11.基于监测数据的规模化畜禽养殖面源污染总量测算研究

基于监测数据的规模化畜禽养殖面源污染总量测算研究项目来源：国家水体污染控制与治理科技重大专项（课题编号：2009ZX07527-002）流域水污染防治监控预警主题。作者简介：吴艳娟，女，硕士，中级工程师，研究领域：环境工程。电E-mail：。吴艳娟，杨媛媛（四川省环境监测中心站，四川成都 610041）摘要：随着我国规模化畜禽养殖业的发展，畜禽养殖面源污染已超过工业源和生活源污染，成为最大的污染源，也成为“十二五”污染减排的重点。本文从对规模化畜禽养殖面源污染形成过程和影响因素分析着手，提出基于监测数据的“产生-削减-面源体现系数法”的畜禽养殖面源污染总量测算方法，并给出了计算公式和总量测算流程，最后以内江市规模化畜禽养猪场为例，介绍了总量测算过程，给出了内江市规模化养猪场面源污染总量。关键词：畜禽养殖;面源污染;总量测算The Gross Amount Estimation Study on Area-Source Pollution for Scale Livestock and Poultry Farming Based On Monitoring DataWU Yanjuan, YANG Yuanyuan(Sichuan Environmental Monitoring Center, Chengdu 610041, Sichuan, China)Abstract: With development of scale livestock and poultry farming industry in our country, the area-source pollution of livestock and poultry farming has already exceed the industrial and living source pollution whereby become the largest source of pollution which shall be the emphasis of reduction of pollutant discharge during 12th five-year-plan. Based on the analysis for formation process and effect factors of area-source pollution for scale livestock and poultry farming, this paper introduces the estimation method statement of gross amount of area-source pollution on basis of monitoring data “producing reducing embodying coefficient method”, the calculation formula and the flow of estimating gross amount are specified. Finally, taking the scale pigs farming for example in Neijiang city, the estimation process of gross amount is expatiated. Meanwhile, the gross amount of area-source pollution of pigs farming is estimated accordingly.Keywords: livestock and poultry farming, area-source pollution, gross amount estimation1 前言畜禽养殖的环境污染主要来源于畜禽排泄物，畜禽养殖场中高浓度、未经处理的污水和固体粪污以及恶臭气体对水体、大气、土壤、人体健康及生态系统造成不良影响。早在 20 世纪六七十年代，世界上许多畜牧业发达的国家和地区，就出现了畜禽粪便污染问题。欧美一些发达国家水污染控制的实践已经表明，在点源控制达到较高水平时，水域水质将主要受面源控制，如美国现今50%左右的河流受面源污染控制1。USEPA的调查也证实，由农业引起的面源污染对55%的河流和58%的湖泊造成了水质损害（USEPA，1996）。农业面源中污染占最大比例的即为畜禽养殖污染。其他一些国家的水环境保护也表明，面源成为许多河流污染重要污染源。2010年2月公布的第一次中国污染普查公报显示，农业源中主要水污染物排放量：化学需氧量1324.09万吨，总氮270.46万吨，分别占全国排放量的43.7%、57.2%。而在农业面源污染中比较突出的是畜禽养殖污染，其化学需氧量、总氮和总磷分别占农业污染源的96%、38%和56%。畜禽养殖业污染已成为超过工业污染和生活污染的最大污染源。不同规模的畜禽养殖场由于养殖工艺、养殖管理方式与水平、污染物的处理和处置方式等各不相同，其污染的产生和削减也有较大差异；同时，由于区域内规模化畜禽养殖污染物农业利用方式与水平的差异，规模化畜禽养殖面源污染影响也呈现出很大的差异性，这些都与其它的面源污染影响有所不同。基于上述的特殊性和差异性，本文从对规模化畜禽养殖面源污染形成过程的分析着手，提出“产生-削减-面源体现系数法”对规模化畜禽养殖面源污染总量进行测算，为区域规模化畜禽养殖面源污染总量测算提供思路。2 畜禽养殖面源污染形成过程2.1 污染的产生畜禽养殖业形成的污染主要来源是废水和固废。