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摘要 畜禽养殖污染已经成为太湖流域农业面源污染的主要来源，是造成太湖水污染的重要原因之一。发酵床生态养殖作为一种将畜禽粪污排放控制、污染治理与畜禽养殖相结合的养殖方式，是江苏省在太湖流域规模畜禽场推广的粪污处理工程典型技术模式之一，主要应用于生猪养殖，还可用于鸡、鸭等家禽的养殖。结合近年来江苏省太湖水环境综合治理专项资金农业面源污染治理类项目经验，提出发酵床生态养殖粪污处理工程实施方案，并对实施后的环境效益进行分析，旨在为“十三五”畜禽养殖污染治理和畜禽污染减排及资源化利用提供模式借鉴和参考。
关键词 发酵床；畜禽养殖；粪污处理；效益；江苏省；太湖流域
中图分类号 X713 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）20-0165-02
Project Implementation Plan and Its Benefits Analysis of Sewage Treatment with Fermentation Bed Ecological Breeding in Taihu Basin
XU Jie LIU Cheng WANG Po
（School of Environmental Engineering，Suzhou Polytechnic Institute of Agriculture，Suzhou Jiangsu 215008）
Abstract Livestock and poultry pollution has become the main source of agricultural non-point source pollution in Taihu Basin，and it′s an important cause for water pollution of Taihu Lake. Intergrated livestock sewage discharge，pollution management and livestock raising，the fermentation bed is one of the typical technologies of sewage treatment engineering in scale livestock farms in Taihu Basin of Jiangsu Province. Fermentation bed was mainly applied for pig raising，but also for raising of chicken，duck and other poultry.Combined recent years′ experience of water environment agricultural non-point source pollution control project for Taihu Lake in Jiangsu Province，fermentation bed project implementation plan was proposed，and its benefits were analyzed，so as to provide reference for livestock and poultry pollution control，reduction and resource utilization during the 13th Five-Year Plan.
Key words fermentation bed；livestock and poultry raising；sewage treatment；benefit；Jiangsu Province；Taihu Basin
畜禽養殖业的快速发展，在促进农村经济发展、增加农民收入、改善城乡居民生活的同时，也带来了环境污染，畜禽养殖污染已经成为导致农业面源污染的重要原因[1-4]。第一次全国污染源普查结果显示，畜禽养殖业的化学需氧量、总氮、总磷排放量分别为1268.26万、102.48万、16.04万t，分别占农业源排放量的96%、38%、56%，分别占污染源排放总量的42%、22%、38%[5]。加强畜禽养殖业的污染防治，对减缓农业面源污染以及改善生态环境具有重大意义，已引起各级政府的高度重视和社会的广泛关注[6-8]。
