中圖分類號:V2 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2013)04(c)-0149-01
1 畜禽養殖污染現狀
任何事情均有兩面性,畜禽養殖業的發展在一定程度上促進了農村經濟的進步,使畜產品得以暢銷。然而,也給周圍環境造成了一定的污染。畜禽養殖的安置處大多數在城市與鄉村交界或人口比較集中的地區。伴隨養殖業的逐漸壯大,畜禽也慢慢向集約化轉變、養殖區也隨之呈現出城市化現象,畜禽產生的糞便不能夠得到徹底快速的清理;還有農業施肥期間,大量的引進農業藥物的摻雜,很少考慮到糞便的重新利用,久而久之,糞便量越積越多,環境破壞更加嚴重。畜禽養殖業期間,所產生的主要污染物包括糞便、污水以及空氣質量的下降。
1.1 糞便污染
畜禽糞便產生量很大,經統計折算,林州市每年畜禽養殖產生糞便量約46.8萬噸,畜禽糞便中又含有很多的有機污染物,畜禽糞便隨意堆放,清糞水隨意排放,極易造成畜禽糞便流失,進入水系。養殖糞便產生量市場計算公式:W=Nqi;式中:W為養殖糞便產生量(噸/年);N為養殖場存欄數(頭、只),qi為養雞、養牛、養豬養殖糞便產生特征排放系數(克/年、頭(只))
1.2 水質污染
畜禽產生的糞尿、畜禽場后期造成廢水很多,經可靠消息透露,林市一年因養殖所造成的污水達660.37萬噸。養殖產生的污水不僅COD、BOD、氨氮濃度較高,較多的病原體、細菌、病毒也出現在了里面,含有大量的病原體的污水深入到地下或地表農田中,將帶來很嚴重的水質污染現象。
1.3 大氣污染
畜禽產生的糞便一旦積壓時間長后,將會發酵,隨之NH3、H2S、氨氣等有害氣體,以上氣體將嚴重造成大量動物應激,對人們的身體健康帶來了很大的傷害。處于不斷擴大的養殖行業,因為糞便長期堆積,不能清除,好多養殖場時常發出惡臭氣體,對周圍人們的日常生活帶來了很大的負面影響,引發的環境和糾紛也急劇增加,約占總量的60%。
2 林州市造成畜禽養殖污染的原因
2.1 畜牧業由分散經營轉為集約經營
我市畜牧業原來的規模小,僅作為一種家庭副業來經營,加之糞便可以得到充分利用,所以污染影響不大。近年來我市畜牧業逐漸轉為集約化,規模較大,所產生的大量糞尿等排泄物如不及時處理,隨時都能對人類和環境造成嚴重污染。
2.2 規模小、點多面廣、布局不合理
我市養殖場平均規模養雞在1000只左右,養豬80頭左右。大多數畜禽養殖場(戶)選址不當,所排養殖廢物和廢水破壞了周邊環境質量。
2.3 養殖業在我市周邊化造成養殖業和農業脫節
隨著我市市場經濟的發展和人民生活水平的提高,對蛋、奶、肉等畜產品的需求量逐漸增多。為了便于畜產品的產、供、銷一條龍的配套,使集約化養殖業由農村、山區逐漸向城鎮郊區轉移,并且呈畜禽養殖業城市周邊化趨勢,造成養殖業和農業脫節,畜禽糞肥不能及時施用于農田而造成污染。
2.4 畜禽養殖廢物無害化處理率低
我市97%以上的畜禽養殖場(戶)均未建有有效的污染防治設施,對養殖廢物未采取有效的利用和治理化處理措施,隨意堆放、儲存,造成流失,形成二次污染的可能性大。
2.5 農業對畜禽糞便的利用率大幅度減少
我市農業現代化由大量使用有機肥逐漸轉向大量使用化肥,對畜禽糞便的利用率大幅度減少,結果使大量畜禽糞便等有機肥積壓浪費,造成公害。
2.6 獸藥、飼料添加劑使用不當
近年來由于經濟利益驅動、監管不嚴和科學知識的不足,濫用藥物的現象普遍存在,造成畜產品的藥物殘留及環境污染。獸藥的殘留,通過人們攝食轉移到人體內,影響人們的健康。另外有害物質通過畜禽的排泄,造成土壤和水源污染,對人類生存環境構成威脅。
3 林州市畜禽養殖業發展的環境保護措施
3.1 科學規劃,合理布局
控制養殖規模,優化整合畜禽分散飼養場(點),建設標準養殖小區,劃定禁養區、限養區和準養區。目前,我市已出臺了《林州市畜禽養殖污染防治管理暫行辦法》,劃定了禁養區、限養區和準養區。
3.2 加強畜禽排泄物污染的控制和治理
目前,針對我市養殖污染現狀,對畜禽排泄物的污染進行控制和治理,主要有以下措施。
