中国屠宰行业的总氮减排趋势分析

　　摘要：屠宰行业是总氮排放的重点行业，但由于缺乏监测，该行业的总氮排放量尚无法准确估算。通过对屠宰废水相关排放标准的国内外对比、行业总氮产排污状况以及水污染防治技术等的分析，预测了中国“十三五”期间屠宰行业的总氮排放量，并对屠宰行业的总氮减排机制进行了深入探讨。

　　“十二五”期间，我国将COD和氨氮纳入排放总量控制指标，这对我国水环境质量的改善起到了重要作用。但在太湖、滇池、巢湖等重点流域，总氮和总磷超标的问题更为突出。其中，总氮是造成我国水体富营养化的重要控制污染物，直接威胁水环境质量和饮用水安全。而从技术、经济和支撑体系等方面综合考虑，我国目前仍以控制氨氮排放为主。但面对日益严峻的环保形势，我国也已认识到总氮控制的紧迫性和必要性，在新修订的污染物排放标准中均增加了严格的总氮排放控制指标，并已着手探索重点流域、重点行业的总氮减排。

　　屠宰行业是我国重要的水污染物排放行业。据初步统计，2013年我国屠宰废水排放量约10.0亿ｍ3，COD 排放量约为9.55万ｔ，氨氮排放量约为1.50万ｔ，分别约占农副食品加工业排放总量的62.9％、33.8％、63.8％。与此同时，屠宰行业还是总氮排放的重点行业。但由于缺乏监测，排放量尚无法准确估算。因此，本研究通过对屠宰废水相关排放标准的国内外对比、行业总氮产排污状况以及水污染防治技术等的分析，预测了我国屠宰行业“十三五”期间的总氮排放量，并提出具体的减排措施，旨在为“十三五”期间的总氮减排提供决策支持。

　　《美国联邦法典》（CFR）第40卷的432部分为“肉类加工业点源控制标准”，该文件于1974年首次发布，2004年又进行了修订，其适用范围包括牛、猪、羊、鸡、鸭等畜禽的屠宰行业，规定了各类工艺及产品的污染物最高允许排放限值，其中禽类屠宰及肉制品加工的总氮日最大排放限值为147ｍｇ/Ｌ，30ｄ的日平均排放限值为103ｍｇ/L。欧盟的最佳可得技术（BAT）参考文件（BREF）中的“屠宰及肉类加工业”文件列举了该行业通过实施BAT所能达到的总氮排放水平（日平均限值为15～40ｍｇ/L）。世界银行于2007年4月30日发布了《环境、健康与安全指南》（简称EHS指南），提出了肉类及禽类加工的污染物排放标准，其中总氮日平均排放限值为10ｍｇ/L。德国出台了肉类加工行业污水排放标准及限值，其中包括总氮指标（标准抽样或２ｈ混合抽样的总氮测定限值为18～25ｍｇ/L）。

　　综合主要国家、地区及国际组织的相关标准来看，大部分发达国家对屠宰行业的总氮排放要求均设在相关标准中，而包括我国在内的很多发展中国家（如印度）均没有。1992年我国出台了《肉类加工工业水污染物排放标准》（GB13457-92），其中只规定了氨氮指标，并未对总氮的排放限值进行规定。

　　本研究对我国主要畜禽类别（猪、牛、羊、禽类）屠宰废水的总氮年排放量（2010—2012年）进行了估算，见式（１）。

　　ｙ＝ｘ×ｍ （１）

　　式中：ｙ 为总氮产生（排放）量；ｘ 为单位质量肉类产品的总氮产生（排放）系数；ｍ 为肉类产品的年产量。式中各变量单位根据实际计算确定。

　　单位质量肉类产品的总氮产生（排放）系数来源于《工业污染源产排污系数手册（第二分册）》（以下简称《手册》）。不同屠宰场采用的废水末端处理工艺不同，其所对应的总氮产生（排放）系数也不同。但由于缺乏各屠宰场采用的废水末端治理工艺的具体统计，本研究假设所有屠宰废水至少接受《手册》规定的最低程度的末端治理，各种畜禽单位质量肉类产品的总氮排放系数采用各类末端处理工艺的平均值。各种畜禽肉类产品产量来源于《中国畜牧业年鉴》（2011—2013年）。

