中國是的生豬生產和消費大國，目前畜禽養殖業已成為繼工業污染源之后的第二大污染源。豬場廢棄物如豬糞本身具有能源和肥料價值，向環境中大量排放不僅造成環境污染也是對資源的巨大浪費。豬場糞便可通過一定的資源化處理使其產生生物能源和高營養的肥料，提高其利用效率；豬場廢水含有高濃度有機物和氮磷等營養物質，未達標的廢水排放至環境中會對地表水、地下水和土壤造成不同程度的污染。因此，如何合理有效處理規模化豬場廢棄物成為當前環境保護、資源節約議題中迫切需要解決的問題，養豬場廢棄物的處理技術研究對實現規模化養豬場廢棄物的資源化、無害化具有重大參考意義。

1 養豬廢水的常規處理

目前主要有3種廢水處理模式：“自然處理”模式、“達標排放”模式和“畜地平衡”模式。

“自然處理”模式是過去散養農戶將產生的糞污廢棄物主要用做肥料或就近排放，利用土地、水體等自然生態系統進行自凈。目前有一些遠離城市、經濟欠發達、土地寬廣、地價低廉、氣候相對比較溫和的小規模養殖場仍采用氧化塘、天然或人工濕地等自然系統對豬場糞便、污水進行處理，并做到達標排放。“自然處理”模式主要針對農戶少量散養或者小規模的養豬場，對周邊的環境要求高，耐沖擊負荷的能力低。

“達標排放”模式也稱為工業化處理模式，適合養殖糞污排放量大且養殖場周圍合理范圍內的農田無法消納的地區，其工藝流程通常包括固液分離、厭氧消化、好氧降解。厭氧部分主要是厭氧微生物利用養豬廢水含有可生化性較強的大量有機物為養料生長繁殖，大量去除可溶性的有機物，降低養豬廢水的COD、BOD等生化指標及部分氮、磷等營養元素，同時可以殺死病菌、減少臭味以及回收沼氣作為能源，通常可以采用地下沼氣池，也可采用地上反應器如*混合式厭氧反應器（CSTR）、厭氧濾池（AF）、厭氧序批式反應器（ASBR）、厭氧擋板反應器（ABR）、厭氧復合反應器（UBF）、上流式厭氧污泥床（UASB）、內循環厭氧反應器（IC）等工藝技術；好氧部分是指好氧微生物在曝氣條件下利用厭氧出水中的有機物和氮磷等營養元素生長繁殖，進一步降低養豬廢水的氨氮等生化指標及部分有機物和磷等營養污染物，通常采用活性污泥法、接觸氧化法、生物轉盤、氧化溝、序批式反應器（SBR）、膜生物法（MBR）等工藝方法。好氧工序能耗高，處理1 m3污水耗電2~4 kWh，同時機械設備多，維護管理量大，導致運轉費用高，1 m3污水運轉費在2.0元左右。據測算一家年出欄萬頭生豬的養豬場，采用“達標排放”模式處理養豬廢水，一年需投入10萬元左右的費用。目前國內有多家規模化養殖場已建成“達標排放”模式的廢水處理裝置，但絕大部分企業因為運行管理費用太高超過其承受能力而不愿運行，因此這些廢水處理裝置就成為擺設而被廢置。

“畜地平衡”模式根據養豬場畜禽糞污排放量和植物生長需要，將養豬場產生的廢棄物無害化處理后用于糧食、水果、蔬菜及經濟作物生長的肥料，實現種養平衡。國內很多規模化養殖場建成了沼氣池或其他厭氧設施以回收生物能源，厭氧后的沼液有的引入農田，有的泵上山林，建成 “豬—沼—糧”、“豬—沼—果”、“豬—沼—菜”、“豬—沼—經濟作物”等模式。這些模式使糞污得到了初級處理，回收了沼氣能，在一定程度上減輕了污染，發酵后沼液再用于土地灌溉，可以增加經濟效益。

