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生物技术在畜禽粪污处理与资源化利用方面的应用

主办单位: 中国科学院老科协
承办单位:生态环境中心分会
举办时间:2019-07-05       【字号: 访问量:

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简介
主持人致辞
主旨报告
讨论与交流
主要专家简介:
  1.                刘全友(主持人): 中科院生态中心副研究员,生态分会理事长;
  2.                白志辉(主旨报告人): 中国科学院生态环境研究中心研究员,博士,博士生导师。研究方向:环境生物工程与微生物生态学;研究领域主要包括生物质废弃物和高浓度有机废水的资源化利用技术研究,环境多介质复合污染生物修复技术研究,环境污染修复过程中的微生物生态调控及分子生态学机制研究。承担了国家科技重大专项、国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国科学院和地方政府的科研任务多项,也为多家企业提供技术服务。
  3. (以下按姓氏笔画排列)
  4.                王贵海: 中科院原生命科学与生物技术局局长,研究员
  5.                刘雨佳:北京中交环保公司  高工  总经理
  6.                孙飞翔:环保部规划设计研究院  副研究员
  7.                李祖明: 北京联合大学  教授
  8.                何远光: 中科院老科协执行理事长
  9.                姚文初: 农业与农村部规划设计研究院  高工
  10.                贺兆旗: 中科院生态中心  研究员 生态环境分会 会员
  11.                桂文庄: 中科院老科协副理事长,原高技术研究与发展局局长
  12.                徐圣君(主旨报告): 中科院生态中心  副研究员
  13.                黄德济: 原生态环境中心分会理事长
  14.                盛学斌: 中科院生态中心  研究员 生态环境分会 会员
展开

【简介】

 

畜禽养殖业是我国农业和农村经济的重要组成部分,畜禽养殖业大力发展所带来的环境污染问题日益严重,不仅影响经济发展, 而且还危及生态安全,已成为人们普遍关注的社会问题。畜禽养殖场产生的粪便和污水造成地表水、地下水、土壤和环境空气的严重污染,直接影响了人们的身体健康和正常生产生活。畜禽养殖场未经处理的高浓度有机废水直接排入或随雨水冲刷进入江河湖库,大量消耗水体中的溶解氧,使水体变黑发臭,严重者导致鱼塘及河流丧失使用功能。养殖污水长时间渗入地下,使地下水中的硝态氮或亚硝态氮浓度增高,有毒成分增多,导致水质恶化,同时危及周边生活用水水质。高浓度污水还可导致土壤孔隙堵塞,造成土壤透气、透水性下降及板结、盐化,严重降低土壤质量,甚至伤害农作物,造成减产和死亡。因此,如何科学地处理畜禽养殖业粪污污染是当前养殖管理者亟待解决的问题。 

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【主持人致辞】

 

刘全友:各位领导、各位专家、各位同事大家上午好!今天沙龙的主题是“生物技术在畜禽粪污处理与资源化利用方面的应用”。在开始之前,我先说两点:一是原计划中心领导庄续亮研究员要来参加活动,主旨报告人为徐圣君研究员,但由于有其他重要活动,他们均不能参加此活动,在此特向大家表示歉意,并邀请白志辉研究员来作主旨报告。二是今天有幸请到了院老科协领导、环境部、农业部规划院领导、高等院校教授、以及企业领导及专家指导此活动,在此我们表示诚挚的欢迎和感谢!

如何科学地处理畜禽养殖业粪污是当前养殖管理者、政府以及科技界亟待解决的问题。

国内外中小型及规模化畜禽养殖场现行的主要清粪工艺有水冲粪、水泡粪和干清粪工艺,即多为物理法为主。以养猪业为代表的畜禽养殖废水具有排放量大、冲击负荷大,固液混杂,有机质浓度高,含氮量高,碳氮比失调,处理难度大等特点。

而针对我国规模化养殖场来说,近些年来大多采用固液分离—厌氧发酵—好氧曝气传统三段式工业处理模式处理养殖废水,即理、化并用技术。该处理模式具有占地小、季节适应性强以及可产出部分能源气体(沼气)等优点。但同时也存在投入、运行成本高,有机物和氮的去除不彻底,除磷工艺缺乏等缺点。随着《畜禽养殖业污染物排放标准》(征求意见稿)的逐步落实,现行的畜禽养殖废水处理工艺大多已无法满足新标准的排放要求。

当前,根据科技的发展及要求,中科院生态环境研究中心团队通过菌种培养等技术,逐渐形成了“农业种、养、加废弃物高值化利用”的技术思路。即物、化、生集成技术模式。从源头上减控养殖粪污中污染物向环境中的排放量;通过施加纤维素降解菌、多粘类芽孢杆菌以及类球红细菌等植物促生菌强化秸秆、畜禽粪便和废水中有机质、氮、磷等“污染物”进行高效生物转化,为农作物的生长提供必需的养分,提高农作物的产量;养殖粪污中的营养物质经过处理加工成生物有机肥、植物促生菌剂和水体修复剂等产品,实现综合利用,且具有在大型养殖场试验成功的案例。

下面有请白志辉研究员作报告,大家欢迎!

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【主旨报告】

 

白志辉:生物技术在畜禽粪污处理与资源化利用方面的应用

非常感谢老科协给我们这个机会。现跟各位老师汇报一下我们最近的研究思路和科研进展,希望给予指点。

今天主要汇报四个方面的内容,首先介绍背景情况。近些年来,咱们国家对环保问题越来越重视,尤其是习总书记提出生态文明建设,讲绿水青山,绿色发展成为我国重要国策。从2013年以来,国家出台了系列的污染治理的行动方案,包括水十条、土十条、气十条,标志着国家对于环境保护工作的重视程度。从国家层面、社会层面也都越来越重视,也是在发展阶段,问题特别突出。

因为这个题目主要是畜禽养殖方面的污染治理,或者废弃物的资源化利用,国家和地方都相应出台了很多措施。因污染确实比较大,到目前为止,把很多污染难以治理的小型企业关停了。但还有一些规模比较大,可以做规范化治理的还保留着,新增养殖场相对来说更规范了一些,也是因为前期有一些技术的研发和政策的铺垫。但目前还是存量的问题。