　　2010—2012年我国屠宰行业的总氮年产生（排放）量估算结果见表１。由表１可见，３年间屠宰行业的总氮产生量缓慢上升，由10.51万ｔ/a上升至11.17万ｔ/a，而总氮排放量变化并不显著，年排放量约占年产生量的１/3。

　　由图１可见，2012年猪屠宰所排放的总氮（27 194ｔ）占屠宰行业排放总量的75.55％，禽类屠宰的总氮排放量（3 743ｔ）次之，占10.40％；羊和牛屠宰的总氮排放量分别占7.49％、6.56％。可见，猪屠宰的总氮减排是我国屠宰行业总氮减排的关键所在。

 

　　

　　图１　2012年我国各畜种屠宰的总氮排放量所占比例

　2.3　排放的地区分布特征

　　2012年我国各地屠宰行业的总氮排放量见图2（数据不包括港澳台地区）。由图２可见，2012年我国屠宰行业总氮排放量前５名依次为山东、河南、四川、湖南和广东，排放量分别占我国屠宰行业总氮排放总量的5.72％～9.69％；而西藏、宁夏、青海、上海、北京则为总氮排放量较低的5个省（市、自治区）。

　　

　　图2　2012年我国各地屠宰行业的总氮排放量

　　

　　图3　2005—2013年我国肉类产品的产量和年增长率

 

3　屠宰废水的总氮处理技术对比

　　屠宰废水的水质受加工对象、生产工艺、用水量、工人劳动素质和设备水平等多方面的影响，变动较大。根据《手册》，不同的废水末端治理技术所对应的产（排）污系数不同。猪屠宰废水的末端治理技术主要包括物理＋厌氧／好氧生物组合工艺、化学＋好氧生物处理工艺、沉淀分离工艺等。分别假设2012年我国采用以上３种技术进行猪屠宰废水治理，则估算得到猪屠宰的总氮排放量分别为1.02万、1.05万、6.10万ｔ/a。羊屠宰废水的末端治理技术主要包括物理＋厌氧／好氧生物组合工艺、沉淀分离工艺等。分别假设2012年我国采用以上２种技术进行羊屠宰废水治理，则估算得到羊屠宰的总氮排放量分别为702.1、4690.0ｔ/a。家禽屠宰废水的末端治理技术主要包括化学＋厌氧／好氧生物组合工艺、物理＋好氧生物处理工艺、物理＋厌氧／好氧生物组合工艺等。分别假设2012年我国采用以上３种技术进行家禽屠宰废水治理，则估算得到家禽屠宰的总氮排放量分别为3409、4247、3572ｔ/a。假设2012年我国的屠宰废水仅接受最低程度的末端治理（以沉淀分离处理为主），则总氮排放量至少为7.52万ｔ/a。假设2012年我国的屠宰废水均接受物理＋厌氧／好氧生物组合工艺处理，则总氮排放量约为1.51万ｔ/a。可见，生物处理技术的总氮去除效果远远高于沉淀分离技术，屠宰行业的总氮减排应在末端治理上大力推广生物处理等高效技术。

　　由图３可见，2005年以来，我国肉类产品产量的年均增长率在2.5％左右。本研究假设３种情景（2015—2020年我国肉类产品产量的年均增长率分别为2.0％、2.5％、3.0％）来预测2020年我国屠宰行业的总氮排放量，结果见表2。

　　GB 13457-92只规定了SS、BOD5、COD、氨氮的排放限值，未对总氮设定排放限值，应尽快加强该标准的修订工作，制定合理的总氮控制标准。清洁生产标准在环境影响评价、清洁生产审核工作中可起到重要作用。应尽快制定屠宰行业的清洁生产标准，引导肉类加工企业从全过程削减污染物的产生量和排放量，降低末端治理成本。