2 發展“畜地平衡”模式面臨的問題土地面積和植物季節性施肥的限制     

養豬場周邊需要一定面積的土地來消納養豬排出的廢水，但我國土地面積有限，從而限制養豬廢水有效處理。除此之外，夏季是植物生長的季節，需肥量大，有利于養豬廢水的處理，但冬季植物生長緩慢需肥量少，沼液無法全部利用。

植物富集存在安全隱患  

養豬廢水中含有銅、鋅等重金屬元素和抗生素，植物對這些污染物有一定的富集作用，長期采用“糧、果、菜”等食品類經濟作物進行處理存在食品安全隱患。對吸收養豬廢水污染物的濕地植物沒有有效的再利用途徑，長成的濕地植物原地腐爛，污染物未真正從系統中去除同時限制了資源再利用效益的發揮。

土地生態處理方案設計不完善  

目前“畜地平衡”模式處理養豬廢水中土地生態處理方案設計存在一定的不足，主要表現為豬場周邊的土地面積有限、植物選擇品種單一、缺少考慮不同季節植物替換問題，尤其冬季植物的選擇范圍比較少。

冬季厭氧效率低  

冬季環境溫度降低，厭氧效率急劇下降。據測定，如江西地區冬季厭氧效率僅為夏季的1/3左右。一般來說，厭氧產沼氣至少需要一個穩定的中溫環境，發酵溫度應穩定控制在38～40℃。很多養殖場厭氧裝置沒有加熱保溫設施，有些配置了加熱保溫設施，但由于設計熱力配置不合理或者操作管理不善致使加熱升溫不足，厭氧處理效果不好，養豬廢水中的有機物和氮磷降解效率低加上植物需肥量少，易導致沼液過剩需要足夠的儲存裝置。

3“畜地平衡”模式處理廢水的成功*

江西具有種植油茶的*自然條件和社會經濟條件，因此江西盛源牧業有限公司利用規模養豬場周邊土地優勢采用“豬-沼-油茶”模式，種植高產油茶林3萬畝，年出欄商品豬達3萬余頭。公司每個豬場通過養殖場廢棄物無害化處理、雨污分流和廢棄物干濕分離等手段減少養豬場廢水量。養豬廢水實行厭氧發酵處理，最后通過高山的沼液貯蓄池節水噴灌施用到油茶林。此公司采用“豬-沼-油茶”模式將養豬場產生的糞、尿及污水等廢棄物可作為沼氣生產的原料；沼氣池的沼液、沼渣等用于種植油茶；油茶加工過程中所產生的廢渣、枯餅等可用于養豬的飼料和沼氣生產的原料。“豬-沼-油茶”模式減少了生豬疾病的發生，降低了養豬生產成本，處理了養豬廢水改善了環境同時提高油茶的產量獲得經濟效益。

福建省是我國香蕉產業發展優勢區域之一，福建省某豬場因地制宜利用規模養豬和大面積種植香蕉相結合采用“豬-沼-香蕉”生態生產模式。該豬場日常存欄生豬1 500頭左右，其中種公豬4頭，母豬200頭。養豬場豬建有沼氣池處理豬糞尿及污水等廢棄物，沼液沼渣用于種植香蕉約333 500 m2，50 000叢左右。此規模養豬場的“豬-沼-香蕉”模式利用當地香蕉種植的優勢將養殖廢棄物通過厭氧發酵等處理措施用于香蕉生長的肥料，很好處理了養豬廢水帶來的環境問題，同時種植香蕉提高香蕉產量獲得了明顯的經濟效益。