畜禽养殖的问题,对水污染影响比较大。流域的水污染也是做了很多年,包括国家科技方面的重大专项,对污染的情况做了很好的总结,现在基本上都是收尾阶段了。因为面源污染,实际上是流域污染的一个最重要的来源。点源,基本上管理的越来越到位了,但面源,仍然是压力巨大。

面源污染主要是不太好管理,技术方面,相对来说还有一些欠缺。 像畜禽养殖,这对农业面源贡献比较大的,每年畜禽粪污有30多亿吨的产出量。

另外,农业污染还有一些农产品加工的高浓度的废水、废渣之类的,实际上完全是放错了地方的资源。因为这个作为污染物来处理,它浓度都特别大,成本特别高,很难把它处理达标排放,这里有很多的氮、磷以及有机质资源。在这方面,还是以资源化利用为主比较好。

现在对养殖粪污的处理技术做一个简要的介绍。

像日本,欧美的一些国家,他们相对来说管理规范一些,沼气发酵、农用这些方面相对做的比较好。包括德国,相当于沼气发酵完了,剩下的废弃物作为农业应用,生态农业也做得比较好。但我国的规模实在是太大了,小型的养殖场,就不怎么处理就直接排放,而现在基本都关停了,这是管理方面的一个进步。

但大型养殖场,由于在建设期,没有考虑到环境容量,目前还是以污染治理的方式来进行粪污的处理。

我国现行的行业标准,畜禽养殖方面的污水排放标准,COD为400mg/L,氨氮为80mg/L,实际上这个排放标准太松了。但即便这么松,达标也很难。目前他们能承受的价格,一吨污水5到50元,达到现行标准就比较难。那么,达标后的废水污染程度还是很严重的,其污染物浓度都比城市的生活污水不经过处理直接排放的浓度还高。所以,即将出台的新标准提高了,相对地表水来讲,还是污染浓度太高,COD、氨氮、总磷都是这个指标,即便提高了标准,还是比地表水高得多,实属严重污染。

所以,达标排放的这个方案,实际上也是一个没办法的办法,比起不处理,起码90%以上的污染物能去除掉了。达标排放的思路,只能说是一个临时的措施,就是技术模式问题,即治理思路要转变。

目前,畜禽养殖行业的技术需求这个环节,主要是因为粪污里的氮磷以及有机物浓度很大,包括排放量也很大。处理成本高,得不偿失。那么,这个农业过程,也是生态农业,这些都是很好的肥料。但以前规模小的时候,实际上满足不了土地对肥料的需求,显得没有什么污染,就当作为简单的堆肥使用就行了。

但目前,养殖的规模太大,污染物排放特别集中,当时建厂的时候,也没有涉及到周边环境的容量问题,或者考虑的不周全,所以,必须做一个治理。但在治理过程中,我们还是想着让这些污染物,或者营养物,通过技术改变,还是能让它尽量的循环起来,用于农业或者是林业,把这些营养资源利用起来,也就替代这个污染达标排放的思路了。

从整体上来讲,我国的农田,包括林、草,这些氮磷的需求,对于一定的土地面积,是完全可以消纳这些养殖排放的营养物的,只是结构不合理罢了。

在结构不合理的情况下,相对来说,资源化技术还是不能满足需求的。现在,我们在农业的种、养、加的废弃物资源化利用方面,已开展了很多年,也得到了国家很多项目的支持。

这个主要还是从一些功能菌剂、做肥料、肥料应用等几个方面来开展工作。源头,主要是以生物技术为主,咱们院重点实验室,把这个废弃物通过生物转化来变成更适合应用的一些产品,主要是筛选很多植物促生菌,微生物肥料的功能菌,帮助植物吸收利用这些养分。

然后,我们也用这些废弃物,做了一些其它方面的环境修复的微生物菌剂,包括农药的分解,水产养殖改善这些菌剂,尽量的把废弃物转化成相对功能强一点的,或者说应用价值高一点的产品,可能对这些废弃物在有限的环境容量范围内,往更广阔的区域使用,这些污染物的消纳,就会有足够的空间。

技术模式的一种,就是我们用的异位发酵床,配合养殖场,把粪污用发酵床的方式,相当于集约化的有机肥,消纳更多一些,少用填料,多消纳废弃物,这种模式是我们在生物技术方面的一个改良,主要还是把功能,就是对植物生长,或者是粪污分解转化,功能比较强的一些微生物的制剂,应用到发酵过程中,并提高这个发酵的效率。

另一方面,液体的废弃物,废水,浓度很高,基本上发酵床还是以高浓度或者说这个类似于固体的这种工业分离以后,更高浓度的废水消纳更好,这是农业部基本定型的。首先是要有一个沼气发酵,发酵后,起码是利用一些碳源作为清洁能源,然后粪污里的病源微生物,有害的东西分解一些,有机物少了一些。但氮磷基本上大部分在里头,直接排放肯定是不允许的,我们采取了一些湿地的技术,就是用这些沼液废水种水生植物,包括目前做得比较多的是绿狐尾藻。我们和亚热带生态研究所一起做的,这个绿狐尾藻生长的特别快,能耐受高氨氮浓度。一般的植物,耐受性很差的生长得不好,而绿狐尾藻对氨氮的耐受性很好,它生长量特别大。在这种实际系统里,相当于它的生物量,以蛋白质来算,一亩绿狐尾藻,每年的产量相当于种玉米蛋白质产量的10倍。所以它对氨氮的吸收利用是很有优势的植物,这个绿狐尾藻也是可以作饲料开发的。

因为湿地系统的水还是要排放的,为了让它达标排放,如果空间有限的话,还是要把这个污染物尽量多的给它去除。所以,我们又研发了一种叫绿狐尾藻+生物膜的强化型湿地模式,水体表面有绿狐尾藻的生长,水里还有微生物的一些强化,这样对污染物的去除,有更好的帮助。

