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一、同步硝化与反硝化的作用机理概述
同步硝化与反硝化(SND)的脱氮机理可以从宏观环境理论、微环境理论和微生物学理论三个方面加以解释。
(一)宏观环境理论
一般来说,反应中所需的DO都是通过曝气来供给,不同的曝气装置会导致反应器内DO的分布状态不同。但是在好氧条件下的活性污泥脱氮系统中,无论哪种曝气装置都无法保证反应器中的DO在废水中分布均匀,例如:在SBR反应器中,曝气并不能保证整个反应器中DO完全处于均匀的混合状态,缺氧区域的存在就为该反应器中成功实现SND提供了可能。
(二)微环境理论
微环境理论是目前解释SND现象普遍接受的观点。这种理论认为,微生物个体一般情况下非常微小,所以环境的微小变化也会不同程度的影响微生物的生存,污泥絮体内部DO浓度的分布如图1所示。
整个主体相中DO分布均匀,但是当DO向污泥絮体内部进行扩散时受到一定的限制,所以在絮体内部就会产生扩散层、好氧区、缺氧区这样一个DO梯度。微生物絮体的外层区域即扩散层和好氧区DO浓度较高,以好氧菌、硝化菌为主,在该区域有利于硝化反应的进行。随着DO扩散深入到微生物絮体内部,由于氧的传递受阻和扩散层、好氧区DO逐渐减少,在絮体内造成缺氧环境,此时有利于反硝化菌的生长,促进了反硝化的进行。微生物絮体内存在缺氧区域是实现SND的主要原因,然而缺氧环境的形成主要取决于DO浓度的大小和絮体的结构。DO浓度过高就会扩散至污泥絮体内部,无法形成缺氧区域,就不能实现SND;浓度过低满足不了扩散层、好氧区硝化反应所需的DO,进而降低脱氮效果。因此,控制DO浓度以及微生物絮体的结构是成功实现SND的关键。
(三)微生物学理论
作为一种自养型好氧微生物,硝化细菌主要通过氧化NH+4-N和NO-2-N来获得能量供自身生长和繁殖。80年代以来,很多生物科学家通过研究发现许多菌类都可以对含氮化合物进行异养硝化,异养型硝化细菌不但生长速率快,产量高,而且要求的溶解氧的浓度比自养型硝化菌低。此外,在大量的实验室研究中发现了好氧反硝化细菌的存在。异养型硝化细菌和好氧反硝化细菌的发现打破了传统的生物脱氮理论。因此从微生物学角度来说,SND生物脱氮也是可能的。
二、同步硝化反硝化的主要影响因素
(一)溶解氧(DO)
DO浓度是影响SND的重要参数之一。系统中的DO应满足有机物的氧化及硝化反应,但是溶解氧浓度不能太高。当DO较高时,它对生物絮体的穿透能力逐渐增大,DO扩散至污泥絮体内部,缺氧微环境很难形成。另外,O2接受电子的能力高于NO-2-N和NO-3-N,抑制了反硝化细菌的活性,降低反硝化效果;DO过低,满足不了硝化反应所需的DO,同样会影响脱氮效果。可见,在SND工艺中有效地控制DO在适宜的范围极其重要。
(二)碳源
有机碳源是微生物生长和繁殖所需能量的主要来源,同时也被认为是实现SND的关键因素之一。有机碳源浓度过高,异养菌活动旺盛,会抑制硝化反应,硝化不完全必然会影响反硝化效果;碳源不足,导致反硝化过程受阻,同样SND效果也不好。因此,对于SND体系来说,硝化与反硝化同时发生,相互制约,使得有机碳源在整个SND反应体系占有不可忽视的地位。
(三)pH值
pH是影响SND的又一个重要因素。不同微生物所适应的pH值范围各不相同,硝化细菌是生物硝化过程的主体,硝化细菌的活性和数量决定了硝化作用的强弱,最适宜的pH值为8.0-8.4;而对于反硝化细菌的生长来说,最适宜的pH值为6.5-7.5,硝化菌和反硝化菌对pH值的变化十分敏感,超出适宜的范围后两种细菌的活性会大大降低。可见,对于SND体系,必须寻找一个适宜的pH值范围,使硝化反应与反硝化反应均能高效进行,进而得到理想的TN去除率。
三、同步硝化与反硝化在畜禽养殖污水处理中的运用
(一)实验材料及方法
1.聚乙烯醇(PVA)固定化细胞膜棒
以15%PVA水溶液和保护液为溶剂,与经过发酵培养浓缩的好氧反硝化菌和硝化菌进行混合固化制备。
2.水源
畜禽养殖污水为某基地养殖场废水,根据实验要求配置适量的NaN03和NaNO2。
3.水质分析方法
氨氮测定(纳氏分光光度法)、亚硝酸盐测定(盐酸一蔡胺比色法)硝酸盐测定(紫外分光光度法)。
(二)实验方法
1.同步硝化、反硝化脱氮
在室温〔大于25℃)条件下,将PV气固定化细胞膜棒(5支)浸没于4.5L水产养殖废水中进行细胞膜活化。活化期间水力停留时间为5天。在污泥驯化过程中,对反应器的进出水的NH3一N,对出水中NO2一N、NO3一N进行分析,研究自然条件下脱氮效果及反应类型的因素。
2.同步硝化、反硝化脱氮影响因素研究
改变实验的温度、pH值,比较不同条件下脱氮效果。
(三)试验结果分析
1.同步硝化、反硝化脱氮
由图2可见,NH4一N浓度随时间的延长而减少,初期下降较快,24h后变化不大;与传统硝化不同的是,NO2一N、NO3一N的浓度在出现一个相对小的峰值后,迅速下降,36h后NH4一N、NOx一N都趋于零,体系中无NO2一N、NO3一N的积累。说明固定化混合细胞不仅能将NH4一N氧化成NO2一N、NO3一N,而且由于载体内部存在氧的浓度梯度,形成了缺氧区和厌氧区,从微观环境及微生物组成条件上促使好氧条件下进行反硝化反应,将NO2一N、NO3一N还原成氮气,实现,SND脱氮。此外,体系中NO2一N的峰值浓度仅为传统的40%,说明在混合固定的体系中有部分NO2一N被反硝化菌直接还原成了N2(即部分脱氮过程实现了短程硝化反硝化脱氮),缩短了脱氮历程,提高脱氮效率,同时节省氧气和有机碳源。
2. PH值对脱氮效果的影响
在发酵培养过程中,分别在pH=7.5,pH二6和pH=8.5及自然pH的条件下,对细菌进行混合培养,其菌体生长和脱氮结果见图3,结果表明,在自然pH条件下,发酵前期pH有一上升过程,抑制脱氮效果的提高,同时延长达到最大脱氮率的时间。在pH=7.5有比较理想的脱氮效果,过高或过低的酸度对脱氮均有影响。在实际应用中可采取补加酸控制pH不超过8.0,使混合菌群的发酵周期缩短,菌体量达提前达到最大,当硝化反硝化偶联系统正常运转后,得到最优脱氮效果,pH值恒定在7~8。
参考文献:
[1]齐唯,李春杰,何义亮.浸没式膜生物反应器的同步硝化反硝化效应[J].中国给水排水,2003.19.