江西省能源所采用“豬-沼-能源植物”模式處理某萬頭養豬的厭氧出水，該豬場年出欄量約1萬頭左右，水沖糞然后再經過固液分離進入厭氧池，厭氧后的沼液泵上山后的通過經濟林吸收和淋濾，匯水區域建成濕地9塊種植巨菌草等能源植物和一口氧化塘，總面積為4 500 m2,用以處理經濟林吸收后滲濾至山腳的地表水。巨菌草耐污能力強，在養豬廢水厭氧處理后排出的沼液環境中生長很好，可直接用于處理養豬沼液，收割的巨菌草可做為養豬的青飼料或者收獲的能源植物作為厭氧原料返回厭氧系統以增加沼氣產量，確保糞污中溫發酵穩定運行的能量供給同時外售多余部分的生物能，從而減輕糞污處理成本開支，增加企業綜合效益，形成養殖糞污處理“資源利用、收支平衡，以廢養廢，保護環境”的良性循環。巨菌草濕地用于處理該豬場污水處理站排出的好氧出水，氧化塘最終出水水質可以達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級A標準。

4“畜地平衡”模式處理養豬廢水的進展

“畜地平衡”模式的核心是通過土地來處理養豬廢水中的污染物，土地的處理能力和承載能力與一定的養豬產生的廢水相平衡，這種模式需要養豬場周邊有足夠土地和種植處理能力強的植物來消納養豬廢水。目前日存欄量為100 頭生豬的年排豬糞尿量約為139 612 kg（其中鮮糞量約為46 537 kg），豬糞養分含量約為：水分82.0% 、有機質15.0% 、N 0.60% 、P2O5 0.40% 、K2O0.44%；豬尿養分含量約為：水分96.0%、有機質2.5%、N 0.30%、P2O5 0.12%、K2O 0.95%。根據該養豬場生豬飼養量計算養豬場產生的污染物量，然后根據養豬場周邊可利用土地面積和種植植物需肥量計算可處理污染物數量來決定此養豬場是否存在“畜地平衡”。

在養豬廢水處理的各種方法中,利用植物構建人工濕地具有其凈化效果好,能耗少、簡單易行、處理成本低而被廣泛應用。同時尋找那些生長繁殖速度快、生物量大、根系發達,能有效凈化養豬廢水中污染元素的植物,同時考慮避免其生長停止后水質凈化效果變差和防止其死亡后腐爛、分解而造成水體的二次污染。另外還需要所選植物應該具有較高的經濟價值,考慮大量植物收獲后的殘體的主要用途。目前利用能源植物生長速度快、生物量大、對養豬廢水的高有機物、高氨氮的耐性強、含水量低等優勢，而且植物收割后用于沼氣發酵的原料,能產生沼氣清潔能源同時避免植株殘體腐爛和任意堆放造成二次污染。因此能源植物也可以成為“畜地平衡”模式中植物篩選的一個重要方向。目前被逐漸利用于規模養豬廢水處理具有巨大潛力的能源植物有巨菌草、象草、五節芒、狐尾藻等。利用能源植物處理規模養殖廢水的“畜地平衡”模式技術路線圖如下所示:

養豬產生的養豬廢水進入厭氧系統發酵產生沼氣排除沼液進入能源植物濕地，能源植物一方面可以做為養殖的青飼料，另一方面可以為厭氧系統發酵提供原料，廢水通過能源植物濕地處理后達標排放。

5  結論

規模養豬企業迫切希望從資金和管理上減少養豬廢水的處理費用和技術難度，“畜地平衡”模式根據規模養豬場廢水的實際情況和當地的土地承載力將養豬廢水變廢為寶，達標排放的同時產生經濟效益。“畜地平衡”模式主要從減少進入土地廢水的污染物的含量和增加土地的處理能力，選用生長迅速、生物量大的植物成為“畜地平衡”模式成敗的主要因素之一。因地制宜選用適合當地生長的處理污染能力強經濟作物之外，能源植物也是一個很好的選擇方向。“畜地平衡”模式不僅適宜在規模養豬廢水治理中推廣應用同時在分散養豬農戶處理廢水同樣適用，結合周邊有限的土地與優勢植物獲得經濟作物或能源植物等進行循環利用從而實現養豬廢水無害化和資源化。