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我国畜禽粪便集中处理的组织模式

发布时间:2017-08-16


   

  2016 年,全国畜牧总站对全国31 个省(市、区) 以及大连、青岛、新疆兵团、黑龙江农垦和广东农垦等2 802 个国家级畜禽养殖标准化示范场的粪便处理模式进行调查,结果表明,畜禽粪便处理与利用有多种模式组合,其中生猪养殖场有42 种组合处理利用模式,奶牛场、蛋鸡场、肉鸡场分别有392530 种组合处理利用模式,粪污处理整体上有还田利用、清洁循环、达标排放和集中处理等4 种模式。其中,集中处理模式是在养殖密集区,依托规模化养殖场粪便处理设备设施或委托专门从事粪便处置的处理中心,对周边养殖场(小区、养殖户)的畜禽粪便和(或)污水实行专业化收集和运输,并按资源化和无害化要求集中处理和综合利用。本文就畜禽养殖粪便集中处理组织模式的现状及存在问题进行分析讨论。


1 畜禽粪便集中处理的产业需求

中小型养殖场处理能力有限

我国畜禽规模化养殖发展水平仍处于起步阶段,规模化程度仍以中小规模为主。据农业部畜牧业司统计数据显示, 2014 年我国生猪出栏量低于500 头的养猪场所出栏生猪占全国生猪总出栏量的60%,存栏低于100 头的奶牛场所存栏奶牛占全国奶牛总存栏量的50%, 蛋鸡存栏量低于一万羽的蛋鸡场存栏占全国蛋鸡总存栏量的50%

国家蛋鸡产业技术体系经调研发现, 在存栏1 万羽以下的规模养鸡场中,50% 以上的养鸡场缺乏鸡粪处理和贮存设施;存栏量10 ~50 万羽的蛋鸡场有10% 缺乏相应设施。有调研表明,在广东、江西、山东和辽宁4 个养猪大省, 约有30.2% 的养殖户没有专门的粪便处理设施,也并未委托他人进行处理及利用,并且猪场规模越小, 这一比例越高,年出栏500~999 头的猪场未建处理设施比例为27.3%,年出栏100~300 头的猪场则为45.7%

农村土地三权分置为粪便还田奠定基础

改革开放以来,农村土地承包经营权改革极大地释放了农村生产力。随着经济社会的发展, 土地碎片化经营的弊端日趋严重。据统计,我国块均土地面积仅为0.087 hm2,户均地块数5.77 块, 家庭经营规模0.50 hm2,土地规模小、细碎化程度深、农户分散经营等问题突出。2012 年,国土资源部发布的全国土地变更调查数据表明,农村土地流转的比例仅占承包地面积的16.2%。土地碎片化在农村制造了“产业孤岛”,制约了一二三产业的融合发展,同时也不利于畜禽粪便的还田利用,制约了畜禽粪便有机肥的匹配使用。目前,我国正在推进实施农村土地所有权、承包权、经营权“三权分置” 的改革,土地集约化经营为畜禽粪便的还田利用提供了基础。已有分析表明,土地流转及其期限影响土地有机肥投入,流转土地的使用权由短期转为长期可显著提高农民对土地的投入,增加有机肥的使用。

产业组织是粪便处理与利用的有效方式

产业组织模式能够影响畜禽粪便的处理与利用。一方面, 产业组织程度影响养殖户的粪便处理行为。在江苏开展的调研表明,虽然参与合作组织对于规模养猪户的碳排放量不存在显著影响,但是产销合作模式的紧密程度对于不同类型规模养猪户的影响存在显著差异,“龙头企业+ 养猪户”的合作模式显著降低了中大规模养猪户的碳排放量。可见,以产业组织为平台能够促进具有一定规模的养殖场的粪便处理行为,有利于降低畜禽养殖污染。

另一方面,在有机肥的利用方面,农业生产的组织程度也是一个重要影响因素。加入农民专业合作社对农户施用商品有机肥和采用测土配方施肥技术均有正向影响。有调研表明,农户与涉农企业和农业技术协会联系的紧密程度与有机肥的施用量呈正相关,联系越紧密,其对有机肥的认识程度越高, 合理施肥技术的掌握程度越高,从而增加有机肥施用量。蔡荣等对山东省苹果种植农户的实证分析发现,在其他条件不变的情况下,农户与合作社签订销售合同和生产合同分别可以使其增加有机肥支出约678 /hm2 1497 /hm2,合同生产模式促进农户增施有机肥的作用机理在于合作社向农户提供了施肥技术指导和有机肥供应服务。

