农业部环保所张壬午：畜禽养殖和农业面源污染的系统方法与技术.ppt

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1、畜禽养殖和农业面源污染的系统方法与技术 农业部环保所 张壬午,一、综合连片整治是农业生态系统工程二、农区面源污染连片整治的系统设计与集成技术三、畜禽养殖有机废弃物的治理四、倡导农业循环经济和安全农产品生产是控制农业面源污染的产业平台五、小节,原因之一：农业面源污染的复杂性原因之二：改善农村环境必须以发展农村经济为载体原因之三：连片区域景观的复杂性,一、综合连片整治是农业生态系统工程,80%的规模化畜禽养殖场没有污染治理设施,1.农业面源污染的复杂性农业面源污染是多产业、多因子导致的，农村环境问题具有多样性、复合性的特点，涉及范围广、控制难度大。现有的城市环境技术治理污染控制的技术工艺往往是以为

2、满足污控具体目标而设置的单一污染物削减技术；在控制农村面源污染是不够的；,案例：污水处理存在的难点(1)农村污水成分多样,相对浓度较低、波动性很大,难以确定污水的污染负荷及其昼夜、季节性变化;污染物控制、困难。(2)居民人口密度小，家庭分散,用水量标准较低,污水处理规模小,造成工程建设费及运行费用过高;(3)污水处理工艺与技术的选择,受到当地社会、经济发展水平的制约和地方保护主义或其他人文因素的抵制;(4)当地自然与生态条件(如气温、降水、风向和土壤等)对所选择的处理工艺与处理技术有负面影响,使其不能正常发挥效力美国采取农户分散处理，通过化粪池，土壤处理吸附，污水就地发展绿地的简单方式；,集约

3、化养殖业是我国农业的主导产业之一，其过于集中的粪便也成为重要的污染源；化学肥料、农药等成为农民提高土地产出的途径；因此，农村面源污染控制对象、控制过程和控制结果都与广大农业的生产和农民生活有着极大的相关性,作为一个经济环境社会的复合系统，绝非是靠单一的技术系统可以解决。,2.改善农村环境必须以发展为载体,案例：例如80年代中期，联合国粮农组织在宁夏回族自治区西吉县实施了代号“2605”的造林种草项目，造林79万亩，种草77万亩，占全县总面积的1/3。完成计划的117.7%,当时，粮农组织专家评价该项目是“世界最佳人工林”。然而如今林地比1986年少了70%,森林覆盖率从18%降到7.6%,已不

4、超过30万亩，草地几乎没有了。项目失败。其主要原因：忽视群众的温饱和经济来源，没有相应改善农田条件、没有解决农业缺水问题。粮食不够吃就开荒，缺钱买煤，只好砍树破坏植被。,总之，农业面源污染的控制不能以牺牲经济为代价，否则在农村收入水平相对较低的实际情况下，很难实施。一些面源污染的控制技术措施没有考虑农户的实际意愿，就会导致推广性不高。,“连片整治：以解决区域性突出环境问题为目的，对地域空间上相对聚集在一起的多个村庄（受益人口原则上不低于2万人）实施同步、集中整治，使环境问题得到有效解决的治理方式。”,3.连片区域景观的复杂性,例：阿拉善盟的生态问题分析:阿拉善在黑河的下游（祁连山的北部）黑河由

5、于中上游地区工农业用水量增大，导致下游居沿海的消失，导致阿拉善的沙化，林草的消失。黑河的下游恰恰又位于中、上游的北部，即主导上风向，由于破坏了北部即黑河的下游的绿色屏障，是造成南部沙风暴灾害的原因，目前已经有所改善。,（1）生态工程的基本内涵“生态工程”：应用生态系统中物质循环再生与“源、汇”的原理，通过系统的优化方法和技术集成，在促进自然界良性循环及强化生态系统服务功能的前提下,充分发挥资源的生产潜力和生态系统固有的净化能力（生态修复能力），治理污染,达到经济效益与生态效益同步发展。“生态工程”特点：因地制宜、模式多种多样,4.农村连片整治是一项生态系统工程,-“源(Source)”：提供人

6、类经济系统运转所需要的全部物质投入；在一个有限的生态系统中，维持人类需求的资源(Sourcl)的再生(Regenerate)能力是一定的，是有限的-“汇(Sink)”：容纳及同化所有经济系统运转过程中排出废弃物能力；是保证提供人类基本物质如健康的空气，干净的水的前提。其有限的生态系统其环境容纳废弃物亦汇(Sink)能力，消化(Assimilate)能力也是有限的。,环境,生产者（植物）,分解者（微生物）,食植物者（草食动物）,食肉者,太阳,种群（人类）及物质、产品生产,太阳能,“源”的功能,“汇”的功能,热能耗,能量,资源,能量,废弃物,日益增长的经济亚系统,生态经济系统的“源、汇”,再生能力