经湿地处理以后,可以达到地表水的,接近地表水的这个排放水质,便有了水的使用功能,这是刚才介绍的绿狐尾藻+微生物膜的技术。

现在对异位发酵床作详细的介绍。我们主要也是用了一些功能菌剂,包括一些芽孢杆菌,它在发酵阶段,对发酵能力的提升和污染物的降解,也起到相互促进的作用。污染物降解得快,提升也高,这种芽孢杆菌在六七十度的时候还可以非常活跃的在发酵床里代谢,这是它在发酵床的优势。

在此病源微生物、大肠杆菌、草籽这些会死掉。但芽孢杆菌这些还很活跃,这是发酵床强化的一个方面。我们筛选的植物促生菌,简单说就是帮助植物生长的菌,提高氮磷的吸收,还有一些植物的激素,植物促生菌,有很多方面的功能,这都是有专利的菌。

这相当于是介绍的狐尾藻系统处理的养殖废水,包括这些养殖废水,以及一些现在工业化处理的尾水达标排放,实际上达标排放的污染物浓度依然很高,再用湿地系统深度净化,达到地表水的要求,这里处理的指标,对氨氮的去除有很好的提升作用,在这个过程中,生物量相对其它植物来讲还是很大,就是说对这个营养物的利用能力比较高。

在这个系统里,生物强化这块,主要是用一些功能微生物菌剂来强化系统,比如说农产品加工的废水,来作为它的生产原料,也是消纳这个污染物的同时,生产了一些环境友好的产品,这些菌剂又反过来强化污染物的转化,也是另外的一个废弃物,或者说是废水资源化的思路。

这是一些用功能微生物菌剂添加到发酵过的畜禽粪污,或者含有生物质废弃物的发酵系统里。这个微生物肥料的产品,还是都符合农业部的这些产品的质量要求的,而且功能性比较好。

徐圣君博士以前在长沙做过用植物促生菌的菌剂来处理茶园的实验。提高茶叶的品质或产量的同时,还有在农田土壤里,对污染物的排放有一个非常好的控制。后面还有其它的实验结果,这些功能菌剂,在水产养殖方面也有一些使用。因为资源化的产品,使用面儿越广,废弃物的资源化利用才有出路。所以,我们也是从微生物制剂的产品方面研发。水产养殖过程中,水质是影响水产品产量、品质的一个非常重要的指标。但养殖池塘里的水质,也是因为投放的饲料、水生动物的粪便,引起的富营养化很明显,通过菌剂的改善,对于水产养殖也有一个很好的提升与用途。

以前,在大港油田,用废弃物生产的微生物产品,用于石油污染土壤的修复。大港油田不仅仅是石油污染,而且还是盐碱地。当时是863项目,本来设计的是用植物、微生物联合修复的石油污染土壤,但它盐碱很重,植物不能生长。所以,用微生物制剂,提高石油分解的过程中,也把盐碱地改良了,也做了生物技术方面的一些应用。说明了石油污染土壤的修复,用微生物的方法并不难,效果还挺好,但盐碱地的改良,时间花了很长。

在茶园里用微生物肥料,对土壤的污染排放控制,像南方,用氮肥以后,下雨有淋湿,把农田的面源污染淋湿到水体里,富营养化了。那么,还有温室气体来替代化肥,就会得到很好的控制。这不仅是农产品品质和产量的提升,经济效应、环境效益也得到显著提升。

在狐尾藻做饲料工作这方面,目前也有比较好的前景。

下面讲的是畜禽养殖污水应用技术的情况,第一个模式,高浓度的污水常规生物处理系统,目前用得比较多的,沼气发酵完了以后,沼液通过AO工艺也好,或者一些比较长的工艺路线,做到达标排放。但实际上污染还是太重,处理的成本太高。即后面的这个模式,尽量的使这些营养物作为资源化回收,即沼液和狐尾藻的一个模式。

再一个,因为种狐尾藻的湿地系统,还是要有土地面积的,面积小了,排放过于集中,狐尾藻的系统也消纳不了。消纳不了的话,第三个模式,折中一下,把常规的污水处理系统和这个资源化的技术在这个有条件的地方进行组合,即按一万头猪的承载量规模来做概算,也是很多企业一直在推广、使用的一些养殖污染治理的技术。

过程中,对一些造价、成本进行核算,这是三种模式的情况。因地制宜,有土地,有环境容量,它资源化利用率就高一些。如没有地方,那就处理得让它尽量达标好了。

介绍一些典型的案例。这是相当于是狐尾藻和微生物膜的生态湿地相结合,一个是让它能水质改善,再一个是能回收一些狐尾藻饲料化的一些产品,这种折中的方法,进水出水的效果还是比较显著的,达标是肯定没有问题。但是,土地资源有限的情况下,它离地表水的标准还有一定距离。

用狐尾藻和生物膜系统,除了养殖废水,还有河道治理也有应用。河道水体的污染程度要比养殖废水低得多。所以,对水的改善,效果应该更好一些,从劣V类提高到Ⅲ类Ⅳ类,都能实现。

这些已获如中国科学院科研团队科技成果转化奖一等奖,北京市科学技术奖一等奖等。

大型的示范工程,是在中科院有一个农业环境监测站,和当地企业一起做的。在金井流域,整个一个小流域的治理,养殖、农产品加工、种植,治理强度还蛮高,然后污染物的排放,点源面源都有。

在这个流域治理过程中,包括了养殖的这些粪污的消纳,也包括了农产品加工的废水和废弃物的一些资源化。也包括农业的种植模式的改善,也是把这些废弃物的微生物肥料的产品,在种植过程中,进行一些推广应用,从源头,可以消减面源的一些排放,有一个很好的消减率,实际上面源污染控制,从源头减排,还是最关键的环节。