2 粪便集中处理的组织模式

畜禽粪便的处理与利用过程中涉及的利益方包括:地方政府、养殖企业(户)、种植业主和粪便处理企业等。集中处理模式需要各方分工协作,互惠互利。

养殖场内的粪便收集

养殖业主是养殖场内粪便收集的实施主体,应主要承担养殖场内的粪便收集和贮存。一是需要采用减量化收集工艺,从源头减少污水量。畜禽舍是粪便产生的主要场所,粪便与污水的收集方式对于粪便产生量、后续处理、贮存与利用均有较大的影响,因此在养殖场饲养工艺设计时必须考虑粪便处理与利用方式,建设粪便收集和贮存设施。二是按照“两分两建”模式,实施固液分离、雨污分离,建设暗沟输送管道及具有防雨、防渗、防漏功能的贮粪池和污水池。贮存池应设置在养殖场外,并通有专用道路,能够满足运粪车辆通行与操作。


政府主要职能是通过资金扶持,调动养殖场(户)的积极性,实施粪便输送和贮存设施的建设。例如,江苏苏州市武进区对于小规模分散养猪场(户) 粪便处理设施按政府补助、统一建设,每场(户) 按建设规模补贴3 ~5 万元,建设雨污分离设施, 粪水沉淀池和干粪堆积棚等。

粪便的收集与输送 

畜禽粪便由各养殖场输送至集中处理中心,需要建立高效的收集体系,包括收集区域划分、专业化收集队伍与设施、行业部门监管等。


收集区域的划分需要综合考虑所在区域的粪便产量、粪便污水处理中心处理能力、粪便综合利用情况、区域地形特点、农作物种植特点等,合理设置收集点,划定收集线路,确定收集频率。根据全国畜牧总站在上海、江苏和浙江等地开展的调研, 运输距离一般以距处理中心10 km 以内为宜,具体应根据粪便处理中心的处理能力及处理产品的还田利用确定。例如:以县域为服务范围,浙江龙游建立了县域粪便集中处理中心,负责收集全县范围内的畜禽粪便,收集半径为50 km;以乡域为服务范围,苏州武进区粪水处理中心主要收集郑陆镇周围15 km 范围内的小规模分散养猪场(户)共计存栏3 万余头生猪的粪便;以村域为服务范围,上海崇明以行政村及其周边2 km 范围内存栏量2 000~3 000 头养殖规模为依据,确定处理点和划定收集范围。更为准确和经济的区域划分,还需要通过模型进行计算分析。王耀华等通过贪婪算法、聚类优化分组、中值模型等方法的系统整合,提出了一套区域性中小型生猪养殖场粪便集中沼气处理工程点优化布局的模拟计算系统,通过对上海崇明的模拟计算, 证明该模型精度高,避免了专家依据直观判断的漏洞,对于地理位置相近、待处理存栏量相近的村, 模型判断的选址也更经济。


粪便收集运输由粪便集中处理中心、养殖合作社或第三方组织承担,地方政府应发挥收集体系建设的引导和监管作用。在江苏、浙江和河北调研表明, 运输费用可因地制宜由地方政府、养殖场以购买服务的方式由处理中心或第三方承担。例如:苏州市武进区郑陆镇粪便处理中心定期派自卸式运粪车无偿收集;武进区礼嘉-洛阳片区则通过政府购买服务的方式,由畜禽粪便综合治理中心统一免费收集处理;上海崇明则采用政府建设畜禽粪便沼气处理中心,由托管公司进行建设和托管运行,畜禽粪便由托管公司承担收集费用;湖北仙桃则采用付费清运的方式,由粪便清运公司按养殖量收取清运费用(每只鸡0.5 元,每头猪1 元);浙江龙游县处理中心粪便收集费用则采用政府补助和处理中心共同负担方式,运输方式则须采用密闭运输,防止二次污染和疫病传播;河北安平县依托京安公司开展猪场粪便集中处理,与全县32 家养猪场、养猪合作社签订了粪尿收购协议,统一收集、集中处理。粪尿收购价格根据不同的粪污浓度进行定价,粪污浓度大于8% 的,京安公司以40~80 /t 的价格收购, 粪污浓度在3%~8% 的,京安公司与养殖场(户)互不收费,粪污浓度低于3% 的,养殖场(户)给京安公司20 /t 的粪污处理费。通过这一利益链接, 解决了安平县中小养殖场粪污处理难问题,实现了全县畜禽粪污集中处理,带来了巨大的经济效益和社会效益。

粪便集中处理的技术方式 

在粪便集中处理模式中,畜禽粪便处理的主要方式为还田利用和达标排放2 种,其处理产品主要为有机肥和能源(电能、沼气和生物天然气)。在生产有机肥为主的集中处理模式中,液体部分粪便由养殖场(户)自行进行处理和利用,因此该模式合理运行的前提是养猪场(户)有配套的耕地和林地能够满足液体粪便的利用。例如,苏州郑陆镇处理中心主要收集固体粪便, 用于生产生物有机肥,而液体部分也有养殖场(户) 自行厌氧发酵处理后还田利用。在以沼气工程为主的处理模式中,可以满足固液态粪便的同时利用。例如,上海崇明以行政村为单元建立的区域处理中心,同时收集固液态粪便进行厌氧处理。

