畜牧业清洁生产工程技术体系分析

自进入20世纪90年代，全国各地规划建立“菜篮子工程”以来，畜禽养殖业经10多年的快速发展，已成为一个独立的行业，取得了世人瞩目的成就，但同时也带来了不容忽视的环境污染问题。因此应全方位综合考虑畜牧业领域的生产，在提高产量的同时注重对环境的保护，减轻畜牧业生产活动对环境的危害，把清洁生产观念应用于畜牧业生产中。下面一起来了解一下：畜牧业清洁生产工程技术体系分析 。

1、畜牧业清洁生产工程技术的产前控制

1.1　对畜牧场进行科学规划

在进行畜牧养殖之前，首先要进行养殖场的选址和规划工作。一般来说，养殖场应选择平坦开阔、远离住宅区的下风位置，以便于将养殖场的污染问题降到最低。同时，应当根据养殖计划，合理确定养殖场的面积，以确保后期养殖密度维持在标准范围内：如果养殖密度过大，不利于家畜的健康生产，容易造成疾病的传播；如果养殖密度偏小，不利于实现场地的最优化利用，造成了资源浪费。畜牧养殖场周边应有便利的交通运输条件，便于饲料和家畜的运输。养殖场应位于水源末端，避免给下游居民的用水安全造成威胁等。

1.2严格遵循环境保护政策

畜牧养殖业作为第一产业的重要组成部分，在给养殖户带来较高的利润收益的同时，也不可避免的会给当地生态环境造成破坏影响，例如空气污染、水污染等。因此，畜牧业清洁生产工程技术体系的施行，一方面要严格控制污染物的排放，消除因畜牧业生产而给周边环境造成破坏影响；另一方面要结合当地政府和有关部门出台的政策，严格履行法律法规，实现畜牧业的健康和持续发展。

2、畜牧业清洁生产工程的产中控制

2..1合理用水，减少污染

畜牧业清洁生产工程技术提倡合理用水，而不是减少用水，这是由畜牧养殖业自身的特点所决定的。首先，现代畜牧养殖大多采用集约化养殖模式，因此养殖场内家畜数量较多。为保证养殖场内环境清洁，要定期进行场地清洗，将场地中残留的排泄物、饲料残渣清除掉。这些清洁工作都需要用到大量的水资源，这部分水资源不能减少。其次，现代化的畜牧养殖场，逐步建立起完善的养殖系统，如自动饮水机、自动投料器等。这些自动化设备的广泛使用，能够极大的提高水资源的利用效率，避免了家畜饮水过程中水资源的浪费现象。水资源在畜牧业清洁生产工作中发挥了重要作用，通过合理用水、科学用水，能够促进畜牧业的高效发展。

2..2调整饲料结构

饲料是畜牧养殖过程中必不可少的原材料，也是清洁生产工程技术关注的焦点。以往的畜牧养殖场所使用的饲料结构相对单一，除了人工合成饲料外，就是一些天然草类植物。尤其是在夏秋两季，许多养殖户常采用放养方式，导致养殖场周边的草皮、植被遭到严重破坏。因此，应当利用清洁生产工程技术，研发新型的混合饲料，调整饲料结构，提高饲料利用率。例如，可以在饲料中添加氮元素转化剂，将饲料中或植物中的氮元素转化为动物体可吸收的氮离子，从而降低了排泄物中氮元素的含量，除去了排泄物的臭味；还可以在饲料中加入一定量的植酸酶，加快家畜对饲料的消化和吸收，提高生长率[养殖网:www.nczfJ.com/]。

3、畜牧业清洁生产工程的产后控制

3.1　重视养殖场废物的处理

养殖场每天都会产生大量的排泄物，如果不能进行及时、有效的处理，不仅会滋生蚊蝇，成为巨大的疫病传染源，而且污染养殖场周边的空气和水源，不利于养殖场的可持续发展。因此，清洁生产工程技术最为关键的应用就是实现对养殖场废物的有效处理。物理技术：主要是畜禽粪便干燥技术，干燥后可用作饲料、肥料等。利用前须先进行除臭、灭菌、脱水等处理，干燥后的粪便可作燃料。化学技术：主要指在畜禽粪便中加入一些化学试剂，如福尔马林、氢氧化钠、丙酸等达到杀菌消毒的效果。

