农牧副产物集成化快速处理与高值化利用新技术

■山东百德生物科技有限公司 季伟峰

农牧副产物集成化快速处理与高值化利用新技术

■山东百德生物科技有限公司 季伟峰

山东百德生物科技有限公司董事长，潍坊市畜牧协会副会长、寒亭区政协委员、山东农业工程学院特聘教授；主持承担国家财政部、农业部“2014年畜禽粪污等农业农村废弃物综合利用试点项目”，项目经费1,000万元，并于2015年验收完成，为国家农业部在全国病死畜禽无害化处理推广工作，提供了一套相对完整的规范化运行标准。

1 农牧副产物无害化处理和高值化利用项目背景

1.1 我国农牧产业链问题分析

我国农牧产业发展面临三大危机：①资源紧缺：一方面，我国传统饲料原料存在与人争粮、与人争田的问题，目前国内饲料蛋白原料约80%依赖进口。另一方面，我国养殖成本高昂(其中70%是饲料成本)，与国外相比已经失去竞争优势。资源紧缺这一问题在未来的30年之内都会长期存在。因此，寻找安全可靠的非粮型蛋白原料，是保障我国农牧产业可持续发展的一个战略问题。②环境污染：一方面，我国农牧业规模巨大，大量农作物秸秆资源被焚烧浪费，养殖粪污无序排放占全国氮磷污染排放总量的45%，养殖污染已成为我国环境污染的一个重要问题，因此，寻找安全高效的农牧副产物高值化利用途径，已成为制约我国畜牧业可持续发展战略的一个瓶颈问题。③食品安全：近年来，因抗生素残留、瘦肉精等导致食品安全事件频发，低端肉蛋奶因安全得不到保障，反向导致肉蛋奶低质只能卖低价，养殖场利润得不到保障。

1.2 我国农牧副产物资源统计分析

有效利用这些废弃原料，可极大地降低资源浪费，有效缓解与人争粮、与人争田的问题。

表1 我国农牧副产物资源

1.3 我国农牧副产物处理与利用现状分析

1.3.1 养殖粪污利用现状 每年畜禽养殖粪污产生量约45亿t，少量作为农家肥使用，大部分随意堆放或排入河道，严重污染水源及周边空气环境，因细菌病毒滋长也容易导致疫病感染。1.3.2 病害动物及屠宰副产物现状 畜禽养殖业家畜死亡率约为5%，家禽死亡率约为8%，每年产生大量病害动物尸体及屠宰下脚料，这类病害动物尸体处理不当，极易导致食品安全及疫病污染。

1.3.3 农作物秸秆利用现状 耕地面积20亿亩，作物秸秆年产量约7亿t，目前作物秸秆大都被焚烧或还田，利用率不足30%，导致污染空气及资源浪费。作物秸秆蛋白质含量3%～10%，秸秆饲料的开发利用势在必行。

1.3.4 农副产品糟渣利用现状 我国年产醋糟150～175万t、苹果渣120～150万t、白酒糟产量3,076.8万t、含水75%的酱油渣470万t、柑橘皮渣1,000多万t、食用菌糠1,000万t、红薯淀粉渣1.35亿t。

1.3.5 餐厨副产物利用现状 餐厨垃圾35%左右的干物质中含粗脂肪12%、蛋白质20%以上，我国1年产出的餐厨垃圾全部得以利用，相当于节约3,000万亩玉米的能量和600万t生物柴油。据了解，82.5%的餐厨垃圾被直接用来喂猪等牲畜，二次处理的仅占7.2%，“潲水猪”、地沟油和下水道成了餐厨废弃物的三大流向。

有效利用这些非常规原料，可极大降低资源浪费，有效缓解与人争粮、与人争田的问题。

1.4 我国饲料原料产业现状分析

目前畜牧业原料按饲料来源，可分为植物性饲料、动物性饲料、单细胞蛋白。

1.4.1 植物性饲料 植物性能量饲料(如玉米、大麦、小麦、高粱、木薯、甘薯等；)存在较大的与人争粮、与人争田问题；植物性蛋白饲料(如全脂大豆、豆粕、棉粕及各类杂粕、DDGS、啤酒糟等)80%依赖进口，价格受国外期货市场操控。

1.4.2 动物性饲料 如鱼粉、肉粉、肉骨粉、血粉、羽毛粉等。该类原料存在同源性饲喂可能导致的生物安全问题，限制了其使用范围。

1.4.3 单细胞蛋白(菌体蛋白) 主要有酿酒酵母培养物、啤酒酵母、藻类等单细胞蛋白培养物。该类原料属于新型生物饲料，目前主要执行微生态添加剂审批标准，因技术壁垒及生产成本高昂，尚无法作为替代性饲料快速形成大规模产业化布局。

2014年，酵母培养物已从《饲料添加剂目录》转至《饲料原料目录》，这是一个好的起点。

1.5 我国农牧副产物资源化利用的途径分析

1.5.1 能源化利用 主要通过厌氧发酵的生产沼气或利用沼气发电，也有些生产生物质燃料。该类技术工艺成熟，但其经济性存在较大问题，国家持续几十年投入巨资，但目前能够正常运行的寥寥无几。