(1)深入研究多方位、高層次的污水及糞便消除和清理技術,最大限度控制病原體及病毒對環境及人們的危害,充分將糞便進行合理利用,提高糞便作為農田廢料的利用率,增強養殖業的發展空間和純利潤的獲得,保證環境質量不受威脅。
(2)降低飼料中的礦物質及粗蛋白含量,以達到降低糞便中的氮和礦物質含量的目的。
(3)采取收排污費的方式,能有效地減少糞便不恰當處理和貯存所造成的污染。
(4)采取動物營養性環保措施,包括合理配制飼料;加強環保型飼料的研究應用;加強生物飼料的研究應用;建立生態型畜牧場或“綜合農業”系統等。
4 林州市畜禽養殖業環境污染治理建議
(1)畜禽污染應引起政府的高度重視,吸取畜牧業發展過程中存在的先污染后治理的教訓,結合實際情況,高度重視畜禽養殖業對環境造成的污染問題,將畜禽污染的管理納入環境管理工作的主要內容。
(2)加強畜禽環境污染的法律、法規建設,加強對畜禽養殖場的管理,對新建畜禽養殖場進行環境評價,畜禽糞便、廢棄物處置實行申報制度等。
(3)加強畜禽污染的宣傳教育。要加強畜禽污染的重要意識,貫徹及時處理的必要性,階段性的進行畜禽養殖工作人員的專業管理素養及文化知識的學習和落實,逐漸推薦畜禽養殖行業向農牧結合方向發展,進行全面徹底的清理,避免污染事件的發生。
(4)制定環境污染治理費用的收取原則。因為畜牧業是一個微利行業,環境污染治理是全社會受益,因此可以實行“誰受益,誰負擔”的原則,作為“誰污染,誰治理”原則的補充,即環境治理費用由企業和社會共同承擔,既促進畜牧業健康發展又盡可能減少對環境的污染。
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關鍵詞:水環境調查 污染溯源 污染源臺賬 水環境監測
中圖分類號:X824 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2017)05(a)-0128-03
環境是人類生存和發展的基本前提,而水環境則是根本[1]。為深入實施國家《水污染防治行動計劃》《京津冀及周邊地區落實〈水污染防治行動計劃〉2016―2017年實施方案》和《北京市水污染防治工作方案》,配合《北京市水污染防治工作方案2017年重點任務分解》中關于水污染調查、溯源、建立臺賬等工作內容,此次通過現場調查、現場監測、實驗室監測等多維度對北京某鎮水環境狀況進行了調查。
1 調查目的
此次調查的目的如下:
(1)摸清當地水環境主要污染物來源、污染物種類,掌握主要污染物產生、排放和處理情況,鄉鎮沿河排污口及鄉鎮內溝渠分布,繪制水環境污染地圖及重點水環境風險點分布圖,摸清“水污染家底”,建立污染源臺賬。建立健全重點污染源檔案、污染源信息數據庫和環境統計平臺。
(2)通過調查監測,計算出污染物貢獻當量,進而核算出對河湖水系斷面的影響。
(3)針對鎮的生產、生活特點、污染源的類型,因地制宜,有的放矢地采取污染源綜合規劃與綜合整治措施建議。
(4)為采取水污染普查、抽查、第三方核查等方式進行監督管理提供決策依據。
(5)為強化屬地管理,為各級“河長”落實“三查、三清、三治”提供支持與保障,做到有據可查,心中有數。
(6)通過水環境調查,初步形成“十圖十六表一報告一臺賬”的成果體系,真正讓主管部門做到“心中有圖表、數據,手中有報告、臺賬?!?/p>
2 調查范圍及方法
此次調查范圍包括北京某鎮生活污染源(以下稱:“生活源”)、農業污染源(“農業源”)、工業污染源(“工業源”)。
生活源調查內容包括各村戶籍人口數量、人均用水量和污水理設施等信息;農業源調查范圍包括耕地面積、耕種作物、養殖業種類、清糞方式等;工業源調查內容包括排水量、生產材料、生產工藝、末端污水處理工藝等信息。
此次調查根據《第一次全國污染源普查污染源產排污系數手冊》(以下簡稱“排污手冊”)和《河流生態調查技術方法》設計調查表及方案,采用抽樣調查與普查相結合的方法和現場問卷調查的形式。
3 核算方法
3.2 農業源
3.2.1 種植業
種植業污染源核算需要施肥量、農藥量、降雨量及降雨次數等信息,調查期間未降雨,不符合核算條件,因此此次暫未對種植業污染源進行核算。