3.2　畜禽场污水的处理方法

畜禽场污水量大、有机污染负荷高，排放到农田或河流中，会造成严重的水污染。污水的基本处理方法可分为物理处理法、化学处理法和生物处理法等。但单独使用任何一种方法都不能使畜牧场高浓度的污水得到有效的处理，所以必须进行系统处理。在选用处理方法时，应当结合畜牧场自身的实际情况，以确保污水处理效果的最大化。其处理过程一般包括固液分离、沉淀池沉淀、酸化调节池和厌氧池的处理。

产前控制  
 一、畜禽场规划     
合理规划、适度规模是防治畜禽废物污染的重要途径。小规模分散饲养不仅不利于提高经济效益，而且还会扩大污染面，使污染难以治理。但规模过大也会影响畜禽生产，且给环境带来过大负担，降低环境质量。所以要严格控制单位耕作面积的畜禽饲养量。一般认为，畜牧生产点畜禽饲养量不应超出：奶牛200头，肉牛1000头，肉猪5000头，蛋鸡7000羽。    
 1.合理选址，合理规划。畜禽养殖场的选址应远离人口稠密区，尤其是城市和交通运输方便、经济相对发达的地区，实现畜牧业从城市到农村的转移。养殖场还应远离环境敏感区，如水源区、河流上游地区、上风向区、自然保护区、风景旅游区等。养殖场的选址应考虑在有一定的坡度、排水良好的地方。    
 2.厂房设计。设计养殖场的厂房时，应充分考虑环境条件，要做到畜禽废物的综合利用、污水治理和养殖场设施同时设计、同时施工、同时投入使用。养殖场厂房应合理布局，保持厂房通风条件及采光，同时搞好养殖场绿化，调整畜牧业生产的内部结构，从内部控制入手，提高优质特色养殖业比例。  
 二、政策管理    
 畜禽养殖场污染的防治和监督必须依靠相关的法律法规，对畜牧企业生产执行“三同时”制度、排污许可证制度等，明确限定饲料中添加剂的使用、畜禽废物的收集、存储、处理方法及再利用时氮、磷、钾的使用总量，对畜牧场污染的排放，严格控制BOD、COD的浓度，使畜牧业污染防治走向科学化、系列化、无污染化。  
 产中控制  
 一、节约用水，减少污染物排放    
 畜禽养殖场用水主要有2部分：一是畜禽饮用水，二是畜舍清洗用水。前者主要取决于畜禽的品种、饲养方式及饮水设施，尤其是饮水设施不同，造成的放、流、跑、漏、渗水量不同。如：养鸡场采用乳头饮水线，可大幅度降低舍内鸡的饮用水水量及污染排放量。因此，采用科学的饲养方式及合理的饮水设施，可减少用水量，减少浪费。畜舍清洗用水占畜禽养殖用水的绝大部分，不同的清洗方式对水量的需求量不同。如采用水冲式清粪系统，需用3～5倍的冲洗水，而且由于用水量过大，形成液态水粪，增加养殖场污水排放量，且有较高的污染负荷。 
 二、改善饲料结构，提高畜禽饲料利用率，降低环境污染    
 采用培育优良品种、科学饲养、科学配料、应用无公害的绿色添加剂和高新技术改变饲料品质及物理形态（如生物制剂处理技术、饲料颗粒化、饲料热喷技术）等手段，可提高畜禽饲料利用率，尤其是氮的利用率，降低畜禽排泄物中氮的含量及恶臭味。     
 选用饲料，一是要注意消化率高、营养变异小，二是要注意选择有毒有害成分低、安全性高的饲料。在饲料中补充合成氨基酸，如赖氨酸、蛋氨酸、苏氨酸等，可提高蛋白质利用率，降低动物排泄物中的氨气（NH3），减少臭气的产生；在饲料中添加植酸酶，可提高饲料中磷的利用率，降低动物排泄物中磷的含量。利用生物方法，将EM有效微生物菌剂加入饲料中，可以促畜禽生长及降低粪便的臭味。最近，台湾源泉公司开发研制出一种叫“亚罗康菌”的微生物制剂，直接添加到饲料中，可将猪体内的NH3、硫化氢（H2S）、甲烷（CH4）等转化为可供畜体吸收的化合态氮和其他物质，可使排泄物中的营养成分和有害成分都明显降低，从而提高饲料消化利用率，并减少臭气的产生。     