废水主要包括尿液、清洗畜禽体和饲养场地及器具所产生的污水及其它生产过程中生成的污水；固废主要包括粪便、畜禽舍垫料、废饲料、散落的毛羽等。2.2 污染的面源体现规模化畜禽养殖虽然在产生源头上体现为点源污染，但由于其处于广大的农村区域，就环境影响上实际体现为面源污染，其形成的机理可归纳为两方面：一是畜禽养殖废水直接排入环境水体，由于农村水环境多为小流域，水量小、流速缓，体现为面源污染；二是畜禽养殖固废形成的面源污染：未经过无害化处理的固废直接进入环境水体；大量固废作为有机肥施用到农田中，由于养分未能得到充分利用，受降雨形成的地表径流冲刷造成相当数量的污染物从农田流失到环境水体中去。3 畜禽养殖面源污染影响因素3.1 养殖工艺影响规模化畜禽养殖不同的饲料配比、不同的添加剂、不同的饲养体系，影响污染物的产生量。3.2 养殖时间影响养殖时间不同，对污染的影响存在差异主要体现在两个方面：不同季节产污不同、不同季节污染处理设施对污染物的处理效果不同，即影响产污和削减。3.3 污染治理方式影响污染治理方式分为固废治理和废水治理。固废治理主要是清粪方式，畜禽养殖的主要清粪方式为水泡粪、水冲粪、干清粪，水泡粪、水冲粪清粪工艺排出的水和粪尿混合在一起，给后处理带来很大困难，而干清粪工艺产生的污水量少，且浓度低，易于净化处理。废水治理方式主要为厌氧处理、厌氧+好氧处理、厌氧+好氧+深度处理，目前国内畜禽养殖废水处理设施包括沼气池、生化处理设施和自然处理系统。3.4 资源化利用方式影响目前我国规模化养殖场采用的资源化利用方式主要有：肥料化、燃料化和饲料化。24 规模化畜禽养殖面源污染总量测算（1）选取典型规模化畜禽养殖场，通过对废水处理设施进口废水及固废污染物的监测，结合污普产排污系数手册折算的特定生长阶段畜禽数量，计算产污系数。特定生长阶段产污系数具体计算公式为：X产 = 其中：X产 畜禽特定生长阶段的产污系数；Q 典型养殖场产生的污染物总量；Mi某个生产阶段畜禽的数量；Zi依据污普系数得出的折算系数某一生长阶段产污系数计算公式为：X产i = X产 *Zi其中：X产i某一生长阶段产污系数；X产 畜禽特定阶段的产污系数；Zi依据污普系数得出的折算系数单位畜禽从出生到出栏产污量计算公式：X一生 = 其中：X一生畜禽从出生到出栏的产污量；X产i 畜禽某一生长阶段的产污系数；Ti某一个生长阶段的天数（2） 通过畜禽一生产污系数、成年猪一年产污系数，结合畜禽年出栏量，计算污染物年产生量。C产 = M年出栏量*X一生+M成年 *X成年其中：C产区域畜禽养殖产污量；M年出栏量畜禽年出栏量；X一生畜禽从出生到出栏产污系数；M成年畜禽年出栏量需要的成年（妊娠和公畜禽）畜禽数量；X成年成年畜禽的产污系数（3）根据实测的污染物削减率，计算规模化区域畜禽养殖污染物削减量和排放量；污水削减量计算公式如下：E废水= 其中：E废水区域规模化畜禽养殖废水削减总量；C废水总产区域规模化养殖场废水污染物产污总量；Fi区域某种废水处理方式比例；D效率i区域某种废水处理方式下废水污染物削减比例固废污染物削减量计算公式：规模化养殖场固废削减量进行如下计算：E固废= 其中：E固废区域规模化畜禽养殖固废削减总量；G固废总产区域畜禽养殖场固废产污总量；X固废污染削减比例排放量即为产生量减去削减量：P= CE其中：P区域畜禽养殖污染物排污量；C区域规模化畜禽养殖污染物产生总量；E区域规模化畜禽养殖污染物削减总量（4）结合不同利用方式面源污染体现系数，计算规模化畜禽养殖面源污染总量。规模化畜禽养殖面源污染总量计算公式：MC = （P废水*B废水i*X面源污染系数i+P固废*B固废j*X面源污染系数j）其中：MC 区域规模化畜禽养殖面源污染总量；P废水 区域规模化畜禽养殖废水污染物排放总量；B废水i某种废水利用方式比例；X面源污染系数i区域规模化畜禽养殖某种废水利用方式下面源污染系数；P固废 区域规模化畜禽养殖固废污染物排放总量；B固废j某种固废利用方式比例；X面源污染系数j 区域规模化畜禽养殖某种固废利用方式下面源污染系数具体计算流程如下：典型规模化畜禽养殖场固废废水（尿液、冲洗废水及其它生产废水）不同规模养殖场畜禽年出栏量废水处理设施进口污染物监测固废污染物监测不同规模养殖场畜禽每个生长阶段产污系数出栏畜禽一生产污系数成年畜禽一年产污系数区域年出栏畜禽产污量区域成年畜禽年产污量区域固废污染物年产生量区域废水污染物年产生量不同削减率对应的比例监测结果计算不同处理方式下削减率调查结果统计区域废水污染物削减量区域固废污染物削减量区域废水污染物排放量区域固废污染物排放量查阅资料调查结果统计不同利用方式所占比例不同利用方式面源污染体现系数区域规模化畜禽养殖面源污染总量图1 区域规模化畜禽养殖面源污染计算流程5 应用实例实例研究选择四川省内江市规模化养猪场作为研究对象，采用调查和监测相结合的方法进行。研究历时12个月，发放并收回了122张调查表，对内江市116个乡镇规模化养猪场基本情况进行了调查，并对3个典型养猪场分夏秋季和冬春季进行了基本情况调查。实例研究分别在夏秋季和冬春季对各典型养猪场进行进出口废水监测及固废污染物监测，每次连续监测3天，废水每天采3个混合样，同时监测进出口流量，固废每天采4个样。依据获取的调查表和监测的数据，进行内江规模化养猪场产污、削减及面源污染总量测算。经计算，内江规模化养猪场面源污染量为：化学需氧量18260t/a，氨氮2494 t/a，总磷690 t/a，总氮4555 t/a，其中废水中污染总量为：化学需氧量4547t/a，氨氮2397 t/a，总磷158t/a，总氮3666t/a，固废中污染物总量为：化学需氧量137