江苏省太湖流域的总氮、氨氮、化学需氧量和总磷4种污染指标中，来自畜禽养殖业面源污染的比重较大，分别占流域内各自总量的27%、21%、40%、26%。因此，畜禽养殖业面源污染是该地区的重要污染源，也是江苏省环保工作的重中之重[9-10]。
发酵床生态养殖作为一种将畜禽粪污排放控制、污染治理与畜禽养殖相结合的养殖方式，是江苏省在太湖流域规模畜禽场推广的粪污处理工程典型技术模式之一，主要应用于生猪养殖，还可用于鸡、鸭等家禽的养殖[11-12]。本文结合近年来江苏省太湖水环境综合治理专项资金农业面源污染治理类项目经验，提出发酵床生态养殖粪污处理工程实施方案，并对实施后的环境效益进行分析，旨在为“十三五”畜禽养殖污染治理和畜禽污染减排及资源化利用提供模式借鉴和参考。
1 江苏省太湖流域畜禽养殖特征
太湖流域面积36 895 km2，地跨江苏、浙江、上海两省一市，其中江苏省占53%[9]。据统计，江苏省太湖流域主要养殖生猪、蛋禽、肉禽、奶牛等畜禽。根据《畜禽养殖业污染物排放标准》（GB 18596—2001），将2011年流域内养殖总量进行折算，相当于标准生猪659万头左右，占全省总量的15%[13]。在各类畜禽中，生猪占养殖总量的59%，其比重最大，排放的污染物也最多。江苏省太湖流域各类型畜禽规模化养殖场超过9 700个，其养殖量占总量的85%以上[12]。如何对规模畜禽场进行综合治理，减少畜禽养殖污染，尤其是规模化养猪场内排泄的大量粪尿对生态环境造成的影响，成为江苏省太湖水环境综合治理迫切需要解决的问题。 2 工程实施方案
2.1 技术模式
采用发酵床生态养殖技术模式，对传统养殖圈舍进行改造，建成以发酵床进行微生物发酵为核心的畜禽粪污处理工程。
发酵床生态养殖技术是一种无污染、零排放的新型环保养殖技术。先按一定比例将微生物菌种与锯木屑等为主体的垫料基质混合发酵形成有机垫料，生猪饲养在垫料上面，将排泄物直接排泄于发酵床垫料上，利用猪的拱翻习性，使猪粪尿与有机垫料充分混合，经垫料中的微生物发酵，迅速降解、消化，从而达到免冲洗栏舍、无臭味、无粪污排放。同时，猪粪尿被微生物分解转化为可被猪食用的无机物和菌体蛋白，通过猪的拱翻食用，给猪提供了一定的蛋白质等营养。更换的垫料经过处理成为生物有机肥，可直接用于种植农作物，达到循环利用、变废为宝的目的[14-16]。
2.2 工艺流程
发酵床生态养殖粪污处理工程工艺流程见图1。
2.3 建设内容
2.3.1 发酵床圈舍建设。根据发酵床生态养殖的要求，因地制宜设计圈舍，对传统猪舍进行发酵床猪舍改造。发酵床圈舍主要由猪栏、发酵床、水泥床、饲喂饮水系统、通风降温系统、过道等组成。发酵床（地下式、半地下式或地上式）建设应符合实际要求，如地下水位高的地方选用地上式或半地下式。圈舍过道内侧与发酵床之间设置宽度合适的水泥床，以供猪只取食或盛夏高温时休息。舍顶应设置保温隔热材料，以利冬季保温及夏季隔热。同时建设配套的供水、供电工程和道路、绿化工程等。
2.3.2 菌种购买。微生物菌种的优劣直接影响猪粪尿的降解速度和垫料发酵床的效率，高效、安全、经济、适用性广的菌种是发酵床生态养殖技术的关键，应选用知名品牌或厂商的优质产品。
2.3.3 垫料制作。垫料基质以锯木屑等为主体，与商品化菌种按一定比例充分混合发酵后，制成发酵床用的有机垫料。垫料铺设适宜厚度，猪舍应达到70 cm以上。垫料湿度适宜水分含量控制在40%～60%之间[17]。
2.3.4 设备购置。配备通风降温系统，购置小型冷风机、湿帘、微喷管等夏季防暑降温设备，以及通风设施，改善舍内空气和湿度条件。配备饲喂饮水系统，购置采食器、饮水器等饲养设备及水路管线等附属设施。
2.3.5 其他工程。树立工程标示牌，明示发酵床生态养殖粪污处理工程概况，包括企业基本情况、工程建设内容和工艺流程、投资总额、环境效益、实施单位、监督部门、监督电话等，使用“江苏农业生态保护”专用标志，标明省、市、县农业行政主管部门。
3 环境效益