7、,净化能力,种群（人类）及物质、产品生产,太阳能,“资源”的衰竭,“汇”的功能失调,热损失（热能耗）,能量,资源,能量,废弃物,日益增长的经济亚系统,人类社会的发展需求的无限增长，导致对自然资源的环境要素及“源”和“汇”的要求的无限性，必然就威胁到生态系统这种再生能力；已经开始干扰全球生态系统的净化能力，导致目前已出现的一系列环境问题,超过再生能力资源枯竭,超过自我净化能力环境问题,长效运行的农村面源污染控制系统设计应以优先应用污染物源资源化、能源化的转化和利用技术为原则。特别是将废物中的氮磷钾纳入生物地球化学大循环；是减少污染的无序排放重要途径,它能提高农民的收入,根治环境污染,促进系统的长

8、效运行,氮、磷、钾资源的日益匮乏导致农业生产资源的危机,威胁粮食安全,而造成这种情况的主要原因是废物中的磷和钾被作为污染物处理而耗散,未进入生物地球化学大循环。,种群（人类）及物质、产品生产,太阳能,“源”的功能,“汇”的功能,热能耗,能量,资源,能量,废弃物,日益增长的经济亚系统,如何强化（农业）生态系统服务功能，强化“汇”的能力？生态工程建设,在促进自然界良性循环及强化生态系统服务功能的前提下,充分发挥资源的生产潜力和生态系统固有的净化能力（生态修复能力），治理污染,达到经济效益与生态效益同步发展,4.系统连片整治案例北京官厅水库水源保护的面源控制,1997年以前，是北京工业、农业和生活用

9、水的水源地1997年以后，由于上游污水大量排放，水质恶化，被迫停止向北京供应生活饮用水据监测统计，官厅水库污染物负荷：点源污染6570（上游工业企业和生活污水排放）面源污染2030（农田灌溉及库区周边荒漠化）内源污染510（库内底泥淤积较多，藻类发酵影响了水质）,设计日处理能力3万吨的怀来京西洁源污水处理厂是水库上游重要的保障,1.源头控制对污染严重的企业实施关、停。加强对独立工业污染源的治理。对排放有毒有害污染物的污染源进行治理。建设城市集中污水处理工程。,两大环节：分为源头控制和流域域连片治理,2.在点源控制的基础上，还要采取一系列生态工程措施（控制污染物迁移转化）1.建设生态清洁小流域2

10、.设立稳定塘和人工湿地处理外来污染水体3.建立滨湖生态防护带；4.建立河道滤净化系统；5.底泥环保清淤（控制内源污染）。,在海拔1000米以上的生态修复区，在山高陡坡地带引导农民搬迁，封山育林。3年搬迁了2.2万农民。移民后，封山育林，恢复了生态植被，种植了适宜的水保林、经济林,1)建设生态清洁小流域,在人类活动最频繁生态治理区是对污水、垃圾、河道、厕所环境进行同步治理。村庄建设污水收集管线，建设不同类型污水处理设施，把再生水回用于生产、冲刷，还于河道，实现水的循环利用。,1)建设生态清洁小流域,1)建设生态清洁小流域,在生态保护区要对流域内的水源、河道进行封河育草等，坚持治河先治污，根治污水

11、入河，把还清水质作为主要目标，解决污水直接入库并将雨洪利用、涵养水源与安全防洪相结合。,2)建立河道滤净化系统,3)建立滨湖生态防护带；,建立滨湖生态防护带,4)建设人工湿地处理上游外来污水,在水库上游支流黑土洼建立万亩的稳定塘和人工湿地。把永定河上游的污水全部集中在这里，在稳定塘最少停留7天，经过停留，水变成了类水。污水污染物的削减效果：C O D 春季削减79，夏季削减62.6。,非点源污染源,生态缓冲系统（沟渠、塘、河网、农田）,湖泊、库、江、海,“生态屏障”,“达标”排放与循环利用,截留、富集、吸收、固定、提取（强化“汇”的功能）,污染源管理、治理（“源”的控制）,从2004年至今，经

12、过治理，官厅水库水质大为改善，目前下游三家店库区的水质基本满足了饮用水源水质要求。按照治理计划，2010年实现官厅水库地表水三类水体标准，三家店出库水质也将达到地表水二类水体标准，实现将官厅水库重新纳入包括饮用水在内的北京城市供水系统的目标。,二、农区面源污染连片整治的系统设计与技术集成,（一）点、线、面综合，发挥区域系统的整体功能,设计日处理能力3万吨的怀来京西洁源污水处理厂是水库上游重要的保障,案例1.官厅水库系统整治案例分为源头控制和流域污染治理两大环节，点：以源头控制为主 要对排放有毒有害污染物的污染源进行治理。对污染严重的企业实施关、停。加强对独立工业污染源的治理。还建设城市集中污水

13、处理工程。,线官厅水库跨越山西、河北、北京三个省市，其支流更是延伸到了内蒙古等地区，现有的条例和法规着重于地方的经济效益而忽视流域整体的效益，上下游之间保护水资源的责任不清楚。官厅水库的治理，也期待着政府能制定一个使流域上下游之间有明晰的职责、权力和利益的水资源开发与保护条例,面：要采取生态湿地、渗滤净化系统、灌区节水等生态措施，进一步提高流域的水生态环境水平。,.,（二）必须找到区域面源的污染瓶颈，提高治理功效,以解决区域性突出环境问题为目的，关键技术与工程为突破口,案例：官厅水库流域的“四项关键技术：官厅水库流域生态工程技术、官厅水库流域河道源水净化技术、库区水体净化与水华防治技术、水库底