 但值得注意的是：使用添加剂时，应选择微生物、低聚糖等无公害饲料添加剂，以保证畜产品安全和无公害。另外，分阶段饲喂，即用不同养分组成的日粮来饲喂不同生长发育阶段的畜禽，使日粮养分更接近畜禽的需要，可避免养分的浪费和对环境的污染。 
 产后控制 
 一、畜禽固体废物的处理    
 畜禽废物含有丰富的营养物质，所以，对畜禽固体废物的处理，不仅是要达到治理污染的目的，更重要的是要实现畜禽废物的资源化。其处理技术主要有以下几类：     
 1.物理技术。主要是畜禽粪便干燥技术，干燥后可用作饲料、肥料等。利用前须先进行除臭、灭菌、脱水等处理，干燥后的粪便可作燃料燃烧，也可加工成颗粒肥料或作畜禽饲料、鱼类饵料等。干燥技术主要有：自然干燥、加温烘干、机械干燥、热喷处理、微波处理等几种。     
 2.化学技术。主要指在畜禽粪便中加入一些化学试剂，如：福尔马林、氢氧化钠、丙酸、醋酸、磷酸、磷酸二氢钾和硫酸亚铁等，达到杀菌消毒的效果。    
 3.生物技术。     
（1）发酵技术。发酵技术分为好氧发酵和厌氧发酵。    
 好氧发酵 是在供养条件下，微生物迅速繁殖，使物料温度逐渐升高至70～80℃，粪便中的有机物料被氧化分解，放出H2S、NH3等气体，还使非蛋白氮转化为可消化蛋白，因而，发酵可得到无臭、无虫（卵）及病原菌的优质有机肥和再生饲料。20世纪80年代以来，国外采用此法者逐渐增多。   
  厌氧发酵 厌氧发酵技术主要是用于沼气的生产，也称沼气发酵技术。据研究，沼气发酵发热量为2.3×107焦耳/米3，与城市煤气发热量基本相同，可替代电、石油等能源。对沼气发酵方法的研究，主要包括对沼气池的优化设计和处理过程的数学模拟。许多国家已开展了卓有成效的工作，如在葡萄牙利用沼气池中积聚的残余物作为反刍动物和猪的饲料添加剂已成为普遍接受的实践。针对在冬季温度较低情况下，瑞士学者Wellinger将畜舍下粪便废水池设计成为沼气池，试验表明，通过这种方法，动物身体的热量可保持沼气池温度高于环境温度，因此可保证冬季沼气生产较为正常。沼气发酵也存在一些不足，如发酵前冲洗进样及运转制气过程中需添加一定量的水分，使粪尿数量骤增，造成“二次污染”，且投资昂贵。     
（2）堆肥技术。堆肥技术是利用微生物分解粪便中对作物不利的物质，是好氧发酵的一种。堆肥发酵后，畜禽粪便中易分解的有机物大部分被分解。既抑制了臭气的产生，又分解了对作物不利的物质。该法对去除畜禽粪中的寄生虫卵效果明显，一般可达95％以上。20世纪70年代以来，日本就开始对粪便设置措施及技术进行研究，目前，堆肥技术仍是他们的一种常用方法。   
  4.生态技术。    
 （1）食物链“加环”技术。这是通过选定特定生物种群，对人类生产中产生的废弃物（畜禽粪便、生活、工业废水、生活垃圾等）中的物质能量进行富集，富集产品提供给食物链生产环，作为补充，以增加生产环效益的方法。在畜禽养殖生产过程中加入一个“增益环”，即利用畜禽粪便养殖蝇蛆、蝇蛹、蚯蚓、水蚕和培育浮游生物等，再将这些生物用作食料养鸡养鱼，可提高粪便利用率及利用的安全性，是间接利用畜禽粪便作饲料的一种方式。     
（2）综合利用技术。将各种资源化技术组合起来，提高废物利用处理效率。目前常用的方法是立体养殖，它是指在单位土地面积上，充分利用地面空间或水域从事养殖业，是资源的多层次综合利用与大幅度提高养殖业经济效益的良好措施。近年来，人们已近开始了高效立体养殖试验。如：江西省万利县水产局进行蚌鱼猪鸭鸡立体综合养殖。在水边建舍养猪和鸡鸭，水中养鲢、鲤、草、鳊等鱼类，水面育珠，水底网箱养蚌，获得了相当高的经济效益。将畜禽粪便发酵后肥水，转化成浮游生物，为蚌鱼提供饵料，促进蚌鱼的生长和珍珠的形成。他们是水陆并进、上中下综合充分利用水体，以再生饲料为纽带，把10多种生物联系起来，而且，加上方法简便，使用的技术巧妙，既节省了人力、设备和场地，又净化了环境，赢得了低耗、高产、高效的良好效果。  