采用发酵床生态养殖技术，由于有机垫料中的微生物能够有效降解、消化生猪排泄物，不再需要清扫猪粪尿，从而不会产生废弃物排出猪场，也不会形成大量冲洗圈舍的污水，基本实现粪污零排放，大大减轻养猪场对周围环境的污染[18]。近5年来，江苏省在太湖流域实施发酵床生态养殖粪污处理工程，共累计完成圈舍改造面积50万m2 [10]。发酵床圈舍饲养密度一般为7～30 kg生猪0.8～1.2 m2/头，30～100 kg生猪1.2～1.5 m2/头[19]。按照1.2 m2/头折算，1个饲养周期总养殖量折合生猪约41.67万头。根据猪粪尿排泄指数（粪便2.0 kg/d、尿液3.3 kg/d，饲养周期199 d）和猪粪尿中污染物含量（表1）推算[20]，通过发酵床生态养殖粪污处理工程建设，1个饲养周期有效无害化处理和资源化利用粪便16.58万t、尿液27.36万t，实现COD减排11 084 t、氨氮减排901.91 t、总氮减排1 877.78 t、总磷减排707.65 t，可促进太湖流域生态系统结构的完善和生态系统功能的逐渐恢复，提高生态系统的稳定性，增加太湖以及周边地区的环境承载力，使环境质量水平显著提高，人居环境的舒适性和适宜性得到极大增强，生态环境安全得到保障，促进生态系统良性循环。
4 结论
《江苏省太湖流域水环境综合治理实施方案》提出，要按照“减量化、无害化、资源化、生态化”要求，进一步提高畜禽养殖污染治理的技术水平，构建养殖业发展和废弃物综合利用模式，推进农牧结合，逐步建立和完善农业产业结构的可持续循环生态链，到2020年，太湖地区基本实现畜禽养殖场粪污零排放。江苏省近年来不断加大对太湖流域畜禽养殖业的综合整治力度，每年从专项资金中安排5 000万元用于畜禽养殖污染治理，在畜禽养殖粪污综合治理和畜禽污染减排方面取得了显著成效，逐步积累了较為成熟的治理经验和技术模式，并不断探索新的治理思路[1]。发酵床生态养殖技术在促进江苏省太湖流域水环境保护和畜禽养殖业协调发展方面成效显著，适宜在有条件的地区推广运行。本文结合近年来江苏省太湖水环境综合治理专项资金农业面源污染治理类项目经验，提出发酵床生态养殖粪污处理工程实施方案，并对实施后的环境效益进行分析，旨在为“十三五”畜禽养殖污染治理和畜禽污染减排及资源化利用提供模式借鉴和参考。
5 参考文献
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[14] 余刚，周忠凯，秦竹，等.传统猪舍的发酵床养殖设施改造[J].江苏农业科学，2013，41（2）：369-372.
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[20] 国家环境保护总局自然生态保护司.全国规模化畜禽养殖业污染情况调查及防治对策[M].北京：中国环境科学出版社，2002：77-78.
关键词 发酵床；畜禽养殖；粪污处理；效益；江苏省；太湖流域
中图分类号 X713 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）20-0165-02
Project Implementation Plan and Its Benefits Analysis of Sewage Treatment with Fermentation Bed Ecological Breeding in Taihu Basin
XU Jie LIU Cheng WANG Po
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畜禽養殖业的快速发展，在促进农村经济发展、增加农民收入、改善城乡居民生活的同时，也带来了环境污染，畜禽养殖污染已经成为导致农业面源污染的重要原因[1-4]。第一次全国污染源普查结果显示，畜禽养殖业的化学需氧量、总氮、总磷排放量分别为1268.26万、102.48万、16.04万t，分别占农业源排放量的96%、38%、56%，分别占污染源排放总量的42%、22%、38%[5]。加强畜禽养殖业的污染防治，对减缓农业面源污染以及改善生态环境具有重大意义，已引起各级政府的高度重视和社会的广泛关注[6-8]。
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2.1 技术模式
采用发酵床生态养殖技术模式，对传统养殖圈舍进行改造，建成以发酵床进行微生物发酵为核心的畜禽粪污处理工程。