1.1畜禽养殖业污染危害
1.1.1水体污染
畜禽污水排入江河湖泊中,有害成分一旦进入地下水中,可造成持久性的有机污染,极难治理、恢复。
1.1.2空气污染
畜禽养殖场产生的硫化氢、氨气、粪臭素和硫醇类等恶臭气体对环境空气造成严重污染。
1.1.3农田土壤污染
畜禽养殖污水长期用于灌溉,会使作物陡长、倒伏、晚熟或不熟,造成减产,大面积腐烂。此外,高浓度污水可导致土壤孔隙堵塞,造成土壤透气、透水性下降及板结,严重影响土壤质量。
1.2畜禽养殖业污染产生原因
据调查,60%的养殖场缺少干湿分离,80%左右的规模化养殖场缺少必要的污染治理投资,90%以上的养殖场没有综合利用和污水治理设施,“三同时”执行率低,污染物未经处理直接排放。随着规模化畜禽养殖迅速发展,畜禽养殖场的布局不合理,没有足够土地消纳畜禽废弃物。政策和管理上的原因:在畜牧业发展上,农业政策与环境政策脱节。一是,政策制订环节上脱节;二是,政策执行过程中脱节。受职能影响,各级环保部门对畜禽废弃物污染环境问题重视和管理不够。对于畜禽污染物处理缺少扶植政策。
2治理对策
为减少畜禽养殖场对环境的危害,畜禽养殖场需要采取全过程综合治理技术,主要包括雨污分流、干湿分离系统建设,粪污处理处置及综合利用等。
2.1术语与定义
雨污分流:用不同管道分别收集和输送畜牧场污水和雨水的排水方式。即畜禽养殖场的生产生活污水经过地下污水管道流向污水贮存或处理设施进行贮存或净化处理;雨水则通过地下雨水管道或地面明沟直接排出场外;干清粪技术:畜禽排放的粪便一经产生便通过机械或人工收集、清除,尿液、残余粪便及冲洗水则从排污道收集排出的清粪技术;堆肥技术:利用微生物对畜禽养殖场固体污染源进行分解腐熟生产有机肥的方法;好氧堆肥技术:采用机械或人工方式,在充分供氧的条件下,利用好氧微生物对畜禽养殖场固体污染源进行分解腐熟生产有机肥的方法;沉淀池:应用沉淀作用去除水中悬浮物的一种构筑物;沼气池:采用厌氧消化技术处理畜禽养殖场粪便及污水,制取沼气的构筑物。
2.2治理对策
为实现畜禽养殖业污染总量减排,减少对环境的危害,畜禽养殖场需要采取全过程综合治理技术,主要包括雨污分流、干湿分离系统建设;粪污处理处置及综合利用等。
2.2.1固体粪污处理
根据不同养殖规模和养殖场周围的环境条件,可采用不同的粪便处理方法。(1)自然发酵后直接还田是指粪便在堆粪场或储粪池自然堆腐熟化,符合GB18596要求后,作为肥料供农作物吸收消化的处理方式。腐熟度检测方法为:取1kg~2kg堆肥成品,首先用10mm筛进行筛分,将堆肥粒径控制在10mm以下,调节堆肥含水率为50%~55%,然后置于设有温度计的保温瓶中,将保温瓶在常温下(20℃)放置7d~10d,每天在固定时间通过温度计读取堆肥温度一次并记录,连续测7d~10d,取测得的最高温度进行腐熟度判定,判定方法如下:20℃~30℃为Ⅴ级,30℃~40℃为Ⅳ级,40℃~50℃为Ⅲ级,50℃~60℃为Ⅱ级,60℃~70℃为Ⅰ级。堆肥产品质量(由优至劣)Ⅴ级>Ⅳ级>Ⅲ级>Ⅱ级>Ⅰ级。(2)好氧堆肥法生产有机肥好氧堆肥是利用好氧微生物,通过控制水分、酸碱度、碳氮比、空气、温度等各种环境因素,使之分解利用畜禽粪便中各种有机物,达到矿质化和腐植化的过程,最终得到一种无害的腐植质类肥料。主要适用于年出栏量5000头以上的规模化养猪场(小区)。堆肥场地的设计应满足下列规定:堆肥场地一般应由粪便贮存池、堆肥场地以及成品堆肥存放场地等组成;采用间歇式堆肥处理时,粪便贮存池的有效体积应按至少能容纳6个月粪便产生量计算;场内应建立收集堆肥渗滤液的贮存池;应考虑防渗漏措施,不得对地下水造成污染;应配置防雨淋设施和雨水排水系统。
2.2.2污水/尿液处理
污水/尿液应根据养猪场规模、周边可消纳粪污土地、区域环境要求等因素,分别采用不同的处理与综合利用模式。(1)还田利用这是一种采用物理沉淀和自然发酵来达到粪污减排目的的方法。猪场内的污水/尿液在储存池内进行沉淀和自然发酵,沉淀后出水供周边农田或果园利用,池底沉积粪污作为有机肥直接利用或和固体粪便一起进行有机肥生产。(2)厌氧发酵污水/尿液经过格栅,将残留的干粪和残渣拦截并清除,清出的残渣出售或生产有机肥。而经过格栅拦截后的污水则进入厌氧池进行发酵。发酵后的沼液还田利用,沼渣可直接还田或制造有机肥。一般情况下,每10头猪(出栏)所需的厌氧池容积约2立方米。(3)厌氧—好氧—深度处理该处理方法是污水/尿液经厌氧发酵后,厌氧出水再经好氧及自然处理系统处理,达到国家和地方排放标准,既可以达标排放,也可以作为灌溉用水或场区回用。工艺流程如下。
2.2.3猪场污染治理推荐模式
随着我国的畜禽养殖业发展迅猛,在全国各地出现了一大批大型集约化畜禽养殖在推动农村经济发展、满足人民生活需要方面发挥了重要的作用,但由于在规划、管理和技术落后等各方面的原因,当前农村地区畜禽养殖业的污染问题日益突出,为了控制畜禽养殖造成的污染,我们必须对其进行调查和评价,全面认识畜禽养殖污染的性质才能有针对性地采取有效措施加以防治并将其纳入环境保护规划中。因此,科学防治畜禽规模化养殖污染,对于改善农村生活环境卫生,促进畜禽养殖可持续发展,实现畜牧业与环境保护的协调发展具有重要意义。
一、安阳市畜禽养殖业的现状
(一)我市畜禽养殖规模和污染现况
随着我国畜牧业的迅猛发展,安阳市畜牧业的生产方式也向规模化、集约化方向发展,畜禽养殖小区、规模养殖场的规模不断扩大,规模化饲养所产生的大量畜禽粪尿等未能得到及时处理和合理利用,从而导致了畜禽粪尿及废水的污染负荷超过工业废水和生活污水的总和,成为城市郊区的污染大户。据不完全统计,截止2009年年底,全市已建成各类标准化养殖小区527个,其中:猪234个,牛59个,羊20个,家禽212个。其中大部分养殖场的畜禽粪污未经处理或处理不达标。目前,安阳市养殖污染的现状是畜禽粪便集中、量大,同时污染治理没有跟上,造成农村环境污染,畜禽养殖业对水资源、土壤和大气环境造成的污染已达到相当严重的地步。
(二)我市畜禽养殖业污染的治理现状
由于多种原因,我市许多规模化畜禽养殖场分布于居民区内,8%一10%的规模化养殖场距当地居民水源地的距离不超过50m,30%一40%的规模化养殖场距离居民或水源地最近距离不超过150m。养殖场选址不当不仅构成了对周边地区的环境压力,还在许多地方造成了畜禽养殖场主与周围居民的环境纠纷。过去一些地方将规模化畜禽养殖作为产业结构调整、增加农民收人的重要途径加以鼓励,环境意识相对薄弱,污染治理严重滞后。我们长期以来又把环境工作重点放在工业污染防治上,对畜禽养殖场的污染治理缺乏相应的管理经验。因此畜禽场的宏观环境管理水平普遍较低,全国90%的规模化养殖场未经过环境影响评价,60%的养殖场缺乏干湿分离这一最为必要的污染防治措施。另外,养殖场环境污染投资力度明显不足,80%左右的规模化养殖场缺少必要的污染治理投资。
二、养殖场污染治理过程中存在的问题