14、泥污染控制的综合技术与生态处置技术。相配套的五个示范工程：黑土洼人工湿地工程、库滨带示范工程、底泥污染控制示范工程、河道源水渗滤净化示范工程源水净化技术示范工程作为我国主要农区，农业畜禽养殖有机废弃物的治理与污水治理则是农村环境污染防治的关键！,流域面积2565 km2,大理市主要饮用水源地苍山洱海国家级自然保护区和风景名胜区核心,大理市,洱源县,17个乡镇、170个行政自然村,农村人口64.35万人,农业人口占流域总人口78.19%,案例2：洱海流域农业污染控源减排技术集成与生态补偿模式,第一次全国污染源普查-大理州农业源普查技术报告,种植业污染物产排情况 肥料总施用量4880.507吨，折

15、纯氮、P2O5分别为58.42、70.39万吨畜禽养殖业污染物产排情况 30个规模化养殖场，1625个养殖专业户；年产污水约95000m3,建立养殖-种植一体化农业面源污染综合防治农作物氮磷减排的新型施肥技术开发与推广建立洱海流域农业生产补偿措施和补偿办法,对集成技术包括：洱海流域农业污染源的源头控制、过程阻断和末端治理技术已及农业生态补偿政策体系。治理的重点是污水、畜禽粪便,洱海流域农业污染控源减排技术集成,资源循环利用,资源循环利用,生态净化,资源节约,畜禽粪便污染治理,畜禽粪便污染治理：从源头控制控制污染物进入水体、大气,包括养殖业养殖、源头控制与治理技术控制污染物迁移转化途径，改变或切

16、断污染物传播途径,属于工程措施(见第四部分),污水治理农区面源污染的系统控制技术集成,（1）生产源头氮磷减排控制合理施肥保护性耕作与农田覆盖技术：包括免耕播种施肥、控制杂草、地表处理等；其它源头污染控制技术包括农田废弃物收集处理、生活污水要清洁化处理等；（2）农区控制污染物迁移转化的措施农田耕作管理方式农田生态景观建设：缓冲带、河道清理整治、充分利用农田周围的树篱、溪沟截蓄污染物利用湿地生态系统的控制功能,农区面源污染的系统控制技术集成（见3部分）,测土配方施肥总计减少施用尿素433.04吨、普钙1115吨，粮食平均增产4.5%，减少化肥使用，直接经济效益达到163万元。稻田养鱼技术减少化学和

17、农药使用5-6次，减少除草剂100g/亩，尿素18kg/亩，普钙40kg/亩，累计新增纯收入240元/亩采用发酵床养猪，节省饲料40-50g/头、节水80%-90%；增收50-80元/头（以100kg肉猪计算）；节约劳动力50%以上；饲养生猪2500头/年规模养殖场减少污染物5374吨/年牛粪-秸秆混种食用菌技术，消耗牛粪950吨，年产鲜菇100吨湿地修复后总氮去除率达30%，总磷去除率达40%,1）合理施肥 最基础的是推广配方施肥技术。有利于土壤养分的平衡供应，减少化肥的浪费，避免对土壤环境造成污染与传统施氮相比,在传统灌溉条件下“测土施氮”后，在2米的土体内氮素降低了84%；这表明测土施氮

18、能够很好降低硝态氮淋失。在保持作物相同产量的情况下，深施节肥的效果显著；碳铵的深施可提高利用率31%32%，尿素可提高5%12.7%。磷肥按照旱重水轻的原则集中施用，可以提高磷肥的利用率，减少对土壤的污染。,3.发挥区域系统的整体功能技术集成（1）生产源头氮磷减排控制：,其他措施还有增施有机肥、推广豆科绿肥、缓释肥，推行秸秆还田以及表、深、穴施相结合；常规肥与生物肥结合；无机与有机肥结合等施肥种类多元化技术；施用有机肥能够增加土壤有机质、土壤微生物，改善土壤结构，提高土壤的吸收容量，增加土壤胶体对重金属等有毒物质的吸附能力。,2）保护性耕作与农田覆盖技术：包括免耕播种施肥、控制杂草、地表处理等

19、；农田覆盖 比较成熟，试验表明冬季种植作物或覆盖作物可以使本年内硝态氮流失量下降75%,在后续几年内硝态氮流失量也大约降低50%（Gustafson）。等高线条带种植 水平梯田可以减少营养物流失56-92%；土壤流失94-95%；,3）其它源头污染控制技术农田废弃物收集处理。将化肥、农药、除草剂等农业投入品包装袋（瓶）和地膜、塑料等废弃物集中分类收集、处理。生活污水不得直接向河流、池塘、水渠、水库等水体排放，要清洁化处理。在有条件的地方应建立污水处理池。处理后的生活污水可作农田灌溉用水或直接排放。,（2）农区控制污染物迁移转化的措施1）农田耕作管理方式：少耕、免耕的耕作方法，控制农药、化肥的施