有机肥与沼液利用的组织模式

有机肥体积大、运输成本高是制约畜禽粪便有机肥异地消纳利用的一个主要矛盾。一方面在于有机肥的运费补贴低于化肥。如按原有的化肥补贴政策,有机肥铁路运输费用几乎是化肥铁路运输的1 倍。另一方面在于有机肥的利用补贴受地方财政状况的影响较大。江苏省省级和地方财政对于推广应用商品有机肥的补贴为200 /t,其中省财政补贴150 /t、市县级财政补贴50 /t;山东省自2008 年起,由省政府采取公开招标的方式采购12 t 有机肥,每吨有机肥政府补贴300 元。在国家层面上,也亟需出台有机肥补贴政策,加快推动有机肥的利用,为畜禽粪便生态利用提供出路。


集中处理的沼气工程模式通常会产生大量的沼液。例如,浙江省2012 年末存有各类沼气工程1.7 万处,总池容161 m3,有效池容137 m3,按平均滞留期10 d 计,全省沼液产生量约500 亿kg, 而沼液的消纳利用量约为150 亿kg,约占总量的30%。因此,集中处理模式中的关键技术环节在于沼液的利用。由于总固形物含量较低,沼液的营养价值有限,不宜长距离运输。靳红梅等对江苏省21 个规模化养猪场和奶牛场沼气设施中沼液有机物含量的测定结果表明,猪场猪粪沼液中总氮、总磷和总钾含量分别在400~70030~60100~300 mg/L 范围内的沼气工程数量最多,分别占调查总数的31.3%37.5% 37.5%。沼液的利用方式一是进行浓缩处理, 获得沼液浓缩液;二是在田间建立沼液暂存池,进行分散利用。


沼液还田需要进行土地匹配利用。土地的匹配方式包括就近匹配利用和异地匹配利用。就近匹配利用主要是铺设沼液输送管网和建设田间暂存池,将沼液直接输送到田间。异地匹配则需建立相应的运输体系,将处理中心产生的沼液运输至相应的匹配土地存放及利用。例如,浙江省的做法包括中介服务型和互助消纳型。中介服务型是通过中介组织运输转移,按种植业主需求数量,将沼液配送到田间地头的贮存池供种植业主利用。互助消纳型则是养殖业主和种植业主或经济合作组织之间以协议方式确定相互合作关系,沼液由养殖业主主动输运或种植业主自行组织转移。浙江龙游县粪便处理中心收集全县的畜禽粪便进行沼气处理,沼液在县域范围匹配利用,建立了县域范围内的生态大循环。在匹配利用环节中,地方政府应加强监管,防止沼液排放及滥用造成的二次污染。例如,浙江金华通过购买服务方式,由第三方对沼液存放池中沼液排放和使用进行监管,通过对运输车辆进行GPS 定位监管沼液的运输和利用。

3 粪便集中处理模式的建议

地方政府在粪便集中处理模式中的职能转换  

畜禽粪便集中处理涉及养殖场粪便收集设施建设、收集体系建立和土地匹配等环节,单靠企业行为难以开展,需要地方政府大力支持以及做好组织协调等工作。因此,地方政府在提供畜禽粪便集中处理的公共服务中,除应发挥法规的执行和监管作用外, 还应转换职能,成为提供公共服务的组织者和联系养殖业与种植业的协调者,为粪便还田利用搭建服务平台。

制定并实施再生资源价格补贴政策  

在集中处理模式中,虽然有机肥生产和大型沼气工程处理已有成熟的技术,但是资金投入大, 回收周期长,其运行的主要制约因素在于有机肥和能源产品的补贴政策以及沼液能否得到合理的利用。根据笔者在江苏、浙江和上海等地的调研,生产有机肥和生物能源的盈利能力有限,主要依靠政府补贴。朱宁等研究表明,蛋鸡粪有机肥加工成本较高,尤其体现在鲜鸡粪费用、辅料费用、雇工费用和包装物费用等方面,使得蛋鸡粪有机肥加工企业处于微利状态。韩芳等分析了3 座在中国北方地区有代表性且运行良好的“能源- 生态型”畜禽养殖场沼气工程,结果发现3 座沼气工程经济效益不明显,能源效益基本持平,生态环境和社会效益则非常突出。因此,对畜禽粪便产生的再生资源(有机肥和生物能源)进行价格补贴是保证畜禽粪便处理中心健康运行的关键。

加强环保政策与宣传教育


养殖业主对环保法规的认识程度和畜禽粪便对环境影响的认知程度会影响其粪便处理方式。潘丹等调研发现,对畜禽养殖污染危害和对环境保护政策认知程度的提高是养殖户选择环境友好型畜禽粪便处理方式的重要影响因素。因此,应加强畜禽生态养殖、粪便高效处理和生态利用的知识普及,以及对《规模化畜禽养殖污染防治条例》等环保法规的教育宣传,提高中小型养殖场(户)参与集中处理模式的积极性和主动性。

 

文章来源:《中国畜牧杂志》20176期,作者为杨军香,林 海 

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