国家环保总局于2001年先后了《畜禽养殖污染防治管理办法》和《畜禽养殖业污染物排放标准》,明确了综合利用优先,资源化、无害化和减量化的防治原则。而国家环保总局同年的《畜禽养殖业污染防治技术规范》,则提出了畜禽养殖场的选址要求、厂区布局与清粪工艺、畜禽粪便储存、污水处理、固体粪肥的处理利用、饲料和饲养管理、病死畜禽尸体处理与处置、污染物监测等污染防治的基本技术要求。安阳市政府对畜禽养殖污染工作非常的重视,经过近些年的污染治理,取得了一定的成绩,但仍存在不少的问题,主要有以下几个方面:第一、用于污染防治的资金不足,投资不尽合理。第二、治理工艺及技术系统化考虑不足。第三、农业产业结构布局不尽合理。第四、没有形成市场化运行机制。
三、治污减排主要技术方法以及控制畜禽养殖业污染的对策
(一)广泛宣传,努力营造防污治污共识
一方面,向规模化养殖业主大力宣传畜禽生态养殖的必要性,使其把生态养殖作为自身生存与发展的迫切要求,增强治理养殖污染的紧迫感和自觉性[3]。另一方面,通过新闻媒体和科普宣传,让公众了解畜禽规模化生产的污染危害与人体健康息息相关,让规模化畜禽养殖接受全社会监督。
(二)加强监管促进养殖业规范发展
依据国家对促进畜牧业发展、规范畜禽养殖行为颁布的相应的法律、法规,根据当地城镇发展总体规划以及畜禽种类、养殖规模,制定禁养区、限养区,建立产、排污监测机制,强化对畜禽养殖场、养殖园区监督管理,把具有与畜禽养殖规模相配套粪污处理设施列为建立规模化畜禽养殖场、养殖园区审批的必备条件加以审核,环保不过关不允许投入运行;对原有的畜禽养殖场、养殖园区要进行改造,限期治理,实现污染物达标排放;对污染物排放超标,给周边环境造成污染的养殖业户,要依据有关法律、法规规定进行处罚。
(三)因地制宜,积极采取治污措施
根据安阳市畜禽规模养殖现状以及污染治理技术的可行性,建议采取以下几种措施:
第一、统筹规划,合理布局 。在畜禽规模养殖场的选址、场区布局等方面应从保护环境出发,坚持科学发展观,认真贯彻执行国家有关规定,科学规划和布局本辖区内规模养殖场户,对新建、改建和扩建畜禽养殖场进行环境影响评价,把好养殖企业的“入口关”。
第二、粪便处理工艺。需要有指定的专用粪便堆放场所堆放场所应符合蒸发强烈、日照充足等自然条件,改变用水冲粪的方法实行干清粪工艺。
第三、养殖场污水处理。要求养殖场建造分级沉淀井净化污水,在畜舍外建造分级污水井,用于接纳畜舍内排出来的污水。
第四、粪便的发酵与还田技术。要求畜禽排泄的粪便集中堆积到贮粪场堆肥发酵,以杀灭病原微生物。
第五、粪便生产沼气。利用畜禽粪便厌氧发酵生产沼气,不仅能提供清洁能源,而且沼渣、沼液可以直接肥田,形成养殖、能源与种植紧密结合的粪便处理、利用模式。
1盘锦市畜禽养殖业环境污染现状
2010年盘锦市养殖生猪151.7万头,牛7.05万头,肉鸡3379.18万羽,蛋鸡923.3万羽,鸭548.8万只。其中规模化养殖占养殖总量的36%,散养户养殖占64%,全市养殖以散养为主,集约化、规模化程度不高。畜禽养殖厂绝大多数未进行干湿分离,畜禽养殖业大多以粪便、污水形式排放。其中污水排放总量约为360.43万t,COD排放量为21425.28t,氨氮排放量为1942.1t。畜禽粪便是农业生产的宝贵资源,任其大量流失或弃之不用是农业资源的最大浪费。
2畜禽养殖业环境污染存在的问题
由于盘锦市畜禽养殖业的发展速度快,发展资金不足,设备和技术落后,90%的养殖户未配备污水处理设施,无法及时有效处理畜禽粪便,畜禽养殖业环境污染已成为该市农村环境最主要的面源污染源。
2.1污染水体盘锦市禽畜养殖场绝大多数缺乏污水治理设施,禽畜污水及废弃物任意排放,而这些禽畜养殖场未经处理的污水中含有大量的污染物质。这些污水氮磷含量高,排入河水中后,容易造成水体富营养化,致使大量水生生物因生存环境恶化而引起死亡,严重威胁水产业的发展。此外,地下水也受到禽畜废弃物污水的影响,其毒害成分的渗入,可造成持久性的地下水污染。地下水溶解氧含量减少、有毒成分增加、水体功能彻底丧失,无法饮用和利用,并且极难治理与恢复。
2.2环境致病因子增加畜禽粪便污染物易扩大病菌传播,因为其中含有大量致病菌寄生虫卵、病原微生物等,增加环境中病原种类,病菌和寄生虫、苍蝇蚊虫等繁殖,给人畜传染病蔓延创造了条件。一旦发生区域性传染病,如禽流感等,禽畜粪便未经处理即排放会引起人畜交叉感染,极大地影响人民健康,威胁养殖业健康发展。
2.3危害农田生态畜禽养殖污水不经处理即用于农田灌溉,其浓度过高,污水的毒害成分还会引起作物的腐烂,如果长期使用,将导致作物陡长、倒伏,从而引起减产。同时,高浓度污水对土壤质量也有严重影响,用畜禽养殖污水灌溉可能造成土壤板结,降低土壤孔隙度,导致土壤透气、透水性差,土壤质量下降。
2.4污染空气畜禽养殖中会产生硫化物、氨、甲烷等有毒气体,不但发出恶臭,污染养殖场,而且对周围的空气环境也会产生严重影响。有的畜禽养殖场离居民生活区较近,畜禽养殖场产生的恶臭气体对周围环境产生污染,严重影响了居民的生活。根据中国农业大学李国学的研究,这种空气污染会影响周围200~500m的区域。由于恶臭污染问题,导致养殖场与周围群众关系十分紧张,给群众生活造成不便,进而影响社会和谐。
3畜禽养殖业污染治理对策
3.1加强畜禽养殖污染防治宣传教育,提高环境保护意识要加大宣传畜禽养殖业污染问题的严重性,增强各级领导、有关部门对畜禽养殖业污染防治的紧迫感、责任感,从而尽快把治理工作摆到日程上来,抓紧进行现状调查,制定工作计划,切实把规模化畜禽养殖污染防治工作落到实处。
3.2利用畜禽粪便好氧发酵生产好氧发酵是在有氧条件下,好氧微生物通过自身的分解代谢和合成代谢过程,将一部分有机物分解氧化成简单的无机物,从中获得微生物新陈代谢所需要的能量,同时将一部分有机物转化合成新的细胞物质,使微生物生长繁殖,产生更多的生物体的过程。发酵的结果是废弃物中有机物向稳定化程度较高的腐殖质方向转化。该技术在畜禽粪便中加入秸秆、谷糠或稻壳,经过发酵、粉碎、造粒等处理工艺,制作成可直接出售的有机肥,从而可以解决畜禽粪便含水率高、储运不方便的弊端[2-3]。以畜禽粪便作为有机肥生产原料,节约了生产成本,提高了土壤有机质含量和农产品质量。
3.3推广厌氧发酵生产沼气技术畜禽粪便利用最有效的方法之一是厌氧发酵生产沼气,该技术不但解决了畜禽养殖粪便污染问题,还有利于发展生态农业。其一方面可以提供清洁能源,另一方面可以利用沼液养鱼、沼渣直接肥田,形成养殖与种植、渔业紧密结合的物质循环,尤其适用于盘锦市散养户居多的情况。但该技术的推广需要一定资金投入,而且对环境条件有一定要求,受温度影响较大。
长期以来,人们比较关注工业环境污染问题,对农业污染问题相对忽视。然而,第一次全国污染源普查公报显示:农业污染物排放对水环境的影响较大,其中畜禽养殖业污染问题比较突出。以安徽省马鞍山市为例,其畜禽养殖业产值在全市总产值中比例很小,但畜禽养殖业的污染排放并不可忽视。
1马鞍山市畜禽养殖污染排放基本情况