20、用量和施用方式等。农田径流产生量与农田耕作方式并无明显的相互关系，但农田泥沙和养分流失在传统耕作农田中明显高于免耕农田 坡耕地治理措施：耕作措施包括横坡耕作和等高植物篱技术。,节水灌溉技术：农田灌溉方式和灌溉量与养分、农药的流失的关系为喷灌淹灌沟灌。根据作物不同生长期的需水量不同来确定用水量的节水灌溉方式，不仅可以减少灌溉回归水的量，而且还可以提高水的利用率。节水灌溉措施如能与耐旱作物的品种匹配，则污染防治效果会更好。,2）农田生态景观建设：缓冲带在农田与水体之间增加湿地面积、或在坡耕地等高线种植植物篱笆、或建造植被缓冲带，将会有效控制坡耕地和平原农田非点源污染的形成，是控制地表径流的有效手段

21、。调查发现：氮在岸边植被带的截流率为89%，而在农田的截流率为8%，磷的截流率分别为80%和41%。,在污染源头与接纳的水体之间的“过度区”植树与种草，通过林草吸收与沉积,可截留地表及地下径流的污染物耕作的农田坡度最下端，如果有畜禽废弃物，其缓冲带应与粪便沉积物过滤池及人工湿地结合。缓冲带类型分为：草地带、植物篱、岸边缓冲带,坡耕地沿等高线种植缓冲草地带;可减少57%的土壤流失，47%的N、63%的P流失。已广泛采用植物篱：高坡度（20-25 度）农田，建立以控制径流污染为主的乔-灌-草及灌-草植物篱；中坡度（10-20 度）农田，建立兼顾控制径流污染和经济效益的乔-灌-草及灌-草、灌-灌植物

22、篱；低坡度（小于 10 度）农田，建立两种以上作物的混合植物篱，或单一作物植物篱。,混农林,生物篱,径流调控净化,水体岸边缓冲带（河溪沟谷沿岸的林或灌木林带）水道植草、水渠改造，减少N、P的流失和对下游的污染，一般农田截留率为 N 8%，P 41%，岸边植被为 N89%，P80%,生态河道,配套设施 建导流渠（管）、引水渠、沉沙池、滤网等配套设施，以便在雨季将坡地径流通过引入蓄水设施，不仅拦截营养物的流失，在旱季还可借助重力作用通过灌溉管道将蓄水设施中的径流雨水输送到特定区域灌农田。,生态沟渠,河道清理整治,河溪系统由水体、河岸带和河滩3部分组成。这种空间结构为鱼类、鸟类、昆虫、小型哺乳类动物

23、以及各种植物提供了良好的生存环境和迁移廊道还保留着丰富的人类历史文化痕迹。河溪生态系统是流域中最具生命力和变化的景观，,河道整治措施主要包括护岸工程、护床工程、河道清淤工程及其他辅助设施等河岸植被缓冲带由林草植被组成的，用来防地下水、污水排放和深层地下水带来的一些富营养化物质、沉染物进入河溪系统的缓冲区域。河岸植被缓冲带主要是在河道两侧，因地制宜的培育乔灌草控制进入河道的泥沙杂物，减少污染物对水质的影响,要充分利用农田周围的树篱、农田沟渠和缓冲带发挥其滞留、控制地表径流污染物迁移，净化农田尾水,水生植物处理系统：造价低、运行成本低，不会形成二次污染，提高经济效益在白洋淀，经测定有植被的290米

24、小水沟对地表径流总氮、总磷截留率为42%、65%；长有芦根区域分别为64%、92%,3）利用湿地生态系统的控制功能,湿地有着独特的吸附、降解去除水中多种污染物的功能：既有物理的作用，也有化学和生物的作用。物理作用主要是湿地的过滤、沉积和吸附；化学作用主要是湿地床中砾石及土壤对金属离子的化学沉淀与离子交换；生物作用包括微生物的降解、转化和植物的吸收。,人工湿地水生态系统，是利用人工水生态系统内土壤、植物和微生物等物理、化学、生物三重协同作用来去除或削减水中污染物的方法。人工湿地作为修复污水的新兴工艺在世界各地受到广泛重视和应用。,人工湿地特点是:人工湿地系统处理污水具有一系列的显著优点，适合不同

25、的处理规模：基建费用低廉，因地制宜，没有复杂的机械设备，易于运行维护与管理。人工湿地的主要材料如碎石、砂砾、煤渣、土壤等均可就近获得，处理系统依地势而建，污水可自流进入，无需额外动力，运行费用只有常规工艺的10%一50%。由于具有净化效果好、工艺设备简单、运转维护管理方便、能耗低、对负荷变化适应性强、工程基建和运行费用低、可实现废水的资源化等特点，正越来越多地得到人们的关注，地埋式处理装置(巢湖案例)但是需要土地面积大，也可能成为害虫的繁衍地（要考虑病虫害防治措施）,适于较大规模的农业面源污染处理。湿地适应农业面源不稳定特性此外，可为湿地生长的植物提供适当营养物，开发具有经济效益的产品；可开发

26、生态景观发展旅游业在欧美国家人工湿地处理村镇地区及小型社区的污水得到了广泛采用，取得了良好的效果。,（1）表面流湿地（Surface Flow Wetland SFW）：,1级池出水,2级池出水,3级池出水,下行池,上行池,（2）潜流式湿地（Subsurface Flow SSFW）：,潜流湿地的进水与植物,潜流湿地出水,潜流湿地出水池的鱼类,污水治理农区面源污染的系统控制技术集成,一级净化塘,二级净化塘,三级净化池,生态浮床,植草过滤带,生态浮床,生态湿地,湖滨带改造,退塘还湖建设工程,表系统各处理段出水水质变化,COD含量在一级生态塘和二级生态塘出水中的含量低于10 mg/L，均能达到GB