3.2.2 畜禽養殖業
首先,需要確定畜禽的飼養方式(規?;B殖、養殖小區、養殖專業戶);然后,確定需要查找的區域,在相應區域內查到相應畜種(豬、奶牛、肉牛、蛋雞、肉雞),在相應畜種下再查到相對應的飼養階段;最后,根據糞便收集處理利用方式,并仔細閱讀相應注意事項,確定排污系數。
3.2.3 水產養殖業
根據水產養殖業負責人提供的養殖增產量信息進行污染物核算。
3.3 工業源
此次調查的北京某鎮工業源僅做原材料加工,不排放生產廢水,僅排放生活污水,因此此次工業源污染物排放量按照生活源(第三方產業)污染物排放核算。
4 監測方法
水文情況調查及歷史數據分析等都只是提出了污染原因可能的猜想,而最終確定污染原因還是需要開展現狀的加密監測證實污染原因、再現污染過程[2]。
4.1 布點和采樣
監測布點和采樣依據《地表水和污水監測技術規范》(HJ/T 91-2002)和現場情況進行布點監測。
4.2 監測項目及監測頻率
4.2.1 監測項目
監測項目:pH值、懸浮物、化學需氧量(CODcr)、氨氮、總磷、總氮及流量[3]。
4.2.2 監測頻率和周期
監測頻率及周期:每6 h1次,連續監測1 d,每個點位每日監測4次。其中污水處理站水量現場不具備監測條件,當日水量數據由處理設施運行單位工作人員提供。
5 水環境調查監測方案
工作流程如下。
第一階段:收集資料。通過相關部門配合,收集相關資料,資料包含鎮行政區劃基本資料、水文資料和已知的各類污染源臺賬等。
第二階段:制定調查監測方案。根據收集的已有資料,制定調查表和調查方案。調查對象包括排放污染物的生活污染源(以下簡稱“生活源”)、工業污染源(以下簡稱“工業源”)、農業污染源(以下簡稱“農業源”)和集中式污染治理設施。
第三階段:開展監測工作,根據《地表水和污水監測技術規范》(HJ/T 91-2002)和現場情況進行布點監測。
第四階段:調查監測結果匯總。核算污染源污染物排放量,編制水環境調查監測報告;建立污染源臺賬;繪制排水溝渠分布圖及污染源風險點分布。
6 調查結果
(1)基本信息。
北京某鎮是一個平原區典型村鎮,行政總面積33萬公頃,行政管轄18個行政村等。
(2)污染源調查。
此次已調查18個行政村,調查對象共142個,涵蓋生活源、農業源、工業源、集中式污染治理設施。
(3)流域調查及黑臭水體溯源。
根據排水溝流經范圍分為5個流域并確定了污水來源,同時,對鎮內的黑臭水體進行了溯源。
7 核算結果
污染源污染物排放量核算結果具體體現在以下幾方面。
(1)生活源。
根據中國環境監測總站統計室的《生活源產排污系數》(修訂版)對生活源污染物進行核算。對化學需氧量、氨氮、總氮、總磷及動植物油進行了污染貢獻比例計算。
(2)農業源。
結合中國環境監測總站統計室的《生活源產排污系數》(修訂版)和《農業技術經濟手冊》對農業源中的畜禽養殖業污染物進行核算。種植業污染物排放發生在施肥期降雨后,水產養殖業污染物排放發生在換水期間,此次主要核算農業源中的畜禽養殖業污染物排放。
(3)潛在風險污染源。
①種植業。
現有耕地經施肥后,通過大雨沖刷耕地,產生面源污染,污染物徑流進入村內排水溝,最終匯入洳河。
②水產養殖業。
在水產養殖過程中投放的飼料殘余和魚類排泄物形成的污染物對水體、池塘底泥等也造成了污染,使得養殖水體日趨富營養化,換水期對周邊排水溝環境和生態環境造成了越來越大的危害。同時也核算了各流域年污染物核算排放量及貢獻比例以及不同污染源污染物排放貢獻比例。
③無人機航拍。
無人機用于環境監測主要是以遙感(UAVRS)技術作為航空遙感手段,具有續航時間長、影像實時傳輸、高危地區探測、成本低、高分辨率、機動靈活等優點,是衛星遙感與有人機航空遙感的有力補充,在國外已得到廣泛應用。其利用高分辨CCD相機系統獲取遙感影像,利用空中和地面控制系統實現影像的自動拍攝和獲取,同時實現航跡的規劃和監控、信息數據的壓縮和自動傳輸、影像預處理等功能,可為環境監測部門及環境信息化建設提供一體化的解決方案,并可滿足環境應急響應的需求。在此次水環境調查中使用了無人機航拍洳河流域周村段的排污口狀況以及周村內的排水溝渠分布,圖像和視頻清晰,定位準確,大大提高了效率,對不具備現場調查、監測條件的地域做了有力的補充。