通过前面介绍工作,也启发了后面解决农业或养殖污染问题,做一些思考。这个思路,也跟目前咱们国家,包括农业部、环保部,推行的政策都是非常吻合的。

现在农业部也有粪污、做肥料方面的一些试点,因为粪污治理是个临时措施。做肥料这个片子上没有介绍肥料应用,环境方面的数据也没有弄上来。南方的茶园、农田土壤里,往水体里输送流失的氮源污染。北方,更明显的污染是雾霾,农业对雾霾的贡献也很大。在北方,一个是养殖业会排放大量氨气。再一个,北方的农田偏碱性,尤其是氮肥,目前咱们这个种植模式,全靠使用化肥,化肥用量比较大,氮肥用下去,氨氮排放量特别大。因为北方相对来说降雨少,流失到地表水没有那么多,相当于氨的排放,即雾霾的二次成因,它贡献了一半。因为氨在空气里是碱性气体,然后尾气、化石燃料燃烧的这些酸性气体在空气里就发生中和反应,反应以后形成盐,盐粒,PM2.5的小颗粒物。所以农业系统的氨排放也非常的受重视。现在我们要考虑一个是畜禽养殖粪便转化过程中,尽量的让氨能回收,少排放。再一个,它生产的生物肥料,替代一部分化肥使用,这个结果也有了,还没有发表文章。它对化肥使用氨的排放削减量可达60%到80%程度。目前,生物肥料,甚至是有机肥也有很好的作用,在环境效益方面,它有相对优势。

目前,我们生态中心主任欧阳也在做这个,他们提供的理论对国家生态文明建设方面的支持,也是蛮大的。

在环境效益很好的情况下,怎么能把这个技术,或者是这些模式,推广下去,这个可能还是要从生态系统的角度来考虑,给国家一些政策方面的建议。现在部分地区已在做试点了,包括最近,在河北的永清县,他们是蔬菜种植基地。实际种植强度很高,有一些蔬菜,一年收八茬,每茬都要施肥的,可想而知这个污染物排放有多大,而且对菜的品质也有一定的影响。他们有机肥用量很大,一亩地一年用五吨。至于花多少钱?他们说,是政府发的,不要钱,所以用量就大。

我认为以上这些方法、模式对蔬菜品质有益、老百姓有利,具有很好的环境、社会效益。但怎么让企业去做这些事情?从市场的角度,目前还不是很好解决。所以,从政策层面,怎么能把环境效益转化成经济效益,让企业来实施。这也是我们在畜禽养殖,包括农业污染这些方面的一些思考吧。

我的汇报就到这里,谢谢各位。

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【讨论与交流】

 

刘全友:现在开始讨论。

孙飞翔:对这块内容有点接触,这个材料总体的思路和技术是没得说,是亮点。之前也参加过该项目的评审,这个“肯定”是一定的。

交代政策的背景,稍微有点偏差。第三段,黑臭水体问题,刚才我跟水司核实了一下,城市黑臭水体,主要是生活来源,跟咱们畜禽养殖不是特别直接。最后说以畜禽养殖为典型的整治已经到了刻不容缓的地步。这个是农村的,不是城市的。因为咱们国家城乡二元结构,是分开的,前面几个关系不大。现在的农村黑臭水体整治,也是限于水源安全这块,和城市生活不一样,它是两码事儿。

咱们中科院,最突出的技术,应该是三方面的亮点,建议突出一下:

一个是处理后水质的提高,刚才白老师介绍的时候也点到了,即使达标处理,还是有一定差距。所以,现在好多地方也采取了达标处理之后,进入到一些当地比较大的河流、地表水之前,还会经过人工湿地,这个数量和面积还是逐年提升的,都会过渡,然后再进入到天然水体河流湖泊去。目前,建设质量参差不齐,所以对水质提升效果也是参差不齐。

第二,氮、磷其实是资源,进入到地表水体反而成了污染,从技术角度是一个可以克服的事情,管理角度,是可以规避的事情。

第三,通过技术,可以达到治理投资和管理投入的效果,高校、科学院也要和国家大政方针的落实紧密结合一下。结合,也是一个紧密的体现。

白志辉:您说得很对,我昨天晚上一看PPT,我就把黑臭水体那个片子就删了,以前包括现在一直是做城市污水的。

孙飞翔:而且治理城市污水牵头推动是住建工作。现在农村重点是,一个是农村环境和整治,另外一个是县级以下水源地,打自配的井,饮水水质提升这块,目前还是农村重点。养殖场外面挖一坑,算不算黑臭水体?或者说人家抽走,灌溉农田了,人家自己用了。所以,这个很难界定。

盛学斌:现在污染的问题有目共睹,既有点上的,也有面上的。作为点上的一些大的养殖场,还有加工厂,这些都是大的东西。

现在的污染,水、土、气。土壤的问题,我国从解放以来,随着化肥用量的不断增加,土壤的酸化程度在一步一步的下降。现在化肥用量在减少,农村现在个体化,基本上不养殖了。所以,农家肥料来源只有靠大的养殖场提供,但毕竟还是有限的。南方是酸性土壤,PH6左右,属于亚热带,中部地区。到了华北这个地方,基本上是中性土壤,微碱性,再往内蒙是栗钙土了。但到东北,黑土,还有白浆土,又是酸性的,PH值6左右。

所以,我有一些想法,就是这个项目是很好的,第一个是切合国策,第二确实从根本上抓住了我们当前这个大气、水、土壤污染的要害问题。国家的国策上也做这方面的调整,出台了好多的举措。但我们既然作为一个模式,如果这个城市,它不是以工业为主导的,排出来的污染物主要是生活用水,包括我们一些化妆品的那些东西都排出去,主要是生活污水。这样,我们利用微生物特长,怎么处理?