27、 3838-2002地表水环境质量标准类指标要求。,图各级处理对总氮去除率的贡献,各级处理对总磷去除率的贡献,各级处理对COD去除率的贡献,一级净化塘对氮磷的去除率较大，均超过40%，二级、三级净化塘对氮磷去除率贡献较差于一级净化塘,三、畜禽养殖有机废弃物的治理为什么畜禽养殖有机废弃物的资源化与能源化利用是控制农业面源污染突破口？1.畜禽粪便污染压力大我国是畜禽养殖大国，畜禽粪便和废物产生和排放量较大，每年产生量为17.3亿吨，是工业固体废物的2.7倍，大量畜禽粪便没有得到资源化利用。,导致水质污染、空气污染、致病因子污染、土壤污染与作物受害等。,一个规模化养殖场的排污量不亚于1个中型工业企业

28、的排污量一头牛产生的污水超过22人的生活废水,一头猪产生的废水相当于7人的生活废水。畜禽粪便年排放量达30多亿t,相当于工业固废的2倍以上。据环保部门对大型养殖场粪水的检测表明，COD超标5060倍，BOD超标7080倍，SS超标1220倍。,太阳能,降水,作物、林木、草秸秆、化肥,土壤、水体、大气等,动物（家畜、,家禽）,市场,育种,农药,不可再生能源,灌排水,肥料,石化燃料等,能量和物质,大量投入,废弃物污染,资源浪费、环境污染！,粪尿,资源化利用,达标排放,处理方法,制沼气,制肥料,制饲料,作食用菌原料,农业废弃物,粪便,秸秆,饲料,厌氧、好氧发酵(沼气、堆肥等),养殖场,农副产品加工,

29、农田,肥料、沼液等,替代节能,其他：健康安全食品生产,减排、低碳、循环、高效,节能（煤、石油）,太阳能（长流）充分利用,降水,作物、林木草、能源植物 秸秆等,土壤、水体、大气等,畜禽肉蛋奶,粪尿,市场,育种,农药,不可再生能源,灌排水,肥料,石化燃料等,能量和物质,大量外部投入,废弃物污染,减少降耗,资源能源化,节能、降耗资源化利用；减排、增效安全,节化肥及、水,可再生能源替代,减少农药用量,全部可再生能源可以提供目前全球能源需求的3078倍 水能 1倍 潮汐能 2倍 地热能 5倍 生物质能20倍 风能 200倍 太阳能 2850倍,太阳能,水能,潮汐能,地热能,生物质能,风能,全球可再生能源

30、潜力示意图,2.畜禽粪便等生物质的资源化、能源化利用潜力大：,养殖业废弃物的利用方式还是以直接还田的初步利用为主，直接还田占60%，而通过厌氧发酵制沼气及制商品有机肥各仅占24%，及14%。厌氧发酵和制商品肥的开发潜力十分巨大，我国养殖业中单牛粪一项，一年就可以得到干牛粪约1.4亿吨，如将这些牛粪量的一半作为沼气发酵原料，按较低水平计算，每千克干牛粪产生200升沼气，即可产生140亿米2的沼气，其热值约等于1400万吨原煤。,3.废弃物资源化与能源化利用也是低碳农业、绿色农业的发展基础 使用沼气可以减少对薪柴及化石燃料和电能的消耗，减少温室气体的排放。沼渣可以代替常规化肥，减少化肥中温室效力相

31、当于CO2约300倍的氧化亚氮N2O的排放。还能减少烟雾和粪便污染,微生物污染,土壤重金属污染,水污染,大气污染,畜 禽养殖业,4.控制畜禽粪便污染技术,从源头控制控制污染物进入水体、大气最有效；包括养殖业源头控制与治理技术控制污染物迁移转化途径，改变或切断污染物传播途径,属于工程措施产业转型：通过种植业、养殖业与农副产品加工有机结合，实现农业生态系统良性循环，发展循环经济的农业。,（1）基本原则遵循畜禽养殖业污染防治技术规范提倡畜禽养殖业的清洁生产的技术路线:容量化控制资源化能源化利用（核心）减量化处置无害化处理生态化发展,（2）从源头控制控制污染物进入水体、大气最有效包括通过优化饲料配方、

32、提高饲养技术、改进圈舍结构和清粪工艺等措施减少养殖污染物产生量和处理量,生物发酵床养猪,从源头控制控制污染物进入水体、大气,包括养殖业源头控制与治理技术,畜禽粪便常用的污染控制技术：主要有厌氧发酵（沼气），好氧堆肥、微生物堆肥（包括干燥与除臭等）。（可分为集约化规模化与农户分散型两类）分散型利用模式,目前养殖企业提倡推行推行“中常规模、多点分散”养殖模式：防止病患,减少子死亡率；缓解粪尿污水集中污染。减低能耗：选择适合的地段建场,圈舍采用保暖性能好的墙体,设计冬暖夏凉的绿色圈舍,发展太阳能猪舍建筑；使用节能高效的风机、湿帘、笼具（禽用）等举措措施；采用机械化豢养工具；选用高性能车辆,提高车辆保