马鞍山市畜禽养殖业污水排放量为27.9万吨/年,其中化学需氧量排放1408.27吨/年、氨氮排放57.47吨/年。畜禽养殖污水排放量约为全市工业污水排放量的0.2%,但排放的化学需氧量占到工业污水的15%,氨氮占到工业的21%。全市畜禽养殖业粪便一年粪便产生量为17.01万吨,折合成猪粪单位为18.25万吨,全市耕地的负荷量约为0.24吨/年/亩。
2存在问题
2.1粪便处理工艺有待改进清粪方式对畜禽养殖场污染排放较大的影响,由于水冲粪方式使得粪便随水流直接排放,废水排放量与污染浓度较大,通过计算可知:如果全部使用干清粪方式,每年污水排放量将减少8%,化学需氧量排放将减少56.7%、氨氮将减少32.6%。粪便在堆放过程中也会造成污染,绝大多数的粪便处理设施属于简易堆肥场,粪便都在露天堆放下自然发酵,没有防渗、防淋措施,在降雨时部分粪便会造成对地表水、地下水与土壤污染。
2.2污水没有有效处理大部分养殖单位仅有简易的污水池,高浓度污水不处理直接排放,成为马鞍山市内河不可忽视的污染来源。部分污水直接排入周围农田,造成农田板结无法耕种,并影响地下水水质。
2.3畜禽尸体无害化处理不符合规范要求通过实际调查,某些畜禽养殖单位的畜禽尸体无害化处理不符合规范要求,直接土埋,没有防渗的安全填埋井。
2.4对畜禽养殖业的环境管理力度不够全市缺乏一个对畜禽养殖业的环保规划,不能做到根据环境容量合理规划畜禽养殖业总体规模和布局。畜禽养殖业执行环境影响评价和“三同时”制度的单位数量较少,全市畜禽养殖单位环评执行率较低,针对畜禽养殖污染的日常监测相对较少安排。
3对策分析
3.1对实施畜禽养殖环境管理的主要对策
3.1.1制定规划、控制畜禽养殖规模建议组织力量编制《畜禽养殖业环保规划》。针对地域的自然状况、环境容量、田地分布等,合理划定禁养区、限养区、适度养殖区。发展畜禽养殖业规模必须与当地种植业规模、土地对畜禽粪便的消纳能力与河流的污染物容量结合起来考虑,应大力发展以地定畜,种养结合的养殖方式。不易过分追求畜禽养殖场的规模效益,要根据当地水环境状况、土地规模合理确定畜禽养殖业规模。
3.1.2加强畜禽养殖业环境管理加强实施环境影响评价与“三同时”制度,规模化畜禽养殖场必须严格执行国家建设项目环境保护管理的规定,进行环境影响评价工作,严格执行“三同时”制度。对现有未办理环保审批手续或无污染防治设施的规模化畜禽养殖场责令限期整改,限期补办手续。对畜禽废弃物污染的管理要依法纳入总量控制目标中,实施畜禽污染物排污申报登记制度和排污许可证制度。加强畜禽养殖业的监测力度,选择一些典型畜禽养殖场或养殖小区进行环境监测。
3.1.3政策引导,加强宣传推动种养结合生态农业与污染治理通过政策导向,发展生态农业和有机农业,提高有机、绿色食品市场份额,建设无公害农产品基地,对有机肥的生产和施用制定贴补政策,大力推广有机肥料。对于规模化畜禽养殖场污染治理给予一定的资金与技术支持,重点扶持一些规模化畜禽养殖业环保设施示范工程,以点带面扩大影响,带动畜禽养殖废弃物治理的积极性。加强宣传,通过开设环境保护专题讲座,举办畜禽养殖户环境知识培训班等手段把环境保护法规、知识直接传达到基层管理人员与畜禽养殖单位,切实提高养殖户的环保法规、知识水平。
3.2畜禽养殖单位污染控制的主要对策禁止在生活饮用水水源保护区、城市和城镇居民区等人口集中地区建设畜禽养殖单位,在禁建区域附近建设的,应设在常年主导风向的下风向或侧风向处,场界与禁建区域边界的最小距离不得小于500m.。强制推行干清粪的清粪方式,不仅节约用水,并能大幅减少污染物排放。畜禽养殖污水不可直接排放,可通过采用生产沼气等手段无害化处理。畜禽养殖场产生的畜禽粪便应设置专门的贮存设施,贮存设施的位置必须远离地表水体。贮存设施应采取有效的防渗处理工艺,建立渗滤液收集池并应采取设置顶盖等防止降雨(水)进入的措施。病死畜禽尸体要及时处理,严禁随意丢弃。
论文关键词:畜禽养殖业环境污染污染治理可持续发展
近年来,我国的畜禽养殖业发展迅猛,从而导致了畜禽粪尿及废水的污染负荷超过工业废水和生活污水的总和,成为城市郊区的污染大户…。养殖小区和养殖场的污染,不仅影响到农村经济,特别是畜牧业经济的健康发展,对农民的身体健康也造成了一定的影响。为了控制畜禽养殖造成的污染,我们必须对其进行调查和评价,并将其纳人环境保护规划中。因此,必须全面认识畜禽养殖污染的性质才能有针对性地采取有效措施加以防治。
l我国畜禽养殖业概况
因其丰富的自然资源和市场需求,我国畜禽养殖规模增大,分布比较集中。国家环保总局最近公布的在全国进行的规模化畜禽养殖业污染情况调查结果表明,规模化养殖主要分布在广东、山东、河南河北和湖南等地。对环境影响较大的大中型畜禽养殖场80%集中在人口比较集中、水系较发达的东部沿海地区和诸多大城市周围。
由于多种原因,我国许多规模化畜禽养殖场分布于居民区内,8%一10%的规模化养殖场距当地居民水源地的距离不超过50m,30%一4o%的规模化养殖场距离居民或水源地最近距离不超过150m。养殖场选址不当不仅构成了对周边地区的环境压力,还在许多地方造成了畜禽养殖场主与周围居民的环境纠纷。
过去一些地方将规模化畜禽养殖作为产业结构调整、增加农民收人的重要途径加以鼓励,环境意识相对薄弱,污染治理严重滞后。我国长期以来又把环境工作重点放在工业污染防治上,对畜禽养殖场的污染治理缺乏相应的管理经验。畜禽场的宏观环境管理水平普遍较低,全国90%的规模化养殖场未经过环境影响评价,60%的养殖场缺乏干湿分离这一最为必要的污染防治措施。另外,养殖场环境污染投资力度明显不足,80%左右的规模化养殖场缺少必要的污染治理投资。
由于上述畜禽养殖点多面广,污染物排放量大,处理水平低下等原因,迅速发展的畜禽养殖业严重影响了城郊环境和居民健康。
2畜禽养殖业引致的环境问题
畜禽养殖业带来的污染物主要有畜禽养殖场有机废水、病原微生物、饲料添加剂中的抗生素、畜禽产品中的药物残留,以及将来可能出现的转基因生物污染。目前,畜禽粪便集中、量大,同时污染治理没有跟上,造成城市郊区环境污染。畜禽养殖业对水资源、土壤和大气环境造成的污染已相当严重。
2.1畜禽排泄物的污染
畜禽排泄污染物包括从畜禽体内排出的有害气体、粪便及其分解产生的臭气以及体表掉落的毛屑、绒毛(羽毛)等。1999年我国畜禽粪便产生量约为l9亿,是我国固体废弃物产生量的2.4倍,河南、湖南和江西等地甚至超过4倍。中国畜禽粪便的总体土地负荷警戒值已经达到0.49(<0.4为宜),北京、上海、山东、河南、湖南和广东等地已经超过0.49,达到较严重的环境压力水平。畜禽场大量的粪便和垫料分解产生的H:S、NH等有害气体不仅影响人畜健康,而且污染大气、水和土壤环境。
2.1.1对大气环境的污染
畜禽排泄物迅速腐烂发酵,产生HS、NH3、胺、硫醇、苯酚、挥发性有机酸以及吲哚、粪臭素、乙醇、乙醛等上百种有毒有害物质。氮沉降是构成当前环境危害的重大因素,它可造成酸雨、水体富营养化,甚至导致同温层臭氧浓度的变化。据测算,在饲养100头母猪的猪场内,一年通过蛋白质给猪饲喂14氮,其中7.5t会随粪便排出而成污染物。1992年英国NH,排放量达630万t/a,其中畜禽养殖业占85%。由此可见,畜禽养殖业排放的氮最多,它已引起了世界的关注。