另外,刚才您说化工体,你这个微生物的种群又不一样,要考虑地区、城市和工业布局的特点,要分门别类,不能笼统而言。在不同区域,比如湖南,湖南就是湘潭、长沙、株洲这一带,包括衡阳,这块污染重一点。西南部,那个地方就相对轻一点。我们要根据一些大的区域,抓点、抓面。像北京这个地方,暖温带不一样,那我怎么筛选有益的微生物种群,来作为我以后处理这些污染物的主要菌种?所以,我们要考虑城市的特点,在研究不同的对象上,搞出不同的特色来。又如,华南、华中、华北、、西北是各不相同的。西北是干旱地区,又怎么样?做出不同的模式来。 把不同的区域,气侯特点,污染特点,利用我的微生物,来做分类指导。

据中国农大张福锁教授统计,我们从解放到现在的化肥用量很大,我和农民交谈,农民说你们城市人吃的都是化肥和农药,尽管国家采取各种管控措施。但污染依然在,所以我们得了好多病,说是富贵病,其实是污染病。

这个项目,我很感兴趣,时间有限。下去我们可以座谈,谈一些个人意见,互相启发一下。我建议,一个是大趋势上考虑一下,因为气侯不一样,土壤类型不一样,酸化程度不一样,微生物的种群也不一样,要抓住我们的特色。比如华北这个地方,是中性土壤,我也抓城市和农村,点和面,有特色,非常有分量,你可以报国家大计划。要搞出来,很有现实意义,也有负面意义。这个项目很重要,可做的地方太多了。

桂文庄:这个题目强调的生态问题,关键是用生物技术处理畜禽粪便,用微生物、狐尾藻这一类的东西来处理废水,然后微生物发酵处理粪便。你讲到畜禽粪污处理技术几个方面的应用。从搞学术来说,确实是从技术出发。刚才盛老师说的,你还要从应用出发,应用来牵引,不同的特点需要你不同的技术,你的技术怎么适应它?其实是两方面,一方面要用应用需求来牵引需求;另一方面,我们还要从技术发展本身的逻辑和思路来看,我的生物技术,我的微生物,在哪些废水,或者其它的废物资源上,能起什么样的作用?你应该有一系列的方案,针对哪些废水、哪些废弃物,可以弄个谱系出来,像元素周期表一样的,你们生态中心是可以做这个事儿的。我觉得从这个角度来说,学术发展本身的逻辑上,也可以考虑,要在系统理论发展上来,解决我们的生物处理技术。

盛学斌:可以写专著啊,搞出来,每个方面都有特色,最后指导实际应用,而且用的效果非常好,人家就认可,认可以后,人家就自动的找你,你就是热门货。推广了,在农业上就会取得巨大的效果。

孙飞翔:粪污处理技术,还可以强调一下它相对于化肥的安全性。咱们要强调一下,有机肥相对于化肥的安全性,是很重要的。前几年化肥零增长计划,实际上下一步可以达到化肥负增长。

桂文庄:农村要减少化肥,要增加有机肥。有机肥谁给顶上啊?现在农村养殖业是发展大型的养殖场。那么,它你能生产多少有机肥料来供应农村的需求,这个有没有计算过?

王贵海:化肥的使用,是个双刃剑。中国农业的发展得益于化肥,中国的亩产高产是靠化肥顶的。但化肥带来的问题又挺大,而且的确严重得不能再严重了,而目前化肥又是不可能取代的。化肥直接带来的危害是水体、土壤的污染,使之富营养化。现在解决的办法,就是尽量减少化肥的使用和提高化肥使用效率。要在怎么样在吸收、利用氮肥磷肥的使用效率方面下功夫。在如何通过农田田间管理和改良作物使其提高氮磷利用效率等方面着手。所以农家肥的使用,仅能够解决一个方面,或者逐渐增加。农民还是喜欢用化肥,多使用一些,产量就上去一些。

这个项目里,我感觉解决水污染可能更为关键。因为固体粪部分完全可以资源化,通过微生物发酵,可以变成很好的肥料,装成袋子,物流出去。这个技术用生物转化的办法,是可以很好解决的。但污水处理,农村比较早发展沼气利用,解决了一定问题。现在随着能源结构的改变,除了偏僻的农村,其它都是用电了。但现在污水的处理关系到环境、生态,关系到国家水体,最后都到流域去了。这不仅是过量氮磷的问题,现在还有关养殖瘦肉精、抗生素等物质对水体的污染问题。

今天介绍的技术,我觉得挺好。一个是用微生物膜的技术,用微生物膜净化,再一个是高效的水草两个净化,这样可以更加完善。所以污水处理,我认为在目前的粪污的处理当中,是重中之重。

我们对环境的这个要求,可能主要是排污。而排污,很大部分是不合格的,你怎么办?给它关闭?小的可以。国家总得有一定规模的养殖业吧!所以,我们要针对养殖业的不同模式的需求来研究。牛厂、猪场的处理方式各有不同。鸡、鸭都不一样,那么规模大小也不一样。我们已经对不同规模的处理模式,都有一个大、中、小规模问题。但是可能结合不同类型不同规模的养殖场,也有不同的治理方法,将来被国家认定的集约化治理技术,也可硬性要求采用这个技术和标准。现在我们把这个技术能够集成、标准化,变成一个国家可以推广采用的技术,还是要规范为好。

要有环境的理念。现在习近平总书记讲绿水青山。现在我们针对畜禽粪污处理,要针对养殖产业的发展,随着人类生活水平的提高,食肉量的增加,特别是牛肉,中国的养殖业将会有很大的发展,应用技术的需求也会越来越大。所以,这个工作带有很重要的环境意义、生态意义,而且对资源的综合利用,也非常好,应该是一个非常好的模式。

马惠昌:前几年我回了趟老家,鲁西南,黄牛是专供香港的。但我转了几个村子,没有一户养黄牛、羊的。过去一家养一只羊、养鸡的都没有了。因为土壤破坏都没有草了。他们生活还挺不错的,比如说春天来了,花一点钱,买点化肥,让机器撒在田里,再花点钱,拖拉机把种子下到地里头,庄稼不长草,就等着收,一直把粮食送到家里去。

我小的时候,鲁西南一亩地,最多产一百斤粮食,现在最多产一千斤小麦,还可以再产一千斤玉米,又不用除草、又不用收割,也不用养家畜之类的,你说你搞农村这些粪便的处理,其实没什么东西了,跟过去不一样了。