33、（降）温能力等；推广青粗饲料替代部分精料（猪）；改进饮水设备,减少水的泄漏；减少排放：畜禽粪便加工成有机肥,或进一步制成沼气利用；污水处理还田。,（3）控制污染物迁移转化途径粪污综合利用和处理，改变或切断污染物传播途径,属于工程措施农牧复合，养殖区周边有足够的可以消纳粪污的农田固体粪污制造有机肥，废水经处理后还田利用（最佳施用量！）没有充足土地消纳利用粪污时，应建设区域性有机肥厂或处理（处置）,沼气示意图,能量植物,农作物秸秆和畜禽粪便生产沼气,反应器,后发酵罐,沼气储罐,发电供热,1)畜禽粪便的厌氧发酵技术,水体污染,居住环境,变劣,生活,污水排放,分散,养殖排放,集约化养殖,畜禽粪排放,水

34、体污染,农田污染,空气污染,户用沼气,沼气工程,沼气,沼液,沼渣,沼气,使用一次能源,生物质燃烧,CO2,排放,生活用能,有机肥施用,生产利用,发电、农产品加工,空气污染,超量化肥施用,对农产品品质影响,阻断,阻断,阻,断,阻,断,减少,水体污染,居住环境,变劣,生活,污水排放,分散,养殖排放,集约化养殖,畜禽粪排放,水体污染,农田污染,空气污染,户用沼气,沼气工程,沼气,沼液,沼渣,沼气,使用一次能源,生物质燃烧,CO2,排放,生活用能,有机肥施用,生产利用,发电、农产品加工,空气污染,超量化肥施用,对农产品品质影响,阻断,阻断,阻,断,阻,断,减少,户用沼气发酵系统：农户沼气池,沼气综合利

35、用，建设生态家园,四位一体生态温室,奶牛场养殖废水无害化处理与农田循环利用技术示范工程,6个1m3的污水预沉池、70m长生态净化沟、4个3.5m3的初级厌氧池、1个20m3（长宽深4m2.5m2m）的主厌氧池,养殖,沼气,种植,果菜,大中型沼气工程,厌氧发酵利用比例最高的生猪粪便，其次为家禽粪便，奶牛和肉牛相近，但比例都相对较低。南方地区厌氧发酵和制商品肥的粪便利用比例都要高于北方地区。,沼气发展的障碍与技术对策,施工质量和病池问题：由于施工时技术、材料等把关不严，造成一些池子未经使用就漏水、漏气或使用一段时间后漏水、漏气；发酵原料问题：因畜禽粪便不足，投入了过多秸秆类原料结壳而导致产气不足，

36、无法正常使用，最终闲置。投料时没有考虑各种发酵物料的比例，或投入一些不利于厌氧细菌活动的物质而使发酵受到抑制、酸化（沼气发酵适宜的酸碱度为PH7.5-8之间），导致沼气池产气少或不产气；,不要向池内投入下列有害物质：各种剧毒农药特别是有机杀菌剂、抗生素、驱虫剂等；重金属化合物，含有毒性物质的工业废水、盐类；刚消过毒的禽畜粪便；喷洒了农药的作物茎叶；能做土农药的各种植物，如、苦皮藤、桃树叶、百部、马钱子果等；油菜秆、葱、蒜、辣椒、韭菜、萝卜等作物秸秆；电石、肥皂水、洗衣水、洗澡水等。如果发生沼气细菌中毒现象，应将池内发酵料液取出一半，再投入一半新料，使之正常产气。,规划布局问题:户用庭院沼气的布

37、局和规划不合理，不能避开树木，不能有效利用阳光，导致沼气池使用困难，无法正常越冬。大中型沼气装置缺乏管道配套影响沼气利用产业链接与市场变化：畜禽价格市场波动，加之疫病等方面的问题，每年都有一批农户建池后放弃养殖，导致沼气池使用一段时间后无发酵原料而闲置；,越冬问题:冬季寒冷地区，庭院沼气池未采取防寒保温措施，池内温度低，造成病态池的出现，最终闲置或报废。要采取“池内增温，池外保温”，“吃饱肚子，盖暖被子”安全问题：必须了解和掌握安全发酵、安全运行、安全使用常识，避免引发事故（火灾、中毒）,大中型沼气池部分沼气利用率很低，大部分放空，大量优质能源白白浪费，而且增加了大气中温室气体排放。（二氧化碳

38、1，甲烷21）要充分利用沼气,主要途径是向周边农户集中供气、供热、发电等工业化应用。政府给予适当补贴，提高沼气工程产气率和沼气利用率，可以有效地提高沼气工程的经济效益是成功的经验。,种植废物、生活垃圾、养殖废物,2)畜禽粪便肥料化、无害化处置,2)畜禽粪便肥料化、无害化处置,农户双室堆沤肥技术,农户堆沤肥技术-双室堆沤肥系统,以粪便和农田废物为原料，采用复合菌剂接种技术，堆制活性固态肥和液态肥,但是有机肥相对于化学肥料，存在效养分含量较低，肥效较慢，体积大，用工多的问题，对于现代化农业而言，不能满足农作物迅速生长及高产出的养分需求。因此，加大有机肥源的积造管理与产业化开发，发展商品有机肥 目前