2.1.2对水环境的污染
畜禽粪便淋溶性极强,若不及时处理,便通过径流污染地表水,进而通过土壤渗滤污染地下水。畜禽粪便和废水中含有大量的有机物、N、P、K、ss及致病菌等污染物并有恶臭。
未经处理的高浓度有机废水的集中排放,大量消耗水体中的溶解氧,使水体变黑发臭。水中N、P等营养物促使水体富营养化,或使地下水中的硝态氮或亚硝氮浓度增高,例如北京市集约化畜禽养殖废水中BOD含量每年为3O万t,为该市工业和生活污水中BOD含量(1O万的3倍;仅有不足3%的粪尿等废弃物在排放前经过无害化处理,绝大部分就近排入水渠汇入河道或渗入地下;一些养殖场距地面100m地下水中的氨、氮含量已超出正常值的2—3倍,严重危及养殖场周围地下水水体的质量和居民的健康,也影响了养殖业自身的可持续发展。
2.1.3对农田环境的污染
当前畜禽粪便主要的消耗途径是作为有机肥料直接还田。畜禽粪便中含有的N、P、K是作物生长必不可少的营养元素,但是如果不加限制地还田,反而起不到肥田的效应,作物会“疯长”,使产品质量下降,产量减少。对上海市郊207个乡和l5个农场关于使用畜禽粪便负荷量的调查表明,约有27.3%的使用地区,其负荷超出了农田环境的消化能力,对环境构成了污染威胁。
2.2畜禽场废物的污染
由于废物管理不科学,畜禽场中的洗刷用具、场地消毒和畜禽饮用后的污水,死的畜禽、孵化残余物(蛋壳、死胚、绒毛、胎粪)以及屠宰场的废物、污水、下水、废气等随意丢弃或排放,造成养殖场周围臭气弥漫,污水四溢,滋生大量蚊蝇和各种有害疾病,直接危及居民的健康,也造成畜禽发病率和死亡率的上升。
2.3畜禽体和畜禽产品中残留的有毒化学物质
我国对于畜禽饲料的质量很难进行控制和检测。南方一些地区,经常用发霉的粮食喂养畜禽;一些农产品生长环境和水源受到严重污染的地区,饲料和饮水中的许多有害物质会残留在肉、奶、蛋中。其次,养殖场为预防某些传染病和疾病的发生,对畜禽进行疫苗的免疫和抗菌素的服用,这些药品的残留物会部分地存在于畜禽体组织内。这样畜产品中有害的和残留有毒化学物质可通过肉、奶、蛋转移到人体内,对人体健康造成危害。
3控制畜禽养殖业污染的对策
要解决养殖业对环境的危害,单纯依靠终端治理方法,无论在经济上、土地上和技术上皆不堪承受。必须针对畜禽粪尿的特性,遵循综合利用优先、资源化、无害化和减量化的原则,充分开发利用废弃物的肥力、能量资源,开拓一条资源开发和废弃物处置相结合的道路。
3.1加强立法与管理。增强养殖户的环保意识
俗话说:“解铃还需系铃人”,因此,最根本的是要提高养殖户的环境意识。同时应广泛宣传,切实做好畜禽养殖污染的整治工作,加强技术指导和服务,帮助养殖户解决实际问题。
另外,建章立制,严格按章办事是解决畜禽污染问题的重要手段。针对禽场建设管理、禽畜粪便和污水的排放等方面规范畜禽养殖,合理布局,控制发展速度和饲养密度,严格执行环境影响评价制度和“三同时”原则。
3.2通过营养调控降低禽畜排泄物的污染
为获得高生产性能而给畜禽提供过量营养是造成环境污染的主要原因之一,通过营养调控来最大限度地提高动物对营养物质地利用率是解决问题的重要手段。饲用酶制剂是一类高效、无毒副作用和环保型的饲料添加剂。在畜禽养殖中应用饲用酶制剂既能提高饲料的消化率和利用率,又能减少畜禽排泄物中氮、磷的排泄量,保护水体和土壤免受污染。
3.3改善畜禽养殖业的饮水方式和粪便收集方式
采取清污分流和粪尿的干湿分离等措施,实现清洁养殖,可减少地下水的开采,改善畜禽养殖场的生产环境,减少畜禽的死淘率。同时可以减少对地表和地下水的污染,提高水资源的重复利用率。养殖场还应给畜禽定下用水额度,如每头猪每天5kg水,尽量节省资源。建立粪便收集池,定点收集垃圾;设置畜禽废渣的储存设施和场所,采取对储存场所地面进行水泥硬化等措施,防止畜禽废渣渗漏、散落、溢流、雨水淋失、恶臭气味等对周围环境造成污染和危害。采用雨污分流、固液分离等污染防治措施,达到减量化的要求,做到达标排放或零排放。
3.4研制畜禽养殖业废弃物资源化技术
畜禽养殖业污染严重,治理工程利润低,风险大,因此不能像工业污水、生活污水防治那样,走单纯治理的路子。粪便绝对是放错了地方的宝贵资源,畜禽粪尿含有丰富的N、P、K成分,经合理处理后,可制成优质、高效的有机肥料,而且还可经厌氧发酵成沼气作为能量来加以利用,因此,资源化利用是治理畜禽污染的首要原则。畜禽养殖场应采取将畜禽废渣还田、生产沼气、制造有机肥料和制造再生饲料等方法进行综合利用。
应用生物技术与生物工程,综合利用畜禽排泄物,通过厌氧发酵,走沼液、沼渣及沼气利用之路。在畜牧业高度发展的英国,畜禽粪便经过处理后,全部作为肥料,既避免了环境污染,又提高了土壤肥力。对于牲畜养殖场,实现废弃物的资源化处理有两种基本工艺方案:一是高温堆肥;二是沼气发酵。
3.4.1高温堆肥。
粪尿厌氧发酵处理后,气体部分可提供能量,固体部分进行高温堆肥。许多有先见之明的养殖场已经走在前面,把畜禽粪便经过处理后卖给农户当肥料,取得了可观的经济效益。当前国内的堆肥发酵技术、粪肥还田实用技术等已经成熟,有的还超过国外。把污染物通过无害化处理,加工生产有机肥,这正是目前我国农业发展的大方向。通过对粪便高温烘干灭菌及高压膨化除臭,添加N、P、K及多种元素,制成适合小麦、玉米、蔬菜、瓜果和花卉等高效有机肥。超级秘书网
3.4.2沼气发酵
防治畜禽养殖废弃物污染的重要手段之一就是沼气综合利用。推广沼气处理技术,利用沼气对畜禽粪便进行厌氧发酵,发酵产生的沼气成为廉价的燃料,用于燃料、仔猪舍保温等;沼渣、沼液则成了优质肥料,不但保护了环境,而且提高了经济效益。进行广泛的国际、国内沼气生产的技术、企业管理、项目开发、工程安装、系统设计及运行维护方面的经验等技术经济信息交流。许多实践与研究证明,猪、鸡粪厌氧发酵能使寄生虫卵灭活,减轻土壤污染与水污染,将沼渣与无机肥制成复合肥,能增加土壤有机质、TN及碱解氮、速效磷及土壤酶活性,使作物病害较少,降低农药使用量77.5%,提高农作物产量和品质。沼液含有17种氨基酸、多种活性酶及微量元素,可作为畜禽饲料添加剂。此外,沼液养鱼,能提高鱼的成活率。
3.5畜禽废水的终端人工处理
当代生物技术完全可以将畜禽养殖废水处理到排放标准,但是,采用生物技术清除相当于数千万人口当量的废水中的有机物及N、P,其所需费用之巨可想而知。但是因地制宜地采用一些净化系统,如稳定塘、养鱼塘、水生生物塘及土地处理系统等进行处理,是非常经济可行的。
关键词:畜禽养殖业;粪污;清洁生产
1推行畜禽养殖清洁生产技术
1.1清洁生产的内涵
清洁生产最先由美国提出,主要内容为采用污染预防技术取代长期采用的末端处理的污染控制技术,主要思路是西方国家在总结工业污染治理经验教训的基础上提出来的,清洁生产技术和传统技术的主要区别是要求把污染消除在生产之前,而不是将重点放在末端治理方面[1]。从我国畜牧业发展情况来看,清洁生产和末端治理并存是符合畜牧生产实际情况的,因为再先进的生产技术,只能是尽量减少污染物的产生,而不是不产生污染物,所以末端治理作为实现环境保护的最后有效手段仍将继续发挥重要的作用。清洁生产在不同国家和地区有着不同但相近的提法,在我国主要是指既可满足人们的需要又可合理使用自然资源和能源并保护环境的实用生产方法和措施,从源头削减污染,提高资源的利用效率,在畜牧生产过程中尽量减少污染物的产生和排放,从而减轻或消除养殖污染对人类和环境的危害。