二、畜禽场污水的处理方法    
 畜禽场污水量大、有机污染负荷高，基本处理方法按其基本原理可分为物理处理法、化学处理法、物理化学处理法和生物处理法等。但单独使用任何一种方法，都不能使畜牧场高浓度的污水得到有效的处理，所以必须进行系统处理。其处理过程一般包括固液分离、沉淀池沉淀、酸化调节池和厌氧池的处理。目前大型养殖场污水处理系统主要有如下几种：    
  1.固液分离与理化处理系统。处理流程：固液分离→沉淀→气化→酸化→净化→鱼塘→排放。这种处理系统基本可将污水净化到符合排放标准和得到综合利用。但处理工艺流程较长，占地面积大，工程投资费用高。      2.厌气池发酵处理系统。处理流程：畜舍排出的粪水→厌气池→沉淀池→净化池→灌溉农作物。此种处理系统，能使猪场排出的粪水COD浓度达到国家排放标准，同时可充分厌氧发酵生产沼气作为能源。但工程投资费用大，沼气池内残料、污泥较难清除。湿的粪料运输和利用困难，还会出二次环境污染问题。
  3.土地处理系统。土地处理系统是将污水有节制的投配到生长有植物的土壤表面，在土壤－植物系统中经历自然的物理、化学和生物学的作用，将污水进行处理的系统。主要包括物理的过滤、吸附、化学反应和化学沉淀，以及微生物代谢作用的有机物分解等，按其运行方式不同，可分为自然湿地系统和人工湿地系统。自然湿地系统是利用自然湿地可充分利用污水及其中的营养成分，所需的基建费及运行费很少，但要受到某些环境条件的限制，在推广和应用上还有许多困难。而人工湿地系统的研究则是—大方向。人工湿地系统处理流程：畜禽废水→格栅→沉淀池→酸化池（水解池） →人工湿地→氧化池→排放。该系统是通过人工精心设计和建造一个相对独立的工程化的湿地系统，是一个人造的完整的湿地生态系统，由植物、石床、微生物等子系统构成，靠物理、化学和生物作用使污水净化。
 三、臭气的控制    
 畜禽养殖场产生大量恶臭气体，其中含有大量的NH3、CO2、CH4、H2S等有毒有害成分，污染周围空气，影响人类生活和畜禽本身健康。常用的臭气的控制方法有以下几种：     
 1.吸附及吸收法。吸附是指气体被附着在某种材料外表面的过程，而吸收是指气体被附着在某种材料内表面的过程。吸附和吸收的效率取决于材料的孔隙度及被处理气体的性质。在养殖场，常用的方法是向粪便或舍内投放吸附剂来减少气味的散发。常见的吸附剂有沸石、膨润土、海泡石、凹凸棒石、蛭石、硅藻土、锯末、薄荷油、蒿属植物等。其中，沸石类能很好的吸附NH4＋和水分，抑制NH3的产生和挥发，降低畜舍臭味。  
 2.焚烧法。将有臭味的气体焚烧，可减少臭味的强度。    