王贵海:几百头上千头是少的,都是规模化养殖。他们粪便、污水的处理,更成问题了。规模国家控制,就是几百头的养殖问题严重。

盛学斌:咱们现在谈的都是规模性的,不是一家一户的。

王贵海:我认为要调查研究,农村上百头、上千头的有多少?问题是,上规模的、上万的都有人管,几百上千的没人管。所以,我们要关注农村发展,跟脱贫结合,几百上千头你不管的话,源头都在那啊,他们对市场也有贡献啊,但农村几百头的污染问题的解决就麻烦了。小型养殖户不好管,粪便都是直排。怎么办啊?所以对这些小型的养殖,给他一个治理模式,还是挺好的。真正有钱的地方,像北京、上海等发达地问题不大。所以主要还是贫困的山区、贫困的村,农民致富,养猪是一条路。

刘雨佳:我是做企业、做流域的。刚才各位老师说的城市的黑臭水体,环境改善,我们都有接触,尤其是近两年提出青山绿水,其中一个重大风险咱们不说了,还一个治污、乡村振兴的攻坚战。现在咱们题目,契合得非常好,企业角度有需求。刚才老师也提到了,这次环保部将很多不成规模的、小的这种养殖场,以非常粗暴的方式,就关、停、合并了,实际上这里边是有问题的,就是大家说的一刀切的问题。但是,现在这个技术,实际上原来这块是一个模糊地带,没人管,大的肯定有人管,小的呢,监管,三年目标、两年目标,消除黑臭。从政府角度来说,关了最好。 现在这种情况,肯定是要结合起来的。其实刚才说到这里面有个非常典型的,包括农业化肥的问题。还有刚才说到的经济问题,它整个山上一万多亩地,全是秧苗,亩产经济价值两到三万元,你让它说施肥,绝对不可能的,不能接受的,怎么办呢?我们也要做啊,因为入湖,都是富营养化嘛,湖泊很危险的。

我们企业提出一个“投资一体化,带动治理一体化”的想法,我们签协议,落到州里、县里。我们四个湖,打包起来做。实际上企业非常有迫切的需求,如何把农业种植结构与土地,化肥的施用、湖河的生态化、乡村振兴、美丽乡村相结合,我们都做出来了。不仅仅是一个钢筋混凝土池子,也不是铁罐子,我们是要采取跟自然生态环境相协调的方式。白老师他们这个课题,跟我们需求完全契合呼应上了。下一步我们想跟中科院多学习,多沟通,如果有机会的话,可在我们工程产业化上做推广。

贺兆旗:我可能有点外行。这个畜禽粪污其实是很好处理的。因为它和城市垃圾处理不一样,没有垃圾那么复杂。在你们的方案中,要把粪便分成两种来处理,其中有沼气池,还有异位发酵床。这两个东西为何要把它分开呢?如果干湿混和处理,产生沼气后的固体回来做肥料就可以了。

盛学斌:现在北京郊区都烧煤气,树枝、草都不让烧了。

贺兆旗:现在沼气池没有达到规模,养殖场达到一万头,一天要处理一百多吨,两百吨,这个规模很大的。所以,你把沼气、粪便分成两种来处理,最后处理过后,还有废水,还有达标排放问题。

现在这个达标排放根本就不是零排放。现在问题是沼气池处理怎么达到零排放?这个关键问题就是沼气怎么做?现在最好的做法,就是高温化,40到50度之间。这样处理过后的废水,都是干净的,就没有了,就没有达标排放的问题了。现在废水的处理,沼气,废水的量大,怎么产生呢?就是重新混干的过程中,大量用了清水,这一个是要改掉的。怎么可以发生呢?就是沼气产生沼泥,沼泥是非常干净的,把细菌全部杀死了,可以把它放回去,重新的使用。所以说,高温化学产生的结果,就是达到清洁的粪便和沼气,而且沼气呢,可以反复去用、无限去用的,这就没有废水的问题了,这个才是真正的零排放了。

马惠昌:那你这个50度怎么办?

贺兆旗:对,这个能源怎么来?一个是利用产生沼气的化学过程中产生的热,要产生出来的沼泥是50度,关键就在怎么用它夹载低温的沼泥。另一个来源,就是利用太阳能。其实我们用第一个就够了。因为沼气很多,它直接在生产过程中要发热,只要我们把热量回收起来,直接再产生5度到10度的温度就行了。

我看你的讲稿,用的有膜技术,用在什么地方的?膜是很好的技术,但是这个膜是怎么做的?有保密吗?你能不能介绍一下?

白志辉:这实际上就是刚才老师说的集成一些技术,这个不是我们的重点,我们的核心在模式上,根据它的现场情况而定。老的养殖场,沼气池基本上已经有了。但是它排出来的沼液浓度太大了,所以,要根据它的场地和周边农田可利用的情况,如果没有很好的空间,那就把污水处理的单元给它组合起来用,那膜就是相当于让水质提升很好的技术。但现在主要是用在生活污水上,养殖上用的却很少。

从养殖废水,如果处理达标排放,成本确实挺高。那我们所说的资源化也好,零排放也好,我觉得正确的说法还是资源化利用。比如说农村新建的,不是说都可以,有些地方要求,建一个养殖场,你必须留有足够消纳这些营养物的农田,才让你建。所以,这些资源化的技术就好用了。但大部分是以前已经建的,没有那么多的农田,根据当地的情况,然后用一些技术的集成,需要占地小的、强度大的处理技术都能用上。总之,控制污染是首要的,能资源化利用的一部分,就是资源化利用。

实际上沼液出来的东西,跟水完全是两回事,不能叫水,或者叫沼液,或者叫废液。这种浓度的液体,在城市垃圾里甚至归到固废里了,浓度确实太大。所以,后面我们一直在做的,就是怎么把养分资源化利用。如果直接当水灌到庄稼地,作物完全不能生长。当肥料,要加工处理,效果更好一点,还是把它做成肥料来用。

生物菌剂的这些产品,因为当地的消纳容量不够,没有那么大的农田,怎么办?我们做成高质化的产品,运到远处用。如果是当水,或者稀释以后,往远处运,成本太高了。

所以,根据它的问题,采取技术在这儿组合,在技术组合的过程中,还有能更提高一步的,以微生物技术为主的,包括植物和微生物的协同,这方面充分利用起来。这是我们比较成熟的技术,养殖场它还是成本太高。

桂文庄:你的处理方法,都是先把粪便处理成固态液态分开的?