1.2粪便处理技术
1.2.1作为肥料畜禽粪便中含有多种营养物质和有机成分,所以它在成为污染物质的同时也是一种可以利用的资源,畜禽粪便可以采用微生物堆肥发酵的方法生产有机肥,堆肥的过程主要分为升温、高温、降温、腐熟四个阶段,其实就是通过高温发酵使有机物质矿质化、腐殖化和无害化的过程[2]。在微生物的协同作用下,物料温度开始升高,在达到25℃时,有机物质开始分解和代谢。当温度达到50℃时一些芽孢、霉菌等微生物繁殖增强,此时有机物分解迅速,当温度继续升高时进入高温阶段,纤维素、木质素等难分解的有机物开始被分解。当温度达到70℃以上时,一些微生物由于高温死亡,酶类物质继续使有机物分解,腐殖质开始形成。最后由于微生物代谢减弱,物料温度开始下降,当下降到40℃时,腐熟物质成熟。1.2.2作为饲料畜禽粪便中含有大量没有消化的营养物质,尤其是鸡粪的可利用程度更高,经过一定的加工工艺处理后是一种良好的非常规饲料资源。首先是干燥处理,目前,鲜粪采用微波烘干技术比较普遍,通过高温灭菌处理后将鲜粪制成干粉状饲料添加剂可以按一定比例添加到畜禽日粮中,大大节省常规饲料的使用,在一定程度上降低了养殖成本[3]。处理之后的鸡粪还可以喂鱼,有研究表明,鸡粪喂鱼可促进浮游生物生长,增加鱼饵料,改善鱼类生活环境,可以提高鱼的数量。其次鲜粪可以通过青贮利用乳酸菌的发酵制成适口性较好的发酵饲料,饲喂效果也非常好。最后,可采用氢氧化钠法、福尔马林法等化学处理方法对粪便中的微生物致死,还可以用粪便培养蝇蛆等高蛋白生物,再将其制成饲料饲喂畜禽。1.2.3作为能源粪便经过厌氧发酵产生沼气,是一种非常好的能源物质,同时沼液和沼渣又是很好的有机肥料可以肥田和养鱼。首先,沼气池应保持无氧环境,池内原料要搭配合理,常采用人粪、猪粪、青草的搭配,其次,沼气池内尽量保持20~30℃的温度,有利于甲烷细菌的迅速繁殖,畜禽的粪便如果不进行沼气生产也可以直接焚烧利用其产生的热量[4]。
1.3污水处理技术
首先采用物理处理的方法通过沉淀、过滤等措施将畜禽养殖场污水中的一些固行物分离出来,这为下一步的污水化学处理做好准备的同时还可以提高工作效率。化学处理方法常用的有中和法,主要利用的是酸碱中和反应,因为养殖场污水中含有大量的胶体物质,所以还可以采取混凝沉淀的方法对污水进行化学处理。好氧处理曾广泛应用于猪场废水处理,虽然效果不错但其投资较大,能耗高,所以现在常采用厌氧处理的方法[5]。目前比较成熟的厌氧工艺为厌氧消化池处理、上流式厌氧污泥床处理等,厌氧处理整体上比好氧处理能耗低10倍左右,现已成为养殖场污水处理采用的主要方法。
2关于养殖场粪污处理的建议
2.1改进养殖场生产工艺
首先要使干粪与尿液污水分流,采用干清粪工艺。干粪没有和污水混合在一起可以最大程度的保持其肥料价值,同时还可以保持畜舍清洁,减少甲烷、氨气、硫化氢等有害气体的产生。相比水泡粪工艺,干清粪工艺产生的污水少,同时减少污水中的有机物浓度,降低了处理难度[6]。合理规划布局,畜舍也可以减少污染物的产生,漏缝地板式排水系统相比传统式排水系统可大大提高工作效率;在畜舍内安装合理的通风设施可以大大降低有害气体的浓度;合理使用垫料可以降低畜舍内的湿度、吸收有害气体、用过之后的垫料还可以做肥料和饲料。
2.2进一步加强农牧结合
种植业没有很好的消纳、吸收养殖场的粪污,致使粪便被随意丢弃、堆放,这使畜牧业的废弃物污染加剧。随着畜禽养殖集约化的程度不断提高,以及养殖业向城镇郊区靠拢,种养分离的现象越来越明显,再加上粪便需要一定的处理才能够作为肥料使用,不如化肥方便快捷,这也导致了有机肥的使用率大大降低,最终粪污没有出路,使环境污染更加严重。为了提高人们对于养殖场污染物的治理积极性,政府应该给予一些优惠和激励政策,适当进行奖励和补贴,进而提高污染物的治理效果。
2.3进一步完善清洁生产的技术规范并加强政府引导
目前,清洁生产各地区的推行进展不一,主要是因为并没有根据当地的实际情况建立起清洁生产的技术规范体系,为了使清洁生产具有规范性和强制性,广大养殖企业有章可循,应该制定实践性较强的清洁生产行业手册。政府应出台各种政策和方案刺激养殖户开展清洁生产的积极性,同时给予一定的资金保障和政策支持。要重视榜样和示范的作用,对于开展清洁生产优秀的单位和部门要树立典型并进行推广。
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关键词:养殖 污染 措施
中图分类号:V2 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2013)04(c)-0149-01
1 畜禽养殖污染现状
任何事情均有两面性,畜禽养殖业的发展在一定程度上促进了农村经济的进步,使畜产品得以畅销。然而,也给周围环境造成了一定的污染。畜禽养殖的安置处大多数在城市与乡村交界或人口比较集中的地区。伴随养殖业的逐渐壮大,畜禽也慢慢向集约化转变、养殖区也随之呈现出城市化现象,畜禽产生的粪便不能够得到彻底快速的清理;还有农业施肥期间,大量的引进农业药物的掺杂,很少考虑到粪便的重新利用,久而久之,粪便量越积越多,环境破坏更加严重。畜禽养殖业期间,所产生的主要污染物包括粪便、污水以及空气质量的下降。
1.1 粪便污染
畜禽粪便产生量很大,经统计折算,林州市每年畜禽养殖产生粪便量约46.8万吨,畜禽粪便中又含有很多的有机污染物,畜禽粪便随意堆放,清粪水随意排放,极易造成畜禽粪便流失,进入水系。养殖粪便产生量市场计算公式:W=Nqi;式中:W为养殖粪便产生量(吨/年);N为养殖场存栏数(头、只),qi为养鸡、养牛、养猪养殖粪便产生特征排放系数(克/年、头(只))
1.2 水质污染
畜禽产生的粪尿、畜禽场后期造成废水很多,经可靠消息透露,林市一年因养殖所造成的污水达660.37万吨。养殖产生的污水不仅COD、BOD、氨氮浓度较高,较多的病原体、细菌、病毒也出现在了里面,含有大量的病原体的污水深入到地下或地表农田中,将带来很严重的水质污染现象。
1.3 大气污染
畜禽产生的粪便一旦积压时间长后,将会发酵,随之NH3、H2S、氨气等有害气体,以上气体将严重造成大量动物应激,对人们的身体健康带来了很大的伤害。处于不断扩大的养殖行业,因为粪便长期堆积,不能清除,好多养殖场时常发出恶臭气体,对周围人们的日常生活带来了很大的负面影响,引发的环境和纠纷也急剧增加,约占总量的60%。
2 林州市造成畜禽养殖污染的原因
2.1 畜牧业由分散经营转为集约经营
我市畜牧业原来的规模小,仅作为一种家庭副业来经营,加之粪便可以得到充分利用,所以污染影响不大。近年来我市畜牧业逐渐转为集约化,规模较大,所产生的大量粪尿等排泄物如不及时处理,随时都能对人类和环境造成严重污染。