 3.化学与生物除臭法。化学除臭剂可通过化学反应（如氧化）作用把有味的化合物转化成无味或较少气味的化合物。除了通过化学作用直接减少气味外，一些氧化剂还起杀菌消毒作用。常用的化学氧化剂有高锰酸钾、重铬酸钾、硝酸钾、双氧水、次氯酸盐和臭氧等。其中的高锰酸钾除臭效果相对较好。另外，利用绿矾有遇水溶解限制和可降低发酵和分解的特性，可将它用作畜舍垫料，以减轻臭气散发。   
  生物除臭剂，如生物助长剂和生物抑制剂等，可通过控制（抑制或促使）微生物的生长减少有味气体的产生。生物助长剂包括活的细菌培养基、酶或其他微生物生长促进剂等。通过这些助长剂的添加可加快动物粪便降解过程中有味气体的生物降解过程，从而减少有味气体的产生。生物抑制剂却是通过抑制某些微生物的生长以控制或阻止有机物质的降解进而控制气味的产生。    
 4.洗涤法。洗涤法是让污染的气体与含有化学试剂的溶液接触，通过化学反应与吸附作用去除有味气体的方法。洗涤实际上是一种化学氧化方法，洗涤效果取决于氧化剂的浓度、种类、气体的粘度和可溶性、雾滴的大小和速度等。常见的洗涤方式有喷雾洗涤和叠板式洗涤2种。前者的洗涤液被雾化成许多微小的雾滴，雾滴喷洒到被污染的空气中，将带有气味的化合物氧化而得以去除。后者是一个叠放在一起的铝（钢）板，洗涤液流过铝（钢）板表面时会形成薄薄的一层水膜，有味气体从底部向上流过水膜表面时即被氧化和吸收。洗涤法特别适用于水溶性高、浓度低、流量大的带有气味的气体的去除，不适于高浓度的气体，因为高浓度的气体需要更多的洗涤液，会增加处理成本。此外，特定的洗涤剂只能去除特定的气体，而臭气一般是由多种有味气体组成的混合物，因此，要取得较好的除臭效果，常需要多个洗涤器串联使用。    
 5.生物过滤与生物洗涤法。生物过滤和生物洗涤法是在有氧条件下，利用好氧微生物的活动，把有味的气体转化成无味或较少味气体。这种方法用于气味的去除投资少、运行成本低，一般不会产生有害物质，是一个比较有发展前途的生物处理方法。     
 6.构筑防护林。种植绿色植被是另一个有效防止气味扩散、减少气味的方法。在养殖场的周围构筑防护林，可以降低风速，防止气味传播到更远的距离，减少臭气污染的范围；防护林还可降低环境温度，减少气味的产生与挥发。树叶可直接吸收、过滤含有气味的气体和尘粒，从而减轻空气中的气味。树木通过光合作用吸收空气中的CO2，释放出O2，可明显降低空气中CO2浓度，改善空气质量。构筑防护林需要考虑树的种类、树木栽植的方法、位置、栽植密度、林带的大小与形状等因素。一般，树的高度、树叶的大小与处理效果成正比，四季常青的树木有利于一年四季气味的控制；松树的除臭效果比山毛榉要高4倍，比橡树高2倍。栽植合理的防护林可减少灰尘和污染物沉降27％～30％。此外，构筑防护林还可收获林产资源。