8 成果提交
此次水環境調查分析結束后提交的成果包括以下幾方面:(1)行政區劃圖;(2)污染源調查表;(3)污染源分析統計圖;(4)污染源臺賬;(5)污染物排放系數匯總表;(6)污染源核算結果與貢獻比例表;(7)集中污水治理設施基本信息表;(8)集中污水治理設施、排水溝渠、監測點位分布圖;(9)水質、水量監測數據表;(10)黑臭水體溯源調查報告。
9 評價建議
(1)生活源污染物排放管理。
“十三五”期g,北京將適時推進生活垃圾強制分類,探索完善低值可回收物補助政策;并逐漸提升垃圾處理能力。生活源為重要污染源之一,建議有關部門將居民生活和第三產業產生的生產垃圾、生活垃圾、餐廚垃圾等進行分類回收、收集、運輸及處理。
(2)畜禽養殖業規范化管理。
①推進各流域畜禽標準化規模養殖。
建議鎮內農業部門加快推進各流域畜禽標準化規模養殖。2010年農業部頒發的《農業部關于加快推進畜禽標準化規模養殖的意見》指出:加快推進畜禽標準化規模養殖,有利于增強畜禽業綜合生產能力,保障畜禽產品供給安全;有利于提高生產效率和生產水平,增加農民收入;有利于從源頭對產品質量安全進行控制,提升畜禽產品質量安全水平;有利于有效提升疫病防控能力,降低疫病風險,確保人畜安全;有利于加快牧區生產方式轉變,維護國家生態安全;有利于畜禽糞污的集中有效處理和資源化利用,實現畜禽養殖業與環境的協調發展。
②合理布局,源頭控制。
建議優化畜禽養殖戶布局,加快散養戶向標準化規模畜禽養殖模式轉移,實現畜禽養殖污染集中治理。定期開展畜禽糞便綜合養分管理培訓,對提高畜牧養殖業與種植業科學合理發展水平,指導畜禽糞便資源化利用將起到重要的作用。
③農牧結合,循環利用。
建議從養殖場標準化建設、農牧結合制度創新入手,落實畜禽養殖生態消納地,鼓勵引導企業發展有機肥、沼氣等資源循環利用項目,加快推進區內畜牧廢棄物資源循環利用步伐。
④明確職責,強化監管。
建議采取水污染普查、抽查、第三方核查相結合的方式進行監督管理,形成水務、環保、農業等部分的聯動聯合執法。環保部門作為畜禽養殖業污染防治責任部門,要嚴格按照《畜禽養殖污染防治管理辦法》要求,進一步加大環境監管力度,加大檢查、處罰力度,確保養殖廢棄物得到有效治理,規定養殖場污水要達標排放,取締超標排放污水的養殖場。
(3)與“河長制”的緊密結合。
多年的河湖環境治理的經驗是:水環境污染表象在河道,根源在岸上。如果污染源不得到有效治理,水務部門即使再增加人力、物力、財力的投入,水環境質量也很難有質的飛躍?!霸搭^治理”是實現水環境質量大幅提高的唯一途徑。水務部門能管河里,管不了岸上,改革創新現有管理體制,才能真正實現源頭治理。依據2016年6月3日北京市人民政府辦公廳關于印發《北京市實施河湖生態環境管理“河長制”工作方案》的通知,“河長制”破除了原有水環境管理條塊分割的局面,建立起了水環境屬地化管理制度,實現了河道里和河岸上責任統一,最終達到“源頭治理”的目的。
①落實“三查”責任:一是嚴查污水直排;二是嚴查垃圾亂堆亂倒,責任到人;三是嚴查違法建設,建立工作臺賬,制定整治方案,逐步予以拆除。
②落實“三清”責任:一是清河岸。加強河岸湖岸用途管控,全面清理河湖管理保護范圍以內的低端業態,有序退出農業種植、養殖;二是清河面;三是清河底。做好河湖水質水量監測工作。
③落實“三治”責任:一是治理黑臭水體;二是治理河湖面源污染;三是治理河岸湖岸生態環境。
此次通過調查、監測和系統分析等手段,摸清家底,識別北京某鎮主要的水環境問題,提供檢測、分析和建議,實現水環境的數據化、精細化管理,對制定實施有針對性的經濟社會發展和環境保護政策、規劃,有效實施主要污染物排放總量控制計劃,不斷改善環境質量,提高環境監管和執法水平等均有重要的意義。
參考文獻
[1] 呼小洲.農村水環境污染問題的調查研究[J].中國建材科技,2016(1):20-22.