　　《屠宰与肉类加工废水治理工程技术规范》（HJ 2004-2010）的出台进一步规范了屠宰与肉类加工废水治理工程的设计、施工、验收和运行管理等方面的相关技术要求，但该规范仅考虑了COD、BOD5、SS、氨氮、动植物油、pH等指标，未考虑总氮的去除要求，也应予以适时修订。

　　应倡导清洁生产、节能减排和资源综合利用的屠宰生产方式。对污染物排放量大、不能稳定达标的屠宰企业，强制开展清洁生产审核工作，要求按照审核要求进行技术改造（如采取干法清粪工艺，清除的粪便在无害化处理完后可加工成肥料；加大血污的收集力度；采用风道输送技术；采用猪血制蛋白粉、畜禽骨深加工、牛血深加工等技术；采用现代化生猪屠宰成套设备等），逐步提高废水的重复利用率，以削减总氮排放量；对仍不能满足排放要求的企业，应实行限产限排；努力提升行业的技术管理水平，在定点屠宰场配套实施沼气工程，发展循环经济。

　　屠宰废水含有大量的有机物，且往往含有过量的氮、磷等导致水体富营养化的元素，加之水质、水量波动大，经单一的治理工艺处理很难达标排放。而多种工艺的联合使用可以达到更好的去污效果。目前，国内外常用的屠宰废水组合处理工艺有：折板厌氧反应器（ABR）—循环活性污泥系统（CASS）、厌氧流化床和膨胀床反应器（AFBR）—厌氧迁移式污泥床反应器（AMBR）、溶解气体浮选法（DAF）—升流式厌氧污泥床（UASB）、序批式活性污泥法（SBR）—DAF—UV、UASB—SBR、UASB—A/O、水解酸化—接触氧化、水解酸化—A/O工艺等。工艺的联合使用可以弥补相互的缺点，从而提高整体的去污效果。在具体的工艺选择上，各屠宰场可根据屠宰和加工的种类，水量、水质特点，受纳水体的环境功能，当地的排放要求等来选择适用的屠宰废水深度治理工艺。

　　按照“合理布局、控制总量、保证质量、适当集中、方便消费”的原则，指导各地按禽畜养殖规模、交通运输条件、环境承载能力、市场消费需求等来制订和修订屠宰行业的发展规划。屠宰场的合理布局有利于屠宰废水的集中处理和回收利用，还可有效降低治理成本。

　　鼓励大型屠宰企业向产业链两头延伸发展，引导企业向养殖、销售终端两头延伸。目前，我国还存在一些小型的屠宰企业，有些甚至没有经过审核登记，生产工艺及设备落后，没有配套屠宰废水处理设施。建议相关部门加大监管、审核力度，对达不到相应要求的，责令限期整改或取消定点屠宰资格。

　　在“十三五”期间，应运用中央和地方财政资金，引导屠宰企业加大环境保护投资，支持企业进行技术升级改造。对一些自愿进行技术升级的企业，可以通过资金补助、低息贷款等方式进行资助；加强检验检疫能力建设，新建或改造废水处理和无害化处理设施；对优化产业布局关闭的屠宰企业予以适当补偿。

　　加强对现有定点屠宰场的环境治理，依法关闭或迁出位于饮用水源地、密集居住区等环境敏感地带的屠宰企业；对新建项目必须执行环境影响评估和项目竣工环境保护验收。同时，完善有关标准、制度，并督促屠宰企业严格落实执行，保证屠宰废水的达标排放；创新监管手段，提高监管效率；利用现代信息技术，建设省、市、县三级贯通的屠宰监管技术支撑系统，实现对屠宰企业的远程实时监控和行业管理工作的信息化。

　　加强对企业的环境保护宣传教育，激发企业自身的责任感，建立企业自愿执行环境政策、法规的自我管理机制，发挥行业协会及有关中介组织的桥梁纽带作用。加强国际交流、推广先进技术、组织专业培训，使企业认识到环境保护的重要性。