2.2 规模小、点多面广、布局不合理
我市养殖场平均规模养鸡在1000只左右,养猪80头左右。大多数畜禽养殖场(户)选址不当,所排养殖废物和废水破坏了周边环境质量。
2.3 养殖业在我市周边化造成养殖业和农业脱节
随着我市市场经济的发展和人民生活水平的提高,对蛋、奶、肉等畜产品的需求量逐渐增多。为了便于畜产品的产、供、销一条龙的配套,使集约化养殖业由农村、山区逐渐向城镇郊区转移,并且呈畜禽养殖业城市周边化趋势,造成养殖业和农业脱节,畜禽粪肥不能及时施用于农田而造成污染。
2.4 畜禽养殖废物无害化处理率低
我市97%以上的畜禽养殖场(户)均未建有有效的污染防治设施,对养殖废物未采取有效的利用和治理化处理措施,随意堆放、储存,造成流失,形成二次污染的可能性大。
2.5 农业对畜禽粪便的利用率大幅度减少
我市农业现代化由大量使用有机肥逐渐转向大量使用化肥,对畜禽粪便的利用率大幅度减少,结果使大量畜禽粪便等有机肥积压浪费,造成公害。
2.6 兽药、饲料添加剂使用不当
近年来由于经济利益驱动、监管不严和科学知识的不足,滥用药物的现象普遍存在,造成畜产品的药物残留及环境污染。兽药的残留,通过人们摄食转移到人体内,影响人们的健康。另外有害物质通过畜禽的排泄,造成土壤和水源污染,对人类生存环境构成威胁。
3 林州市畜禽养殖业发展的环境保护措施
3.1 科学规划,合理布局
控制养殖规模,优化整合畜禽分散饲养场(点),建设标准养殖小区,划定禁养区、限养区和准养区。目前,我市已出台了《林州市畜禽养殖污染防治管理暂行办法》,划定了禁养区、限养区和准养区。
3.2 加强畜禽排泄物污染的控制和治理
目前,针对我市养殖污染现状,对畜禽排泄物的污染进行控制和治理,主要有以下措施。
(1)深入研究多方位、高层次的污水及粪便消除和清理技术,最大限度控制病原体及病毒对环境及人们的危害,充分将粪便进行合理利用,提高粪便作为农田废料的利用率,增强养殖业的发展空间和纯利润的获得,保证环境质量不受威胁。
(2)降低饲料中的矿物质及粗蛋白含量,以达到降低粪便中的氮和矿物质含量的目的。
(3)采取收排污费的方式,能有效地减少粪便不恰当处理和贮存所造成的污染。
(4)采取动物营养性环保措施,包括合理配制饲料;加强环保型饲料的研究应用;加强生物饲料的研究应用;建立生态型畜牧场或“综合农业”系统等。
4 林州市畜禽养殖业环境污染治理建议
(1)畜禽污染应引起政府的高度重视,吸取畜牧业发展过程中存在的先污染后治理的教训,结合实际情况,高度重视畜禽养殖业对环境造成的污染问题,将畜禽污染的管理纳入环境管理工作的主要内容。
(2)加强畜禽环境污染的法律、法规建设,加强对畜禽养殖场的管理,对新建畜禽养殖场进行环境评价,畜禽粪便、废弃物处置实行申报制度等。
(3)加强畜禽污染的宣传教育。要加强畜禽污染的重要意识,贯彻及时处理的必要性,阶段性的进行畜禽养殖工作人员的专业管理素养及文化知识的学习和落实,逐渐推荐畜禽养殖行业向农牧结合方向发展,进行全面彻底的清理,避免污染事件的发生。
(4)制定环境污染治理费用的收取原则。因为畜牧业是一个微利行业,环境污染治理是全社会受益,因此可以实行“谁受益,谁负担”的原则,作为“谁污染,谁治理”原则的补充,即环境治理费用由企业和社会共同承担,既促进畜牧业健康发展又尽可能减少对环境的污染。
参考文献
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关键词:水环境调查 污染溯源 污染源台账 水环境监测
中图分类号:X824 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2017)05(a)-0128-03
环境是人类生存和发展的基本前提,而水环境则是根本[1]。为深入实施国家《水污染防治行动计划》《京津冀及周边地区落实〈水污染防治行动计划〉2016―2017年实施方案》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年重点任务分解》中关于水污染调查、溯源、建立台账等工作内容,此次通过现场调查、现场监测、实验室监测等多维度对北京某镇水环境状况进行了调查。
1 调查目的
此次调查的目的如下:
(1)摸清当地水环境主要污染物来源、污染物种类,掌握主要污染物产生、排放和处理情况,乡镇沿河排污口及乡镇内沟渠分布,绘制水环境污染地图及重点水环境风险点分布图,摸清“水污染家底”,建立污染源台账。建立健全重点污染源档案、污染源信息数据库和环境统计平台。
(2)通过调查监测,计算出污染物贡献当量,进而核算出对河湖水系断面的影响。
(3)针对镇的生产、生活特点、污染源的类型,因地制宜,有的放矢地采取污染源综合规划与综合整治措施建议。
(4)为采取水污染普查、抽查、第三方核查等方式进行监督管理提供决策依据。
(5)为强化属地管理,为各级“河长”落实“三查、三清、三治”提供支持与保障,做到有据可查,心中有数。
(6)通过水环境调查,初步形成“十图十六表一报告一台账”的成果体系,真正让主管部门做到“心中有图表、数据,手中有报告、台账。”
2 调查范围及方法
此次调查范围包括北京某镇生活污染源(以下称:“生活源”)、农业污染源(“农业源”)、工业污染源(“工业源”)。
生活源调查内容包括各村户籍人口数量、人均用水量和污水理设施等信息;农业源调查范围包括耕地面积、耕种作物、养殖业种类、清粪方式等;工业源调查内容包括排水量、生产材料、生产工艺、末端污水处理工艺等信息。
此次调查根据《第一次全国污染源普查污染源产排污系数手册》(以下简称“排污手册”)和《河流生态调查技术方法》设计调查表及方案,采用抽样调查与普查相结合的方法和现场问卷调查的形式。
3 核算方法
3.2 农业源
3.2.1 种植业
种植业污染源核算需要施肥量、农药量、降雨量及降雨次数等信息,调查期间未降雨,不符合核算条件,因此此次暂未对种植业污染源进行核算。
3.2.2 畜禽养殖业
首先,需要确定畜禽的饲养方式(规模化养殖、养殖小区、养殖专业户);然后,确定需要查找的区域,在相应区域内查到相应畜种(猪、奶牛、肉牛、蛋鸡、肉鸡),在相应畜种下再查到相对应的饲养阶段;最后,根据粪便收集处理利用方式,并仔细阅读相应注意事项,确定排污系数。
3.2.3 水产养殖业
根据水产养殖业负责人提供的养殖增产量信息进行污染物核算。
3.3 工业源
此次调查的北京某镇工业源仅做原材料加工,不排放生产废水,仅排放生活污水,因此此次工业源污染物排放量按照生活源(第三方产业)污染物排放核算。
4 监测方法
水文情况调查及历史数据分析等都只是提出了污染原因可能的猜想,而最终确定污染原因还是需要开展现状的加密监测证实污染原因、再现污染过程[2]。
4.1 布点和采样
监测布点和采样依据《地表水和污水监测技术规范》(HJ/T 91-2002)和现场情况进行布点监测。
4.2 监测项目及监测频率
4.2.1 监测项目
监测项目:pH值、悬浮物、化学需氧量(CODcr)、氨氮、总磷、总氮及流量[3]。