39、制商品肥利用比率高的省份，多是经济发达，市场化程度高的地区，如上海、北京、广东、福建等省份，这是由于这些地区市场化程度高，经济活跃，商品肥的销售渠道畅通，在一起程度上也推动了粪便制商品肥的利用。,堆肥：,二次晾晒,二次分选,预处理,粗堆肥产品,复合肥生产工艺,堆粪发酵池建设,牛粪-秸秆混种双孢菇技术,控制污染物迁移转化途径粪污综合利用和处理，改变或切断污染物传播途径,农作物秸秆和畜禽粪便等混合生物发酵技术示范工程,发酵产物测试结果,发酵后产物符合有机肥料（NY525-2002）要求,按发酵周期40天计算，示范工程年处理有机固体废弃物能力为5000t。,收集运输,堆放晾晒,分拣破碎,一次发酵,二

40、次发酵,堆肥产品,复合肥晾晒 Dry manure,复合肥厂全景图,复合肥专用造粒机,海拉尔哈达生物有机肥厂于2005年开始兴建，2007年5月建成。建厂投资500万元（不考虑土地费用），与美国生态环保投资公司合资进行联营生产，设计生产能力1万吨，目前实际年生产量5000吨。散肥的成本在800元/吨。粒状有机肥成本小计1200元。生产有机小麦，加工有机面粉，以高于普通面粉的价格向高端市场，,据相关资料显示，1995-2004年，我国化肥用量由3595万吨(纯养分)发展到4636.8万吨，增加了22.5；而粮食产量由4650亿千克只增加到4697亿千克，增加了1.0，化肥的施用量与粮食的增长能力

41、之间出现严重失衡，,中国适宜的有机肥与化肥施用比例是：一般田50%比50%，高产田40%比60%，低产田60%比40%。在保证有机肥质量的基础上，大幅度增加有机肥的数量，与化肥形成1：1的施用比例，实现合理的施肥策略今后我国的有机肥发展应以作物秸秆与畜禽粪便的利用为主，并努力恢复工农业垃圾与污水的利用。,目前美国等西方国家有机肥料已占到肥料总用量近50。而我国却只占10%都不到，若有机肥料能占到化肥使用量的20，其市场容量将达到2800万吨，市场广阔 据业内人士分析，中国有机肥的市场需求将达到1400万吨/年。未来10年内，中国有机肥生产将呈连年上升趋势。,堆肥的关键问题,水分含量不协同发酵不

42、同废物降解性能差异导致不协同发酵致病菌堆体空隙性差，堆肥产物物理性状差,四、倡导农业循环经济是控制农业面源污染的产业平台 农业循环经济通过种植业、养殖业与农产品加工的有机结合，促进农业生态系统物质的良性循环的清洁生产和绿色农业产业发展，这也是控制畜禽粪便污染途径之三,（一）发展农业循环经济的意义发展循环经济可通过不同产业及工艺流程间的耦合链接及资源共享，为废弃物找到下游的“分解者”把经济活动组织成一个“资源产品再生资源”、及能量多级传递的流程，可以实现能量的高效利用、物质的再生循环和分层利用并达到变污染负效益为资源正效益的节能减排目的。利于发展无公害农产品、绿色食品、有机食品促进农村城市化及其

43、农业的产业化,解决了农业可持续发展的问题是发展低碳农业的产业平台,（二）农户生态循环经济模式,1、以沼气为纽带的循环模式“作物-畜禽-沼气-作物”“作物-畜禽-沼气-鱼-作物”“林草-牧-沼-肥-林草”2、非沼气循环模式“作物-畜禽鱼-作物”“猪-鱼-菜”模,南方猪沼果,四位一体模式,2.农场型循环经济模式：天津凯润食用菌基地水产、奶牛养殖为主业，形成：牛粪、鱼塘底泥、农作物秸秆食用菌种植食用菌肥料、沼液、沼渣鱼虾养殖、花卉、蔬菜种植构建废弃物零排放，绿色农产品生产的农业循环经济系统,3.产业化模式 通过种养业上下游产业链接、废弃物资源化、能源化的处理利用工程建设，实现农业生态系统内的物质良性

44、循环、能量多级传递高效利用，达到节能减排甚至废弃物的“零排放”。重点是养殖业污水处理利用和粪便厌氧发酵、堆肥及生产商品有机肥，安全农产品生产等。,案例1.海林农场,黑龙江省海林农场距牡丹江市78公里农场总人口5912人下辖3个管理区及甜菊糖有限责任公司、粮油加工厂、海林机械制造3个股份制企业等种植业与养殖业为主：粮豆年平均播种面积10.6万亩；养殖业发达：除有6000头猪以上养殖场8个外还有上万头奶牛，年产鲜奶3.5万吨；面粉0.4万吨、饲料0.5万吨；甜菊糖甙系列产品200吨。人均纯收入14120元,2004年底大牲畜产生粪便524万吨，尿707万吨；有害气体大量排出、牛粪堆放占用大量耕地、

