动物无害化处理与资源利用研究进展

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（中国动物疫病预防控制中心，北京 102600）

动物无害化处理与资源利用研究进展

韩 涛，亢文华，原 霖，翟新验

（中国动物疫病预防控制中心，北京 102600）

病死动物无害化处理后的资源利用是当今社会各界关注的热点。通过对国内外动物无害化处理及其资源化利用相关研究的综述，列出了未来病死动物资源利用的方向与出路，为我国动物无害化处理与资源利用发展提供借鉴。

无害化处理；资源利用；研究；进展

随着我国畜牧业的发展和畜禽养殖规模的扩大，养殖过程中因各种原因死亡的畜禽量逐年增多。如2012年，我国的生猪出栏量为69628万头，按照3%的最小死亡率计算，仅死亡生猪就有2000多万头，因此动物的无害化处理成为养殖业发展中的突出问题。现阶段，动物的无害化处理方式主要包括深埋、焚烧、堆肥、化尸、化制、生物降解等。但如何将病死动物的无害化处理方式与资源的循环利用结合起来，应成为当前有关部门关注的重点。以下做法可提供参考借鉴。

1 作为有机肥

堆肥法是将病死动物在高温条件下被微生物分解，同时高温杀死病原微生物。目前畜禽生产者正在寻求一种效率高、效益好的堆肥处理方法。如：经好氧微生物处理后作为有机肥再利用的方法就是一种比较理想的方法，该方法即可用于大规模生产，又经济实惠，而且还顺应了有机农业的发展趋势。但堆肥还田技术目前还存在着无害化处理不完善的情况，对环境的影响也较大，如果不合理使用或连续过量使用，会导致硝酸盐、磷及重金属的沉积，从而污染地表水和地下水。此外，在降解过程中，会释放的氨及硫化氢等有害气体，对大气构成污染。所以如何做好动物的无害化处理，并将其适度应用于农田成为科研人员研究的新趋势。Looper等人用条垛堆肥法进行了处理死牛的实验；Saqib等人研究了用静态条垛堆肥法处理死牛和死马的效果；Glanville等人研究了用箱式堆肥法处理死猪的效果[1，2]。科学家们通过测试不同畜禽的营养成分及其对增加土壤肥力的效果来研究如何满足植物对氮、磷、钾等营养元素的需求，从而达到养分的供需平衡；通过研究各种动物在不同气候、土壤、使用季节及使用方法等条件下的挥发状况及浸析状况来进行环境评价等。病死动物堆肥处理方法的合理、适度利用，成为现阶段有机农业研究的热点。

2 作为饲料添加剂

将病死动物的尸体或病变部分高温杀菌，经湿化机化制后可熬成工业用油，同时产生的其他残渣用于生产肉骨粉。肉骨粉（MBM）中含有的主要营养成分有粗蛋白质、碳水化合物、粗脂肪、矿物质以及各种维生素等。肉骨粉中的粗蛋白含量为50～60%，且氨基酸组分比较平衡，脂肪含量为8～12%，历来被用于配置饲料。动物油脂可作为饲料的高能添加剂。然而，由于牛海绵状脑病（BSE）的暴发，富含蛋白质的肉骨粉在欧洲已被限制用于牛饲料产品，我国也禁止在羊、牛的饲料中添加相应的肉骨粉，但肉骨粉作为一种饲料资源，可以添加在养猪饲料中[3，4]。

3 用于可再生能源

化制法是病死动物无害化处理中资源再利用的好方式，通过向高压容器内或容器夹层内通入高温饱和蒸汽，在高温、高压或干热、高压作用下，分离出动物脂肪、蛋白质，制作成肉骨粉和油脂（图1）。Gwyther等人研究表明处理病死动物的合理条件为133℃，0.3Mpa，20min。化制结束后进行固液分离和油水分离[5，6]。