白志辉:现在不分开的也有。但它的沼液仍然不是水,仍然是很浓很浓的液体。说它是水吧,牵强,也可以叫污水,废水。但它里面的浓度太大了。因为当农田灌溉用水的话,像COD排放指标,市政污水,生活污水,基本上COD不怎么控制,稍微降解,可达到200,氮磷不控制,那沼液就不行了,寸草不生。

贺兆旗:现在农田灌溉,这个沼液根本就不够用。

白志辉:您说的全国的农田用沼液灌溉肯定是不够的。但它面临什么呢?以前有的养殖场,没有考虑这个问题,它建的奇大无比,没有可用。现在新建的,就要求你必须流转这么大的农田,种养一体化,否则,是不让你新建养殖场的。但以前没有,空间是完全不够的,不匹配的。

贺兆旗:现在这个输送,你可以送到很远很远的地方去,都可以。还可以用管道。

桂文庄:我的理解,你分开的目的,有机肥,可以做高质量的有机肥,然后废水处理,就地使用了。

白志辉:更浓的液体。比如说粪便处理以后,底下的沉淀物,也是泵抽的,就是连渣子带水,更浓的,它异位发酵床,除了把沼渣形成有机肥以外,它有一个蒸发水分的作用,也是把液体蒸发掉一部分,只是说更浓的液体。

桂文庄:第二个,你这个后处理也比较容易。

白志辉:因为基本上现有的已经建了,你说拆了重建,他也不太乐意。因为养殖企业,还是对污染治理的这个投入是非常谨慎的,他不愿意推倒重来。以前,要求也规范,粪污,必须有沼气池来处理,实际上是污水处理系统,有的养殖企业,把沼气回收了,作为加热的能源,有的就直接排了,所以还是污水处理的单元问题。

桂文庄:沼气回来本身可用,减少它自己的能源消耗。

白志辉:是的。

殷兴军:在你这个展望里,一吨废水有0.55公斤的二氧化碳,每年向环境中排放二氧化碳的量,相当于18亿辆汽车一年的排放量,怎么解决这个问题?18亿辆汽车,中国了不起也就是8亿辆汽车。

白志辉:这个是说,如果把废水处理达标排放了,所需要消耗的电能。

殷兴军:能够排放是我国规定的标准,我国规定的标准太低了,很松,不严。

白志辉:仅作为水处理不合适,应该是资源化利用。养殖的废水,处理达标排放,需要消耗很多能源。即这个套路是临时的措施,得不偿失,或者是成本太高。所以,我们今后的发展还是要把这个粪污里的资源采取回收利用这个思路来。

莫汉宏:你这个技术好几个地方都用了,也举了例子。我想问一下成本,假如说我作为企业,我用了你的技术,我要投多少钱?资源化,不是资源,是资源化,你可能是一个,投入跟输出,也可能能抵消,你能不能把这个成本介绍一下?

白志辉:后面没写清楚,相当于是一个问题的延伸。污水处理的成本很高。18亿辆汽车的排放,如资源化的话,这些东西可以规避一些,比如说在种狐尾藻,它生产这个蛋白质量,一亩地,相当于十亩的玉米。它的产出,应该比投入要大,这是资源化路线。但是得有条件,比如说你这个养殖企业,周围得有地可以用,才能资源化,实际上资源化后它是有经济效益的,一亩狐尾藻相当于十亩玉米,可做饲料。

莫汉宏:上规模的,什么是上规模我也不太了解,假如说一万头的猪,实现你一套技术,我厂家要投多少钱?

白志辉:就是不同规模的,有地方的,还有没地方的,还有地方有点欠缺的,三种模式。一万头猪,相当于完全是污水处理,一年的,包括建设、运营,有这么几个数字吧,几种模式。

第二个模式就是有面积的话,相对来说,面积越大,成本越低。如现有的老的养殖企业相对来说,还没有涉及到,还都不是完全的。那新建的,必须流转足够多的农田,才能使用。而目前只是依据老的养殖企业,就它周边的现有的可利用的土地面积来做的一个规划。

莫汉宏:这个资料上没提到。所以你刚才说的都是一般性的东西,比如说上万头,我要投多少钱?最后我能否收回来?也许您这个资料已准备得很充分。

白志辉:介绍的是有点简单。这里都是对于老的已有的养殖场,不是说新建的。这里说的是完全资源化的那种模式,还是强调包括处理和资源化的结合。比如说一万头的规模,完全是在工业污水处理工艺的情况下,建设成本500多万元。如果有地,我们可做一个湿地系统,它就可以投资300多万元。湿地不够大,这种就是400多万投资成本。建设成本,加上运行费,纯污水处理,应该是每年有60万元的运行费,如果好一点的话,相当于30多万的运行成本,这里指的大都是已有的养殖场。如果新建,那就不一样了,新建的你有足够消纳粪污的土地,如果采用生物技术,转化成很好的肥料,包括液体的、固体的,所生产出来的农产品相对来说,质量可以控制得更好一些。

桂文庄:有一个问题,假定万头存栏猪,处理模式二,需要面积25000平方米,建设及运行费加一起425万元。你资源化之后的资源产出能够抵消多少?

白志辉:可以算。但怎么实现它,是另一回事儿。比如说,咱们以玉米的产饲料为例,一亩狐尾藻,产蛋白量做饲料的话,相当于十亩玉米的产量,根据玉米蛋白的含量,可以折算一下它的相当于多少蛋白的价值。 但这个数,跟后面的一些运营的、销售的等都有关系。因为这个数会有一个波动,所以,相对来说,它波动比较大,就没有细算过,应该肯定是有盈利的。

桂文庄:它的产出,一个是有机肥,一个是狐尾藻产生的饲料。除此,还有什么东西?可能还有水回收再利用的,因为冲洗猪圈不需用外面引水,可以回收一部分水循环再利用。给企业能够带来效益。我建议你们还是要算一算,便于说服人家来使用。

何远光:我给你算了一下,一头猪500块,一万头500万。但你投资运行430万元,你卖,还有成本,所以,利润并不高。你投资,肯定是一两年是不行的。所以,一般来讲,我一年只能卖500万,我一次投入这么多干这个事儿,我多少年回收成本? 所以,还是算一下,就是要吸引人家来用的。