1.5.2 肥料化利用 主要是通过好氧堆肥发酵法，利用粪污秸秆等废弃物经高温腐熟后生产瓜果蔬菜有机肥，目前多为粗放式发酵，营养损耗大、肥效低，且极易导致环境污染。1.5.3 饲料化利用 大多数仅限于糟渣、秸秆等非粮型饲料原料的开发利用；也有部分从业者采用粗放式鸡粪喂猪-猪粪肥水(培养藻类单细胞菌体蛋白)-藻类蛋白养鱼的生态循环模式，利用动物粪便作为昆虫蛋白培养基。

我们提出一个大胆的设想，能不能把这些废弃物做无害化处理，做为微生物的“食物”。

2 农牧副产物无害化处理和高值化利用项目概述

2.1 项目研究的核心宗旨

以先进微生物技术为核心，以“集成化原位快速处理技术”为纽带，致力于农牧副产物的无害化处理与生态循环利用项目开发，为农牧副产物生态循环利用产业提供一种集成化技术解决方案，为大宗非粮型单细胞蛋白资源开发项目提供一种“就地取材-原位处理-就地利用”的区域性生态循环产业运营新模式。

2.2 项目研究的两个方向

以大宗非粮型单细胞蛋白资源开发为目标，通过几年的研究，我们从两头来做，一个是入口端，一个是出口端。

2.2.1 从农牧业的前端(入口)开展研究 开发安全可靠的低成本单细胞蛋白资源。在饲用原料成本高及利用转化率低下的背景下，我们提出“谁能为畜牧业提供安全可靠的低成本单细胞蛋白资源，谁将拥有巨大的市场需求”的研究主张。

2.2.2 从农牧业的末端(出口)开展研究 寻找安全高效的农牧副产物无害化处理与生态循环新途径。在农牧副产物无序排放导致巨大环境污染的背景下，我们提出“谁能将农牧副产物转化为高附加值的产品，谁将拥有广阔的市场需求”的研究主张。

2.3 项目研究的三个主张

2.3.1 原位化处理 应坚持“谁排放谁处理”的原则，就地对各类农牧副产物进行即时、快速处理，实现除臭、灭菌与生物转化；可有效避免因久置导致病毒细菌传播，不会污染周边环境，并避免因转运导致的二次污染，同时极大降低运力成本与政府相关部门的监管成本。

2.3.2 高值化利用 我国农牧副产物资源丰富，但因缺乏先进的生态循环利用技术，导致农牧固废环保产业一直是政府主导推动；如果开发出能够真正实现变废为宝的高值化利用技术，则我国农牧固废环保产业完全可以由是政府主导推动的成本投入型转变为民间自主推动的价值创造型生态环保产业。

2.3.3 简单化运行 农牧副产物分布在农村，如果工艺技术过于复杂，农民就不会采用这种工艺。

2.4 项目整体技术工艺路线设计

农牧副产物→快速原位处理→微生物培养基→二次发酵→单细胞蛋白

利用农牧副产物资源及其废弃物的无害化产物作为微生物培养基，经二次微生物发酵，转化为单细胞蛋白资源(或微生物菌肥资源)。

图1 技术工艺路线

3 技术成果

3.1 无害化处理专用菌剂

采用动物源废弃物专用菌、植物源废弃物专用菌、养殖场环境改良专用菌、有机肥高温腐熟专用菌等系列菌剂，在各类动物性废弃物恶劣条件下迅速繁殖，可在24h之内内迅速降解有机废弃物、杀灭各类病源微生物，确保产物符合无害化处理标准(病原微生物、霉菌毒素等)；且发酵产物味呈酸甜、酒香浓郁，可作为微生物培养基。

图2 利用禽粪制备高活性生物有机肥

图3 利用新鲜鸡粪制备饲用级活性微生态蛋白

图4 病死动物无害化处理

3.2 多功能集成化快速发酵装置

立式、卧式、好氧、厌氧等类型的设备，在处理效率、处理费用或设备价格方面，都有较大的优势。10m3型多功能集成化发酵机组在3h内可将家禽粪便快速转化为味呈酸甜酒香的活性微生态培养物。

4 该技术在“养殖废弃物无害化处理项目”的应用技术

4.1 利用禽粪制备高活性生物有机肥（图 2）。

4.2 利用新鲜鸡粪制备饲用级活性微生态蛋白（图3）。

4.3 病死动物无害化处理

该技术在病死动物处理项目中应用附加值极高，处理产物味呈酸甜酒香，可作为优质的微生物培养基（图4）。

5 该技术在“大宗非粮型生物饲料资源开发项目”的应用

将鲜鸡粪无害化处理后，转化为酒香浓郁的单细胞蛋白培养基，回收该培养基并进行二次复配后，可等量替代育肥猪饲料，按30%添加，可极大降低饲料成本、降低抗生素用，而且提高了动物的免疫力。同时，试验所得的猪肉，背膘较薄、口感好、各种氨基酸含量普遍偏高，必需脂肪酸亚油酸、亚麻酸含量远高于市场猪肉。■

(编辑杨营整理)