发酵床生态养殖技术是一种无污染、零排放的新型环保养殖技术。先按一定比例将微生物菌种与锯木屑等为主体的垫料基质混合发酵形成有机垫料，生猪饲养在垫料上面，将排泄物直接排泄于发酵床垫料上，利用猪的拱翻习性，使猪粪尿与有机垫料充分混合，经垫料中的微生物发酵，迅速降解、消化，从而达到免冲洗栏舍、无臭味、无粪污排放。同时，猪粪尿被微生物分解转化为可被猪食用的无机物和菌体蛋白，通过猪的拱翻食用，给猪提供了一定的蛋白质等营养。更换的垫料经过处理成为生物有机肥，可直接用于种植农作物，达到循环利用、变废为宝的目的[14-16]。
2.2 工艺流程
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2.3 建设内容
2.3.1 发酵床圈舍建设。根据发酵床生态养殖的要求，因地制宜设计圈舍，对传统猪舍进行发酵床猪舍改造。发酵床圈舍主要由猪栏、发酵床、水泥床、饲喂饮水系统、通风降温系统、过道等组成。发酵床（地下式、半地下式或地上式）建设应符合实际要求，如地下水位高的地方选用地上式或半地下式。圈舍过道内侧与发酵床之间设置宽度合适的水泥床，以供猪只取食或盛夏高温时休息。舍顶应设置保温隔热材料，以利冬季保温及夏季隔热。同时建设配套的供水、供电工程和道路、绿化工程等。
2.3.2 菌种购买。微生物菌种的优劣直接影响猪粪尿的降解速度和垫料发酵床的效率，高效、安全、经济、适用性广的菌种是发酵床生态养殖技术的关键，应选用知名品牌或厂商的优质产品。
2.3.3 垫料制作。垫料基质以锯木屑等为主体，与商品化菌种按一定比例充分混合发酵后，制成发酵床用的有机垫料。垫料铺设适宜厚度，猪舍应达到70 cm以上。垫料湿度适宜水分含量控制在40%～60%之间[17]。
2.3.4 设备购置。配备通风降温系统，购置小型冷风机、湿帘、微喷管等夏季防暑降温设备，以及通风设施，改善舍内空气和湿度条件。配备饲喂饮水系统，购置采食器、饮水器等饲养设备及水路管线等附属设施。
2.3.5 其他工程。树立工程标示牌，明示发酵床生态养殖粪污处理工程概况，包括企业基本情况、工程建设内容和工艺流程、投资总额、环境效益、实施单位、监督部门、监督电话等，使用“江苏农业生态保护”专用标志，标明省、市、县农业行政主管部门。
3 环境效益
采用发酵床生态养殖技术，由于有机垫料中的微生物能够有效降解、消化生猪排泄物，不再需要清扫猪粪尿，从而不会产生废弃物排出猪场，也不会形成大量冲洗圈舍的污水，基本实现粪污零排放，大大减轻养猪场对周围环境的污染[18]。近5年来，江苏省在太湖流域实施发酵床生态养殖粪污处理工程，共累计完成圈舍改造面积50万m2 [10]。发酵床圈舍饲养密度一般为7～30 kg生猪0.8～1.2 m2/头，30～100 kg生猪1.2～1.5 m2/头[19]。按照1.2 m2/头折算，1个饲养周期总养殖量折合生猪约41.67万头。根据猪粪尿排泄指数（粪便2.0 kg/d、尿液3.3 kg/d，饲养周期199 d）和猪粪尿中污染物含量（表1）推算[20]，通过发酵床生态养殖粪污处理工程建设，1个饲养周期有效无害化处理和资源化利用粪便16.58万t、尿液27.36万t，实现COD减排11 084 t、氨氮减排901.91 t、总氮减排1 877.78 t、总磷减排707.65 t，可促进太湖流域生态系统结构的完善和生态系统功能的逐渐恢复，提高生态系统的稳定性，增加太湖以及周边地区的环境承载力，使环境质量水平显著提高，人居环境的舒适性和适宜性得到极大增强，生态环境安全得到保障，促进生态系统良性循环。
4 结论
《江苏省太湖流域水环境综合治理实施方案》提出，要按照“减量化、无害化、资源化、生态化”要求，进一步提高畜禽养殖污染治理的技术水平，构建养殖业发展和废弃物综合利用模式，推进农牧结合，逐步建立和完善农业产业结构的可持续循环生态链，到2020年，太湖地区基本实现畜禽养殖场粪污零排放。江苏省近年来不断加大对太湖流域畜禽养殖业的综合整治力度，每年从专项资金中安排5 000万元用于畜禽养殖污染治理，在畜禽养殖粪污综合治理和畜禽污染减排方面取得了显著成效，逐步积累了较為成熟的治理经验和技术模式，并不断探索新的治理思路[1]。发酵床生态养殖技术在促进江苏省太湖流域水环境保护和畜禽养殖业协调发展方面成效显著，适宜在有条件的地区推广运行。本文结合近年来江苏省太湖水环境综合治理专项资金农业面源污染治理类项目经验，提出发酵床生态养殖粪污处理工程实施方案，并对实施后的环境效益进行分析，旨在为“十三五”畜禽养殖污染治理和畜禽污染减排及资源化利用提供模式借鉴和参考。
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