4.2.2 监测频率和周期
监测频率及周期:每6 h1次,连续监测1 d,每个点位每日监测4次。其中污水处理站水量现场不具备监测条件,当日水量数据由处理设施运行单位工作人员提供。
5 水环境调查监测方案
工作流程如下。
第一阶段:收集资料。通过相关部门配合,收集相关资料,资料包含镇行政区划基本资料、水文资料和已知的各类污染源台账等。
第二阶段:制定调查监测方案。根据收集的已有资料,制定调查表和调查方案。调查对象包括排放污染物的生活污染源(以下简称“生活源”)、工业污染源(以下简称“工业源”)、农业污染源(以下简称“农业源”)和集中式污染治理设施。
第三阶段:开展监测工作,根据《地表水和污水监测技术规范》(HJ/T 91-2002)和现场情况进行布点监测。
第四阶段:调查监测结果汇总。核算污染源污染物排放量,编制水环境调查监测报告;建立污染源台账;绘制排水沟渠分布图及污染源风险点分布。
6 调查结果
(1)基本信息。
北京某镇是一个平原区典型村镇,行政总面积33万公顷,行政管辖18个行政村等。
(2)污染源调查。
此次已调查18个行政村,调查对象共142个,涵盖生活源、农业源、工业源、集中式污染治理设施。
(3)流域调查及黑臭水体溯源。
根据排水沟流经范围分为5个流域并确定了污水来源,同时,对镇内的黑臭水体进行了溯源。
7 核算结果
污染源污染物排放量核算结果具体体现在以下几方面。
(1)生活源。
根据中国环境监测总站统计室的《生活源产排污系数》(修订版)对生活源污染物进行核算。对化学需氧量、氨氮、总氮、总磷及动植物油进行了污染贡献比例计算。
(2)农业源。
结合中国环境监测总站统计室的《生活源产排污系数》(修订版)和《农业技术经济手册》对农业源中的畜禽养殖业污染物进行核算。种植业污染物排放发生在施肥期降雨后,水产养殖业污染物排放发生在换水期间,此次主要核算农业源中的畜禽养殖业污染物排放。
(3)潜在风险污染源。
①种植业。
现有耕地经施肥后,通过大雨冲刷耕地,产生面源污染,污染物径流进入村内排水沟,最终汇入洳河。
②水产养殖业。
在水产养殖过程中投放的饲料残余和鱼类排泄物形成的污染物对水体、池塘底泥等也造成了污染,使得养殖水体日趋富营养化,换水期对周边排水沟环境和生态环境造成了越来越大的危害。同时也核算了各流域年污染物核算排放量及贡献比例以及不同污染源污染物排放贡献比例。
③无人机航拍。
无人机用于环境监测主要是以遥感(UAVRS)技术作为航空遥感手段,具有续航时间长、影像实时传输、高危地区探测、成本低、高分辨率、机动灵活等优点,是卫星遥感与有人机航空遥感的有力补充,在国外已得到广泛应用。其利用高分辨CCD相机系统获取遥感影像,利用空中和地面控制系统实现影像的自动拍摄和获取,同时实现航迹的规划和监控、信息数据的压缩和自动传输、影像预处理等功能,可为环境监测部门及环境信息化建设提供一体化的解决方案,并可满足环境应急响应的需求。在此次水环境调查中使用了无人机航拍洳河流域周村段的排污口状况以及周村内的排水沟渠分布,图像和视频清晰,定位准确,大大提高了效率,对不具备现场调查、监测条件的地域做了有力的补充。
8 成果提交
此次水环境调查分析结束后提交的成果包括以下几方面:(1)行政区划图;(2)污染源调查表;(3)污染源分析统计图;(4)污染源台账;(5)污染物排放系数汇总表;(6)污染源核算结果与贡献比例表;(7)集中污水治理设施基本信息表;(8)集中污水治理设施、排水沟渠、监测点位分布图;(9)水质、水量监测数据表;(10)黑臭水体溯源调查报告。
9 评价建议
(1)生活源污染物排放管理。
“十三五”期g,北京将适时推进生活垃圾强制分类,探索完善低值可回收物补助政策;并逐渐提升垃圾处理能力。生活源为重要污染源之一,建议有关部门将居民生活和第三产业产生的生产垃圾、生活垃圾、餐厨垃圾等进行分类回收、收集、运输及处理。
(2)畜禽养殖业规范化管理。
①推进各流域畜禽标准化规模养殖。
建议镇内农业部门加快推进各流域畜禽标准化规模养殖。2010年农业部颁发的《农业部关于加快推进畜禽标准化规模养殖的意见》指出:加快推进畜禽标准化规模养殖,有利于增强畜禽业综合生产能力,保障畜禽产品供给安全;有利于提高生产效率和生产水平,增加农民收入;有利于从源头对产品质量安全进行控制,提升畜禽产品质量安全水平;有利于有效提升疫病防控能力,降低疫病风险,确保人畜安全;有利于加快牧区生产方式转变,维护国家生态安全;有利于畜禽粪污的集中有效处理和资源化利用,实现畜禽养殖业与环境的协调发展。
②合理布局,源头控制。
建议优化畜禽养殖户布局,加快散养户向标准化规模畜禽养殖模式转移,实现畜禽养殖污染集中治理。定期开展畜禽粪便综合养分管理培训,对提高畜牧养殖业与种植业科学合理发展水平,指导畜禽粪便资源化利用将起到重要的作用。
③农牧结合,循环利用。
建议从养殖场标准化建设、农牧结合制度创新入手,落实畜禽养殖生态消纳地,鼓励引导企业发展有机肥、沼气等资源循环利用项目,加快推进区内畜牧废弃物资源循环利用步伐。
④明确职责,强化监管。
建议采取水污染普查、抽查、第三方核查相结合的方式进行监督管理,形成水务、环保、农业等部分的联动联合执法。环保部门作为畜禽养殖业污染防治责任部门,要严格按照《畜禽养殖污染防治管理办法》要求,进一步加大环境监管力度,加大检查、处罚力度,确保养殖废弃物得到有效治理,规定养殖场污水要达标排放,取缔超标排放污水的养殖场。
(3)与“河长制”的紧密结合。
多年的河湖环境治理的经验是:水环境污染表象在河道,根源在岸上。如果污染源不得到有效治理,水务部门即使再增加人力、物力、财力的投入,水环境质量也很难有质的飞跃。“源头治理”是实现水环境质量大幅提高的唯一途径。水务部门能管河里,管不了岸上,改革创新现有管理体制,才能真正实现源头治理。依据2016年6月3日北京市人民政府办公厅关于印发《北京市实施河湖生态环境管理“河长制”工作方案》的通知,“河长制”破除了原有水环境管理条块分割的局面,建立起了水环境属地化管理制度,实现了河道里和河岸上责任统一,最终达到“源头治理”的目的。
①落实“三查”责任:一是严查污水直排;二是严查垃圾乱堆乱倒,责任到人;三是严查违法建设,建立工作台账,制定整治方案,逐步予以拆除。
②落实“三清”责任:一是清河岸。加强河岸湖岸用途管控,全面清理河湖管理保护范围以内的低端业态,有序退出农业种植、养殖;二是清河面;三是清河底。做好河湖水质水量监测工作。
③落实“三治”责任:一是治理黑臭水体;二是治理河湖面源污染;三是治理河岸湖岸生态环境。
此次通过调查、监测和系统分析等手段,摸清家底,识别北京某镇主要的水环境问题,提供检测、分析和建议,实现水环境的数据化、精细化管理,对制定实施有针对性的经济社会发展和环境保护政策、规划,有效实施主要污染物排放总量控制计划,不断改善环境质量,提高环境监管和执法水平等均有重要的意义。
参考文献
[1] 呼小洲.农村水环境污染问题的调查研究[J].中国建材科技,2016(1):20-22.