45、沟溏，面源污染越来越突出，造成一定的土地资源浪费和水源和土壤的污染；特别是雨水冲刷后，对周围地表水和地下水及周围土壤的的污染影响职工生活。,重点工程是大中型厌氧发酵设施建设以沼气工程为纽带，连接了畜牧业、农业、种植业（绿色蔬菜、有机水稻）、生产与生活用气。利用甜叶菊加工厂产生工业温度较高的废水进行增温技术改造，取得了很好效果，既保证沼气工程的冬季低温下运行，又解决了甜叶菊加工厂工业废水的达标排放问题，实现了清洁生产。节约了污水处理所需要几百万元的支出。环境友好,农场将沼气站每年产出的沼渣肥、沼液肥用来种植有机青贮和有机水稻及蔬菜，有机青贮用来饲喂奶牛，排出的粪用来生产沼气和，有机肥，来发展有机

46、农业，真正形成了比较完整的循环经济链。该场计划建设200座温室大棚生产有机蔬菜。所产沼渣一部分用于蔬菜基地绿色生产,效益分析“三低两高”低能耗：其中2座沼气站，年节约原煤500吨左右同时每年可减少二氧化碳排放量2600吨、二氧化硫排放量24吨、粉尘排放量15吨。低污染：避免牛粪堆积和有害气体（如甲烷等）排放造成的对河流、大气的污染，使面源污染得到有效的控制。解除了长期以来牛场粪便对环境影响及散发的恶臭。改善农场职工生产生活条件。,低排放，资源节约：将农场甜菊糖有限责任公司生产排放的中温污水通过送到沼气站。即解决了工厂的排污和冬季沼气池保温问题，又增加了生产沼气的原料。少缴纳部分排污罚款。高质量

47、：食品安全:施用沼渣、沼液种植水稻单产与施用化肥的大米基本持平，但色泽、口感等均优于普通大米。售价比普通大米高高效益：经济效益明显高值农业,绿色饲料种植基地（苜蓿、青储玉米等）,牛饮水,绿色、有机奶（正在申报）,粗纤维（牛舍垫草）,奶牛环境友好资源节约循环,固液一次分离,好氧堆肥,固液二次分离,水循环利用（泵冲水）,固体物,液体,案例2：天津嘉里禾奶牛场,绿色饲料种植基地（苜蓿、青储玉米等）,牛饮水,绿色、有机奶（正在申报）,粗纤维（牛舍垫草）,奶牛低碳绿色循环,固液一次分离,好氧堆肥,固液二次分离,液体厌氧发酵,沼液,水循环利用（泵冲水）,固体物,液体,沼气（节能低碳）,蔗田农田,甘蔗加工,

48、蔗渣,热电联产燃烧发电节能,蔗糖,碎粒板加工、造纸,市场,废糖蜜,酒精,废液,滤泥,生物有机肥,厌氧发酵,减排低碳,案例3：蔗糖生产加工循环经济示意图,集水池与三级氧化塘,农田、鱼塘,（三）发展农业循环经济思路,循环经济产业链构建：,1.产品链的构建：形成主导产业明确，产业多样化的产业结构布局：峄城：石榴（平台）石榴、石榴酒、石榴茶、石榴带景观旅游、石榴庭院休闲观光游、石榴皮化学品开发2.废物链的产业化开发：废物链中主要考虑有综合利用价值的废物的资源化，通过对废物处置,减少环境风险3.水生态链：包括企业内部或外部水的梯级利用、区域水的供给和集中处理以及污水处理后的回用。减少新鲜水的使用和污水的

49、排放。4.能源生态链：包括能源的梯级利用、余热综合利用以及废物的能源化。通过能量的多级传递与充分利用，以减少能源的消耗和热污染。5.信息技术链：通过信息，畅通市场，优化物质和能量的流动从而减少资源的消耗和废弃物的最终排放，提高经济效益。,文化广场照明、生产用能、生产用电,甜菊糖厂,养牛场绿色牛奶废水、粪,大型中温发酵装置（生物质能）,沼渣沼液,氧化塘,无公害及绿色水稲、蔬菜、甜菊等,绿地，良好生态环境,中水利用,保护湿地,市场(绿色粮、奶、甜菊糖等),热废液（减排控污）,生活用能,（四）循环经济构建优先考虑到问题壮大产品链，首先要进行规模化的种植还要大力发展加工增值企业，农业产业化的进度和产业

50、调整是发展循环经济的前提。要通过产业集群发展，也有益于水生态链和能源生态链的区域共享，减少企业新鲜水资源和能源的消耗及污染物的排放，降低基础设施成本。产业链接口技术及废弃物资源化产业化的技术突破，是目前发展循环经济的关键,五、小结1农业面源污染连片综合整治技术与农村的社会、经济、环境系统成为一个有机的整体,影响到系统的总体发展。,必须从大系统的层面进行总体考虑与安排,在系统环境效益、经济效益和社会效益协调比例下考核面源污染控制技术的优劣及每项面源污染控制技术的长期适应性,2.作为人工生态系统,其行政和技术的管理对系统的长效运行有着决定性的影响,因此,研究与技术相匹配的法律、法规、制度、宣传教育