莫汉宏:按你刚才那么算,他就白养了。

盛学斌:三个效益,经济效益是第一的。

何远光:我问一个问题,你到底有什么创新点?我没有听清楚,就是你在处理这个粪污问题上你是讲了很多,生物办法、菌的办法,可以发表。可我们自己的菌最好,跟世界其它国家比我们是最先进的,但听起来好像还是没过瘾似的。

白志辉:这里的关键,我们是一个技术的集成。在应用过程中,我说的可能有点乱,实际上已涉及到很多方方面面了。

目前已有的技术,存在一些特点,比如说作为生物肥料、有机肥,如推广的话是一个很好的东西。但是刚才说到,它没有空间的时候,你这个有机肥,往远处运,成本又上去了,又不现实了。所以,我们把有机肥做成生物有机肥,要筛选,也是从自然环境、农田、植物的根基中,筛选了高效的植物促生菌,肥效提高了,价值也提高了,即便当地没有消纳,稍微运得远一点,还是有经济效益的。

一个是微生物肥料方面,研究基础比较好,面临市场化的问题。要应尽量的让经济效益来推动此工作。这也是我们的中心。目前,我们研究的环境效益更深入一些。生物肥料使用以后,跟普通的有机肥相比,它减少了多少氨的排放,减少了多少农田化肥的流失等。在习总书记的绿水青山的理论里头,我们也可以算出来生态服务的效益,这个生态服务的价值往往更大,这些可能就需要国家的层面,制订一些市场化机制,或制订一些政策方面的影响,可能就更有意义些。

在经济、环境、社会效益方面,我们的有机肥,一亩地用五吨,成本很高。我们不需要花钱,这是政府发的,这对农田有一个很好的修复与改善作用。所以,我们还是关注它的环境和社会效益多一些,而经济效益提得就相对少一些。

黄德济:你选的菌剂有什么特色?你那个植物、微生物的复合系统是好的方法。即物理法、化学法,它的经济,还有它需要消耗的能量,还有成本,一下都提上去了。可就每年那么大的价值,你要采取哪样的方法?如微生物的方法,它符合大自然的规律,成本就降下来了。选择合适的菌,效率比较高,降解快,这就是你的特色,你的创新点。所以,你应该在这方面下工夫,要讲得更明确一些。另外,你们应该和退下来做这方面工作的老同志进行联系,比如说贺老师,他在这方面有些想法,他在家里天天研究这方面,他有合理的建议,又不收费,挺好的事情。

盛学斌:老先生们提的建议,对于下一步完善和制订方向有很好的参考价值。如你这个模式,我现在拿来用,用在什么地方?能不能引起政府的重视?这就是硬碰硬了。在华北地区城市也好,养殖场也好,要敢说这种话。有理论意义、指导意义,更有战略意义,会引起更多人的认可。

桂文庄:我提两点意见,这个报告,你可以从两个方面说,现在混在一起了。一个,你就着重讲你的生物技术、创新点,有什么好处,将来用到什么地方,报告这样做,很精彩;第二个,你针对你的问题,你的系统要集成哪些技术,哪些是创新的,经济效益怎么样?最后达到什么效果?这套思路,又是一套讲法。如果你讲集成系统的话,我们不能光讲生物技术,生物技术只是一部分,还要讲到别的东西,刚才很多别的想法在里头,还有很多别的处理方法,所以你集成的时候,就是挑各种各样的最适合的技术,既适合当地情况,又成本低廉,效益又好,你要达到这样的效果,就是讲集成技术的办法。

李祖明:我提个建议。包括畜禽粪污里可能存在的抗生素,我们用了之后,怎么能无害?能不能采用不同的微生物进行降解,对不同的废弃物,采用不同的菌,分解抗生素,使之无害化。另外包括狐尾藻处理这些废水,我想也是无害的问题,过程中的废水,是不是存在刚才专家提到的这些,如果存在这些,能不能分离一些菌,然后使它达到无害的状态,既要保证它资源化,还有无害化,不要造成二次污染。

利用各种菌类、培养菌种等技术,逐渐形成了“农业种、养、加废弃物高值化利用”的技术思路,很好。

刘全友:时间到了,今天的发言、讨论非常热烈。说明我们的选题具有社会的关注度和经济建设的实用性。

一、报告的前瞻性在哪里?主要利用理化、各种菌类,包括培养不同菌种等技术手段,通过该种、养、加集成技术实现畜禽养殖粪污的氮磷控制、化肥减施以及农药减量。在这个系统里,优化生物功能,利用功能微生物菌剂来强化系统,将农产品加工作为它的生产原料,在消纳这个污染物的同时,生产一些环境友好的产品,这些菌剂又反过来强化污染物的转化成资源化的思路。实现不是排放,而是回收、利用为目标的路线,从而实现经济、社会、生态效益的良性循环。

二、创新点。最大亮点是强调了系统性。将一个规模化养殖场为一个单元,而将粪污排放(水、渣、气、有机物等)、治理方法、农田消纳(包括湿地)、植物吸收等作为元素,组合成一个系统进行考虑,即水、土、气三大介质中的污变为宝,真正实现良性循环的技术路线。以克服传统治理方法中的小、乱、差,单纯治了厂房,污染了水、土、气的弊病 。体现了通盘考虑、综合治理、回收利用的基本原则。

我在上世纪80年代做过海河流域C、N、S、P的循环课题,其中有水、土、气三大介质,如不讲系统性,就很难计算元素的浓度、在三大介质中的通量、平衡等。所以,单独来衡量如CO2,排放、平衡等就更难。因此,生物培养技术,利用治理排污,反促种+养+加综合利用与发展,才能满足我国肉类的、经济的、环境发展的需求。

这次沙龙活动非常好,各位领导、专家、企业都来了,对题目的亮点进行了肯定。也提了些看法,尤其是院部委、高等院校、企业、老专家提出的具体问题,为我们下去多加交流,不断完善提供了基础。

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