图1 动物化制流程

化制过程产生的肉骨粉和动物油脂均含有大量能量，Senneca研究了肉骨粉达到能量价值增殖的热解和气化的装置。在固定床反应器中进行焦炭燃烧的等温实验，使用TG/DSC设备，混合物在氮气中的氧气分压为0.1～0.21Pa，反应温度在400℃和600℃之间时，潜在的氧分子的吸收和在氧化气氛中形成的含氧化合物，通过热解可产生用于可再生能源的气体[7]。Fedorowicz等人针对气化气体组成开展了进一步研究，表明气体产品主要由H2，CO，CO2，CH4和其他更重的烃类气体[8]。有效利用化制处理后的动物尸体不但能减少垃圾填埋场对环境的影响，而且可以充分利用其加热值（13-30MJ/kg）。从这些化学过程可以得到肥料（灰和液体产品）和燃料（气体和液体产品）产品[9]。化制法处理后的动物源油可用来加工成生物柴油或其他工业用油[10，11]。 Rafael Guzatto采用TDSP两步催化的方法制备生物柴油，更是大大减少了催化剂的用量，也降低了因催化剂引起的环境污染[12]；Manop使用两步催化的方法可使生物柴油的转化率达到90.56%左右。黄瑛研究了叔丁醇体系中脂肪酶Novozyme 453催化动物油脂制备生物柴油的新工艺，用猪油做原料，加入40%的醇油，Novozyme 453为3%，催化反应24小时，生物柴油比例得率为95.2%[13]。

厌氧消化常被用在在处理废弃有机物中，通过微生物在缺氧条件对有机物进行稳定降解，降解固体产物，用作肥料，降解主要产生的甲烷，可以用作清洁能源。厌氧消化通常在三种不同温度条件下进行，分别为高温消化（45～60℃）、中温消化（20～45℃）和低温消化（20℃以下），动物的无害化处理需要通过高温消化才能更好的去除病原菌，且具有更高的产甲烷率[14]。

4 作为化工原料

动物在处理成肉骨粉后，其中含有大量的磷灰石成分，其比自然界存在的磷灰石含有更低的重金属元素（如Pb或者Cd）。E.Deydier的研究结果表明肉骨粉中含有30.7%的钙、56.3%的磷，以及2.7%的钠、2.5%的钾、0.8%的镁，其中钙和磷以Ca10（PO4）6（OH）2以及 Ca3（PO4）2的形式存在。E.Deydier在实验室中利用肉骨粉成功生产出了磷酸，这为动物无害化处理后工业化生产磷酸提供了实验依据[15]。Marie Coutand研究表明，肉骨粉中含有的大量磷灰石成分，可作为去除精细化工品中重金属离子的重要原料。实验表明其可在3小时内去除溶液中的金属离子，使得其溶液中的浓度低于0.1ppb[16]。

5 作为建筑材料

Cyr与Collins研究了无害化处理后的肉骨粉作为建筑材料的可能性。肉骨粉具有细砂的物理特征，直径为0～2毫米，平均直径为0.4毫米，平均密度为2900kg/m3。其含有大量的钙元素，与土建工程中材料中的石灰、细沙性质类似，具有砂的物理和机械特性，且具有较高的水吸收性能，可以在水泥基材料中使用，因其具有低脆性及吸水率高的特点，可代替细沙作为高效吸水剂。Cyr认为含有17%肉骨粉的砂浆的抗压强度类似于标准砂浆，浸出能力类似于无残留的标准砂浆，可部分替代混凝土中泥灰以及沙子。但是由于其含硅量较低，不适合作为水硬性胶凝材料或气硬性胶凝材料[17]。

6 结语

动物无害化处理是畜禽养殖中的难点。虽然无害化处理的畜禽往往都来自生长状态较差或是发病动物，但其具有高热量、高营养的特点，且富含多种矿物元素，因此经高温消毒处理后依然可作为农业或工业化原材料，成为可再生资源。发达国家已逐渐开展畜禽无害化处理后的资源化研究，我国作为发展中国家，有着居世界第一的畜禽养殖量，做好畜禽无害化处理后的资源利用意义重大，应充分利用国外最新的研究成果，开发新技术。

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Research Progress in Biosafety Disposal of Animals and Resource Utilization

Han Tao，Kang Wenhua，Yuan Lin，Zhai Xinyan
（Chinese Animal Disease Prevention and Control Center，Beijing 102600）

Out of concern for animal health and animal-derived food safety，biosafety disposal of animals has become a vital issue in animal disease prevention and control. Meantime，many scholars argued that animal waste can be used for extensive purposes. Therefore，the utilization of dead animals after biosafety disposal has drawn as much attention as itself. The relevant researches on biosafety disposal of animals and its utilization as resources were reviewed，the future direction for the use of dead animals and potentials for developing animal resource utilization were listed，providing references for biosafety disposal of dead animals and resource utilization in China.

biosafety disposal；resource utilization；research；progress

S852.23

：B

：1005-944X（2015）02-0047-03

亢文华